आर्डिनो और टर्बिडिटी सेंसर का उपयोग करके पानी की गुणवत्ता निर्धारित करने के लिए पानी की मैलापन की माप

जब तरल पदार्थ की बात आती है, तो टर्बिडिटी एक महत्वपूर्ण शब्द है। क्योंकि यह तरल गतिकी में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और इसका उपयोग पानी की गुणवत्ता को मापने के लिए भी किया जाता है । तो इस ट्यूटोरियल में, आइए चर्चा करें कि टर्बिडिटी क्या है, Arduino का उपयोग करके तरल की टर्बिडिटी को कैसे मापें । यदि आप इस परियोजना को और आगे ले जाना चाहते हैं, तो आप Arduino के साथ एक pH मीटर को बदलने पर भी विचार कर सकते हैं और पानी की गुणवत्ता का बेहतर मूल्यांकन करने के लिए पानी के pH मान को भी पढ़ सकते हैं। पहले हमने ESP8266 का उपयोग करके एक IoT आधारित वाटर क्वालिटी मॉनिटरिंग डिवाइस भी बनाया है, आप चाहें तो इसे भी देख सकते हैं। कहा जा रहा है, चलो शुरू हो जाओ

तरल में टर्बिडिटी क्या है?

टर्बिडिटी किसी तरल पदार्थ के बादल या ख़राब होने की डिग्री या स्तर है । यह हवा में सफेद धुएं के समान बड़ी संख्या में अदृश्य कणों (नग्न आंखों के साथ) की उपस्थिति के कारण होता है। जब प्रकाश तरल पदार्थों से गुजरता है, तो प्रकाश तरंगें इन छोटे कणों की उपस्थिति के कारण बिखर जाती हैं। एक तरल की टर्बिडिटी सीधे मुक्त निलंबित कणों के लिए आनुपातिक है जो कि कणों की संख्या बढ़ जाती है तो टर्बिडिटी भी बढ़ जाएगी।

Arduino का उपयोग करके टर्बिडिटी कैसे मापें?

जैसा कि मैंने पहले बताया, हल्की तरंगों के प्रकीर्णन के कारण मैलापन होता है, टर्बिडिटी को मापने के लिए हमें प्रकाश के प्रकीर्णन को मापना चाहिए। माप के लिए उपयोग की जाने वाली विधि के आधार पर आमतौर पर टर्बिडिटी को नेफेलोमेट्रिक टर्बिडिटी यूनिट्स (NTU) या जैक्सन टर्बिडिटी यूनिट्स (JTLJ) में मापा जाता है । दोनों इकाइयां लगभग बराबर हैं।

अब देखते हैं कि टर्बिडिटी सेंसर कैसे काम करता है, इसके दो भाग होते हैं, ट्रांसमीटर और रिसीवर। ट्रांसमीटर में एक प्रकाश स्रोत होता है जिसमें आमतौर पर एक एलईडी और ड्राइवर सर्किट होता है। रिसीवर के अंत में, फोटोडायोड या एलडीआर की तरह एक प्रकाश डिटेक्टर होता है। हम समाधान को ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच में रखते हैं।

ट्रांसमीटर केवल प्रकाश को प्रसारित करता है, प्रकाश तरंगें समाधान से गुजरती हैं और रिसीवर प्रकाश प्राप्त करता है। आम तौर पर (एक समाधान की उपस्थिति के बिना) प्रेषित प्रकाश पूरी तरह से रिसीवर की तरफ से प्राप्त होता है। लेकिन एक अशांत समाधान की उपस्थिति में, संचरित प्रकाश की मात्रा बहुत कम है। यह रिसीवर की तरफ होता है, हमें केवल कम तीव्रता वाला प्रकाश मिलता है और यह तीव्रता अशांति के समानुपाती होती है। तो हम प्रकाश की तीव्रता को मापकर टर्बिडिटी को माप सकते हैं यदि प्रकाश की तीव्रता अधिक है, तो समाधान कम टर्बिड है और यदि प्रकाश की तीव्रता बहुत कम है अर्थात समाधान अधिक टर्बिड है।

टर्बिडिटी मीटर बनाने के लिए आवश्यक घटक

1. टर्बिडिटी मॉड्यूल
2. Arduino
3. 16 * 2 I2C एलसीडी
4. आम कैथोड आरजीबी एलईडी
5. ब्रेड बोर्ड
6. जम्पर के तार

टर्बिडिटी सेंसर का अवलोकन

इस परियोजना में उपयोग किया जाने वाला टर्बिडिटी सेंसर नीचे दिखाया गया है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, यह टर्बिडिटी सेंसर मॉड्यूल 3 भागों के साथ आता है। एक जलरोधी सीसा, एक चालक सर्किट, और एक कनेक्टिंग तार। परीक्षण जांच में ट्रांसमीटर और रिसीवर दोनों शामिल हैं।

उपरोक्त छवि से पता चलता है, इस प्रकार का मॉड्यूल एक प्रकाश स्रोत के रूप में एक आईआर डायोड और एक डिटेक्टर के रूप में एक आईआर रिसीवर का उपयोग करता है। लेकिन काम करने का सिद्धांत पहले जैसा ही है। ड्राइवर भाग (नीचे दिखाया गया है) में एक सेशन-एम्पी और कुछ घटक होते हैं जो पता लगाए गए प्रकाश संकेत को बढ़ाते हैं।

JST XH कनेक्टर का उपयोग करके वास्तविक सेंसर को इस मॉड्यूल से जोड़ा जा सकता है। इसमें तीन पिन, VCC, ग्राउंड और आउटपुट हैं। Vcc जमीन से 5v और जमीन से जुड़ता है। इस मॉड्यूल का आउटपुट एक एनालॉग मूल्य है जो कि प्रकाश की तीव्रता के अनुसार बदलता है।

टर्बिडिटी मॉड्यूल की मुख्य विशेषताएं

• ऑपरेटिंग वोल्टेज: 5VDC।
• वर्तमान: 30mA (मैक्स)।
• ऑपरेटिंग तापमान: -30 ° C से 80 ° C
• Arduino, रास्पबेरी पाई, AVR, PIC, आदि के साथ संगत।

Arduino के साथ इंटरफेसिंग टर्बिडिटी सेंसर - सर्किट आरेख

Arduino के लिए टर्बिडिटी सेंसर को जोड़ने के लिए पूर्ण योजनाबद्ध नीचे दिखाया गया है, सर्किट को EasyEDA का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया था।

यह एक बहुत ही सरल सर्किट आरेख है। टर्बिडिटी सेंसर का आउटपुट एनालॉग है, जो Arduino के A0 पिन से जुड़ा है, I2C LCD, Arduino के I2C पिंस से जुड़ा है जो कि SCL से A5 और SDA से A4 तक है। फिर आरजीबी एलईडी डिजिटल पिन डी 2, डी 3 और डी 4 से जुड़ा। कनेक्शन किए जाने के बाद, मेरा हार्डवेयर सेटअप नीचे इस तरह दिखता है।

संवेदक के VCC को Arduino 5v से कनेक्ट करें, फिर जमीन से जमीन पर कनेक्ट करें। Arduino के एनालॉग 0 के लिए सेंसर का आउटपुट पिन। इसके बाद, VCC और LCD मॉड्यूल के ग्राउंड को 5v और Arduino के ग्राउंड से कनेक्ट करें। फिर एसडीए ए 4 और एससीएल से ए 5, ये दो पिन अरुडिनो के I2C पिन हैं। अंत में आरजीबी एलईडी की जमीन को Arduino के मैदान से जोड़ता है और ग्रीन को डी 3, नीले से डी 4, और लाल से डी 5 तक जोड़ता है।

पानी में टर्बिडिटी को मापने के लिए Arduino का प्रोग्रामिंग

यह योजना 0 से 100 तक की टर्बिडिटी मानों को प्रदर्शित करने के लिए है। यह मीटर शुद्ध तरल के लिए 0 और अत्यधिक टर्बिड वाले के लिए 100 प्रदर्शित करना चाहिए। यह Arduino कोड भी बहुत सरल है और पूरा कोड इस पृष्ठ के निचले भाग में पाया जा सकता है।

सबसे पहले, मैंने I2C लिक्विड क्रिस्टल लाइब्रेरी को शामिल किया क्योंकि हम कनेक्शन को कम करने के लिए I2C एलसीडी का उपयोग कर रहे हैं।

# शामिल हैं

फिर मैंने सेंसर इनपुट के लिए पूर्णांक सेट किया।

int SensPin = A0;

सेटअप अनुभाग में, मैंने पिन को परिभाषित किया।

पिनमोड (3, बाहर); पिनमोड (4, बाहर); पिनमोड (5, बाहर);

लूप अनुभाग में, जैसा कि मैंने पहले उल्लेख किया है, सेंसर का आउटपुट एक एनालॉग मूल्य है। इसलिए हमें उन मूल्यों को पढ़ने की जरूरत है। Arduino AnalogRead फ़ंक्शन की सहायता से, हम लूप अनुभाग में आउटपुट मान पढ़ सकते हैं।

int SensValue = analogRead (सेंसरपिन);

सबसे पहले, हमें अपने सेंसर के व्यवहार को समझने की आवश्यकता है, जिसका अर्थ है कि हमें टर्बिडिटी सेंसर के न्यूनतम मूल्य और अधिकतम मूल्य को पढ़ने की आवश्यकता है। हम serial.println फ़ंक्शन का उपयोग करके सीरियल मॉनिटर पर उस मान को पढ़ सकते हैं ।

इन मूल्यों को प्राप्त करने के लिए, पहले, सेंसर को स्वतंत्र रूप से पढ़ें जो बिना किसी समाधान के है। मुझे लगभग 640 का मान मिला और उसके बाद, ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच एक काला पदार्थ रखें, हमें एक मूल्य मिलता है जो न्यूनतम मूल्य है, आमतौर पर, वह मूल्य शून्य है। इसलिए हमें न्यूनतम के रूप में 640 और अधिकतम शून्य मिला। अब हमें इन मूल्यों को 0-100 में बदलने की आवश्यकता है

उसके लिए, मैंने Arduino के मानचित्र फ़ंक्शन का उपयोग किया ।

int टर्बिडिटी = नक्शा (सेंसरवैल्यू, 0,640, 100, 0);

फिर मैंने एलसीडी डिस्प्ले में उस मान को प्रदर्शित किया।

lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("टर्बिडिटी:"); lcd.print (""); lcd.setCursor (10, 0); lcd.print (टर्बिडिटी);

उसके बाद, अगर शर्तों की मदद से, मैंने अलग-अलग शर्तें दीं।

if ( टर्बिडिटी <20) { digitalWrite (2, HIGH); digitalWrite (3, LOW); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("इसका CLEAR"); }

यह सक्रिय रूप से हरे रंग का नेतृत्व करेगा और एलसीडी पर "इसकी स्पष्ट" प्रदर्शित करेगा यदि टर्बिडिटी मान 20 से नीचे है।

अगर ( टर्बिडिटी > 20) && ( टर्बिडिटी <50)) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, उच्च); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("इसकी CLOUDY"); }

यह सक्रिय नीले रंग का नेतृत्व करेगा और एलसीडी पर "इसके बादल" को प्रदर्शित करेगा यदि टर्बिडिटी मान 20 और 50 के बीच है।

if ( टर्बिडिटी > 50) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, High ); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("इसका DIRTY"); } ;

यह सक्रिय लाल एलईडी और एलसीडी पर "यह गंदा है" प्रदर्शित करेगा यदि नीचे दिखाए अनुसार टर्बिडिटी मान 50 से अधिक है।

बस सर्किट आरेख का पालन करें और कोड अपलोड करें, अगर सब कुछ सही हो जाता है, तो आपको पानी की टर्बिडिटी को मापने में सक्षम होना चाहिए और एलसीडी को पानी की गुणवत्ता को प्रदर्शित करना चाहिए जैसा कि ऊपर दिखाया गया है।

ध्यान दें कि यह टर्बिडिटी मीटर टर्बिडिटी के प्रतिशत को प्रदर्शित करता है और यह एक सटीक औद्योगिक मूल्य नहीं हो सकता है, लेकिन फिर भी इसका उपयोग दो पानी की गुणवत्ता की तुलना करने के लिए किया जा सकता है। इस परियोजना का पूरा काम नीचे दिए गए वीडियो में पाया जा सकता है। आशा है कि आपने ट्यूटोरियल का आनंद लिया है और यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो आप कुछ उपयोगी सीख सकते हैं, आप उन्हें नीचे टिप्पणी अनुभाग में छोड़ सकते हैं या अपने तकनीकी प्रश्नों को पोस्ट करने के लिए सर्किटडिगस्ट मंचों का उपयोग कर सकते हैं या एक प्रासंगिक चर्चा शुरू कर सकते हैं।