Pengukuran kekeruhan air untuk menentukan kualitas air menggunakan sensor arduino dan turbiditas

Dalam hal cairan, kekeruhan adalah istilah yang penting. Karena itu memainkan peran penting dalam dinamika cairan dan juga digunakan untuk mengukur kualitas air. Maka dalam tutorial kali ini mari kita bahas apa itu turbiditas, bagaimana cara mengukur kekeruhan suatu zat cair menggunakan Arduino. Jika Anda ingin melanjutkan proyek ini, Anda juga dapat mempertimbangkan untuk menghubungkan pengukur pH dengan Arduino dan juga membaca nilai pH air untuk menilai kualitas air dengan lebih baik. Sebelumnya kami juga telah membangun perangkat pemantauan kualitas Air berbasis IoT menggunakan ESP8266, Anda juga dapat memeriksanya jika tertarik. Karena itu, mari kita mulai

Apa itu Kekeruhan dalam Cairan?

Kekeruhan adalah derajat atau tingkat kekeruhan atau kekaburan cairan. Hal ini terjadi karena adanya sejumlah besar partikel tak terlihat (dengan mata telanjang) mirip dengan asap putih di udara. Ketika cahaya melewati cairan, gelombang cahaya tersebar karena adanya partikel-partikel kecil ini. Kekeruhan suatu zat cair berbanding lurus dengan partikel tersuspensi bebas yaitu jika jumlah partikel meningkat maka kekeruhan juga akan meningkat.

Bagaimana Mengukur Kekeruhan menggunakan Arduino?

Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, kekeruhan terjadi karena hamburan gelombang cahaya, maka untuk mengukur kekeruhannya kita harus mengukur hamburan cahaya. Kekeruhan biasanya diukur dalam unit kekeruhan nefelometri (NTU) atau unit kekeruhan Jackson (JTLJ), tergantung pada metode yang digunakan untuk pengukuran. Kedua unit itu kira-kira sama.

Sekarang mari kita lihat cara kerja sensor turbiditas, ia memiliki dua bagian, Transmitter dan Receiver. Pemancar terdiri dari sumber cahaya yang biasanya merupakan rangkaian led dan driver. Di ujung penerima, ada detektor cahaya seperti dioda atau LDR. Kami menempatkan solusi di antara pemancar dan penerima.

Transmitter hanya memancarkan cahaya, gelombang cahaya melewati solusi dan penerima menerima cahaya. Biasanya (tanpa adanya solusi) cahaya yang ditransmisikan sepenuhnya diterima di sisi penerima. Tetapi dengan adanya larutan keruh, jumlah cahaya yang ditransmisikan sangat rendah. Yaitu pada sisi receiver, kita hanya mendapatkan cahaya dengan intensitas rendah dan intensitas ini berbanding terbalik dengan kekeruhan. Jadi kita dapat mengukur kekeruhan dengan mengukur intensitas cahaya jika intensitas cahaya tinggi, larutan kurang keruh dan jika intensitas cahaya sangat rendah berarti larutan lebih keruh.

Komponen yang Dibutuhkan untuk Pembuatan Pengukur Kekeruhan

Modul kekeruhan
Arduino
LCD I2C 16 * 2
LED RGB katoda umum
Papan tempat memotong roti
Kabel jumper

Gambaran Umum Sensor Kekeruhan

Sensor kekeruhan yang digunakan dalam proyek ini ditunjukkan di bawah ini.

Seperti yang Anda lihat, modul sensor turbiditas ini hadir dengan 3 bagian. Kabel tahan air, sirkuit driver, dan kabel penghubung. Probe pengujian terdiri dari pemancar dan penerima.

Gambar di atas menunjukkan, modul jenis ini menggunakan dioda IR sebagai sumber cahaya dan penerima IR sebagai pendeteksi. Namun prinsip kerjanya sama dengan sebelumnya. Bagian driver (ditunjukkan di bawah) terdiri dari op-amp dan beberapa komponen yang memperkuat sinyal cahaya yang terdeteksi.

Sensor sebenarnya dapat dihubungkan ke modul ini dengan menggunakan konektor JST XH. Ini memiliki tiga pin, VCC, ground, dan output. Vcc terhubung ke 5v dan ground to ground. Keluaran modul ini berupa nilai analog yang berubah sesuai intensitas cahaya.

Fitur Utama Modul Kekeruhan

Tegangan Operasi: 5VDC.
Saat ini: 30mA (MAX).
Suhu pengoperasian: -30 ° C hingga 80 ° C.
Kompatibel dengan Arduino, Raspberry Pi, AVR, PIC, dll.

Menghubungkan Sensor Turbiditas dengan Arduino - Diagram Sirkuit

Skema lengkap untuk menghubungkan sensor Turbiditas ke Arduino ditunjukkan di bawah ini, rangkaian dirancang menggunakan EasyEDA.

Ini adalah diagram sirkuit yang sangat sederhana. Keluaran sensor turbiditas adalah analog sehingga dihubungkan ke pin A0 Arduino, LCD I2C dihubungkan ke pin I2C Arduino yaitu SCL ke A5 dan SDA ke A4. Kemudian LED RGB dihubungkan ke pin digital D2, D3, dan D4. Setelah koneksi selesai, pengaturan perangkat keras saya terlihat seperti ini di bawah ini.

Hubungkan VCC sensor ke Arduino 5v, lalu hubungkan ground ke ground. Pin output dari sensor ke analog 0 dari Arduino. Selanjutnya, sambungkan VCC dan ground modul LCD ke 5v dan ground Arduino. Kemudian SDA ke A4 dan SCL ke A5, kedua pin ini adalah pin I2C dari Arduino. terakhir menghubungkan ground LED RGB ke ground Arduino dan menghubungkan hijau ke D3, biru ke D4, dan merah ke D5.

Pemrograman Arduino untuk Mengukur Kekeruhan dalam Air

Rencananya adalah menampilkan nilai kekeruhan dari 0 sampai 100. Itu adalah meteran harus menampilkan 0 untuk cairan murni dan 100 untuk cairan yang sangat keruh. Kode Arduino ini juga sangat sederhana dan kode lengkapnya bisa dilihat di bagian bawah halaman ini.

Pertama, saya menyertakan pustaka kristal cair I2C karena kami menggunakan LCD I2C untuk meminimalkan koneksi.

# termasuk

Kemudian saya mengatur integer untuk input sensor.

int sensorPin = A0;

Di bagian pengaturan, saya menentukan pin.

pinMode (3, OUTPUT); pinMode (4, OUTPUT); pinMode (5, OUTPUT);

Pada bagian loop, Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, output dari sensor adalah nilai analog. Jadi kita perlu membaca nilai-nilai itu. Dengan bantuan fungsi Arduino AnalogRead , kita dapat membaca nilai keluaran di bagian loop.

int sensorValue = analogRead (sensorPin);

Pertama, kita perlu memahami perilaku sensor kita, artinya kita perlu membaca nilai minimum dan nilai maksimum dari sensor turbiditas. kita dapat membaca nilai tersebut pada monitor serial menggunakan fungsi serial.println .

Untuk mendapatkan nilai ini, pertama-tama, baca sensor secara bebas tanpa solusi apa pun. Saya mendapat nilai sekitar 640 dan setelah itu, tempatkan zat hitam di antara pemancar dan penerima, kami mendapatkan nilai yaitu nilai minimum, biasanya nilainya nol. Jadi kami mendapatkan 640 sebagai maksimum dan nol sebagai minimum. Sekarang kita perlu mengubah nilai ini menjadi 0-100

Untuk itu, saya menggunakan fungsi peta Arduino.

int turbiditas = peta (sensorValue, 0,640, 100, 0);

Kemudian saya menampilkan nilai itu di layar LCD.

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

Setelah itu, dengan bantuan kondisi if , saya memberikan kondisi yang berbeda.

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

Ini akan mengaktifkan led hijau dan menampilkan "jelas" pada LCD jika nilai turbiditas di bawah 20.

if ((turbiditas> 20) && (turbiditas <50)) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, TINGGI); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("CLOUDY nya"); }

Ini akan mengaktifkan led biru dan menampilkan "mendung" pada LCD jika nilai turbiditas antara 20 dan 50.

if ((turbiditas> 50) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, HIGH); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("its DIRTY"); }

Ini akan mengaktifkan led merah dan menampilkan "kotor" pada LCD jika nilai turbiditas lebih besar dari 50 seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Ikuti saja diagram rangkaian dan unggah kodenya, jika semuanya berjalan dengan benar, Anda harus dapat mengukur kekeruhan air dan LCD harus menampilkan kualitas air seperti gambar di atas.

Perhatikan bahwa pengukur turbiditas ini menampilkan persentase kekeruhan dan mungkin bukan nilai industri yang akurat, tetapi tetap dapat digunakan untuk membandingkan kualitas air dari dua air. Pekerjaan lengkap proyek ini dapat ditemukan di video di bawah ini. Semoga Anda menikmati tutorial ini dan mempelajari sesuatu yang berguna jika Anda memiliki pertanyaan, Anda dapat meninggalkannya di bagian komentar di bawah atau menggunakan forum CircuitDigest untuk memposting pertanyaan teknis Anda atau memulai diskusi yang relevan.