如何使用Arduino测量液体的浊度

对于液体，浊度是一个重要术语。因为它在液体动力学中起着重要的作用，也用于测量 水质。所以在本教程中，让我们讨论什么是浊度，如何使用 Arduino 测量液体的浊度。

什么是液体浊度？

浊度是液体浑浊或浑浊的程度或水平。这是由于存在大量类似于空气中的白烟的不可见颗粒（用肉眼）。当光穿过液体时，由于这些微小颗粒的存在，光波会被散射。液体的浊度与游离悬浮颗粒成正比，即如果颗粒数量增加，浊度也会增加。

如何使用 Arduino 测量浊度？

正如我前面提到的，浊度是由于光波的散射而发生的，为了测量浊度，我们应该测量光的散射。浊度通常以比浊法浊度单位 （NTU）或杰克逊浊度单位 （JTLJ） 进行测量，具体取决于用于测量的方法。两个单位大致相等。

现在让我们看看浊度传感器是如何工作的，它有两个部分， 发射器和接收器。发射器由一个光源（通常是一个 LED）和一个驱动电路组成。在接收端，有一个光检测器，如光电二极管或 LDR。我们将解决方案置于发射器和接收器之间。

发射器只是传输光，光波穿过溶液，接收器接收光。通常（不存在溶液）透射光在接收器侧完全接收。但是在存在混浊溶液的情况下，透射光的量非常低。也就是说，在接收端，我们只得到低强度的光，而这种强度与浊度成反比。因此，我们可以通过测量光强来测量浊度，如果光强高，则溶液浊度较低，如果光强非常低，则意味着溶液更混浊。

制作浊度计所需的组件

浊度模块

阿杜诺

16*2 I2C液晶屏

共阴极RGB LED

面包板

跳线

浊度传感器概述

本项目中使用的浊度传感器如下图所示。

如您所见，此浊度传感器模块包含 3 个部分。防水引线、驱动电路、连接线。测试探头由发射器和接收器组成。

上图显示，这种模块使用红外二极管作为光源，红外接收器作为检测器。但工作原理和以前一样。驱动器部分（如下所示）由一个运算放大器和一些放大检测到的光信号的组件组成。

实际传感器可以使用 JST XH 连接器连接到该模块。它具有三个引脚，VCC、地和输出。Vcc 连接到 5v 并接地。该模块的输出是一个模拟值，它根据光强度而变化。

浊度模块的主要特点

工作电压：5VDC。

电流：30mA（最大）。

工作温度：-30°C 至 80°C。

兼容 Arduino、Raspberry Pi、AVR、PIC 等。

将浊度传感器与 Arduino 接口 - 电路图

将浊度传感器连接到 Arduino 的完整示意图如下所示，该电路是使用 EasyEDA 设计的。

这是一个非常简单的电路图。浊度传感器的输出是模拟的，因此连接到 Arduino 的 A0 引脚，I2C LCD 连接到 Arduino 的 I2C 引脚，即 SCL 到 A5，SDA 到 A4。然后将 RGB LED 连接到数字引脚 D2、D3 和 D4。连接完成后，我的硬件设置如下所示。

将传感器的 VCC 连接到 Arduino 5v，然后将地线连接到地线。传感器的输出引脚到 Arduino 的模拟 0。接下来，将 LCD 模块的 VCC 和地连接到 Arduino 的 5v 和地。然后SDA转A4，SCL转A5，这两个管脚就是Arduino的I2C管脚。最后将RGB LED的地连接到Arduino的地，并将绿色连接到D3，蓝色连接到D4，红色连接到D5。

编程 Arduino 以测量水中的浊度

计划是显示从 0 到 100 的浊度值。即仪表应显示 0 表示纯液体，100 表示高度混浊的液体。这个Arduino代码也很简单，完整的代码可以在这个页面的底部找到。

首先，我包含了 I2C 液晶库，因为我们使用 I2C LCD 来最小化连接。

#包括 

然后我为传感器输入设置整数。

int sensorPin = A0；

在设置部分，我定义了引脚。

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

在循环部分，正如我之前提到的，传感器的输出是模拟值。所以我们需要读取这些值。借助 ArduinoAnalogRead函数，我们可以读取循环部分的输出值。

int sensorValue =analogRead(sensorPin);

首先，我们需要了解传感器的行为，这意味着我们需要读取浊度传感器的最小值和最大值。我们可以使用serial.println函数在串行监视器上读取该值。

要获得这些值，首先，自由读取没有任何解决方案的传感器。我得到一个大约 640 的值，然后在发射器和接收器之间放置一个黑色物质，我们得到一个最小值，通常该值为零。所以我们得到了 640 的最大值和 0 的最小值。现在我们需要将这些值转换为 0-100

为此，我使用了Arduino 的地图功能。

int 浊度 = map(sensorValue, 0,640, 100, 0);

然后我在 LCD 显示屏上显示了这些值。

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

之后，借助if条件，我给出了不同的条件。

if (浊度 < 20) 
{ 
    digitalWrite(2, HIGH); 
    数字写入（3，低）；
    数字写入（4，低）；
    lcd.setCursor(0, 1); 
    lcd.print("它的清除"); 
}

如果浊度值低于 20，这将激活绿色 LED 并在 LCD 上显示“其清晰”。

if ((浊度 > 20) && (浊度 < 50)) 
{ 
    digitalWrite(2, LOW); 
    数字写入（3，高）；
    数字写入（4，低）；
    lcd.setCursor(0, 1); 
    lcd.print("它的阴天"); 
  }

如果浊度值在 20 到 50 之间，这将激活蓝色 LED 并在 LCD 上显示“浑浊”。

if ((浊度 > 50) 
{ 
    digitalWrite(2, LOW); 
    digitalWrite(3, HIGH); 
    digitalWrite(4, LOW); 
    lcd.setCursor(0, 1); 
    lcd.print("它的脏"); 
  }

如果浊度值大于 50，这将激活红色 LED 并在 LCD 上显示“它很脏”，如下所示。

只需按照电路图并上传代码，如果一切正常，您应该可以测量水的浊度，并且 LCD 应该会显示水的质量，如上图所示。

#include
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 2, 16);
int sensorPin = A0；
无效设置（）
{
序列号.开始（9600）；
液晶显示器开始（）；
pinMode（2，输出）；
pinMode（3，输出）；
pinMode（4，输出）；
}
无效循环（）{
int sensorValue = 模拟读取（sensorPin）；
Serial.println(sensorValue);
int 浊度 = map(sensorValue, 0, 750, 100, 0);
延迟（100）；
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("浊度：");
lcd.print("");
lcd.setCursor(10, 0);
lcd.print（浊度）；
延迟（100）；
如果（浊度 < 20）{
数字写入（2，高）；
数字写入（3，低）；
数字写入（4，低）；
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("它的清除");
}
if ((浊度 > 20) && (浊度 < 50)) {
数字写入（2，低）；
数字写入（3，高）；
数字写入（4，低）；
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("它的阴天");
}
如果（浊度 > 50）{
数字写入（2，低）；
数字写入（3，低）；
数字写入（4，高）；
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("它的脏");
}
}