1. РЕЗЮМЕ
2. ВСТУП
3. МЕТА
4. операції
5. контрольна плата
6. Матеріали і методологія
7. РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ
8. ВИСНОВОК
9. БІБЛІОГРАФІЧНІ ПОСИЛАННЯ

LANDIM, Jorge de Lima [1] , LIMA, Jaylton Matos [2] , LESSA, Avanir Carlos [3] , QUINTINO, Luís Fernando [4]

Landim, Хорхе де Ліма. Et al. Датчик Ж & Ж для системи моніторингу провідності осмосу. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. 03 рік, Ед. 09, тому 06, с. 57-74 вересня 2018. ISSN: 0959-2448

РЕЗЮМЕ

Ця стаття спрямована на те, щоб представити прототип і допомогти в розвитку майбутніх розробок аналогічних систем, яка виступає в якості основи для його вдосконалення. У статті описується датчик осмосу, функції якого аналізуються аспекти кількості води і властивостей, демонструючи значні результати для кращого використання води, в зв'язку з декількома додатками, наприклад, осмос, який відповідає за Аналіз провідності і температури води, в результаті чого він буде очищений, щоб бути в змозі бути використані в наступному кроці системи. В ході цієї статті був розроблений Ж & Ж датчик осмосу, і це докладний, вказане може бути комп'ютеризовано, так що людина мало технічної інформації може зрозуміти цю систему і з адекватної підготовки, виконати його. Таким чином, було розроблено обладнання, яке буде сприяти його використання, будучи інноваційним і що виявилося ефективним, низька вартість і легкий доступ. Прототип був нападав і випробуваний в лабораторії і задовільно отримав ідентифікацію води при певних умовах демінералізації.

Ключові слова: осмос, провідність, датчик.

ВСТУП

Система управління являє собою набір електричних, електронних і механічних компонентів, які працюють, щоб зробити "розумні" рішення про процес. Згідно (Олівейра, 2012), більшість контролерів використовують складні електронні схеми (наприклад, процесори) для виконання вимірювання процесу і прийняття відповідних заходів.

Вода присутня майже в усьому, як у повітрі, в якому ми дихаємо, в грунті, в рослинах і в наших тілах. Виходячи з цього, якщо людина приймає певну кількість забрудненої води, вона буде хворий або навіть може померти через воду не очищені або підходять для споживання людиною. Це також відбувається з машинами, які роблять використання води, будь то для виробництва, охолодження або очищення, що знизить їх виробничі потужності, корисне життя і навіть стати марним в даній функції (Рхеіннхеімер, 1998).

Для цієї мети машини, які залежать від води для виробництва або охолодження, повинні пройти через систему фільтрації, назва якої системи зворотного осмосу, що є не більш ніж системою з набором раніше розроблених фільтрів, з Мета видалення домішок і мінералів, які пошкоджують обладнання.

Для багатьох, це буде тільки система фільтрів, але в контексті таких областях, як хімія, аптека, здоров'я та інженерія, це більш складна система, ніж просто домашній фільтр, будучи системою управління, яка дозволяє доказів через зразки Здійснюється в спеціалізованих лабораторіях і / або в обладнанні, встановленому в самому зворотного осмосу, що свідчить про те, чи відповідає кінцевий результат (продукт) очікуваному і вказаною.

Це контрольно-аналітичне обладнання розроблено за допомогою математичного моделювання, яке представляє результат (бігу, 2011).

Найбільш відомими параметрами є pH (водневий потенціал), температура, PPM (частки на мільйон) і провідність. Через рН води можна визначити в'язкість води. У разі обладнання існує занепокоєння з приводу PPM, температури і провідності і для кращого розуміння контексту важливості провідності води (Фернандо, 2013).

Проба води в PPM є аналіз через зонд, сформований двома електродами, розділеними на один см ² відстані один від одного, з метою аналізу кількості частинок, що існують на відстані одного см ².

Ця вибірка здійснюється за допомогою фіксованого вхідної напруги, з належною увагою до типу натягу, яке необхідно дбати про аналізованому матеріалі і якості води, яка містить іони, які при застосуванні напруги викликають іони Розширення, створюючи тим самим результати.

Температура також є фактором, який може перешкодити результатами. В ідеалі, ця вода при аналізі знаходиться найближче до температури 25 º С.

Для моделювання, провідність води була інтерпретована як зворотна електричного опору, тобто електричний опір, як його назва передбачає протистояти проходженню електричного струму і, коли вище цей опір буде цей електричний струм Це проходить через нього. Провідність є частиною всупереч цьому опору, тобто, це здатність, що середовище має поширювати (привід) електричного струму в мінералізації води, лікування, а також води, багатої мінеральними солями.

Ця провідність має тенденцію бути високою, що зобов'язує таким чином установку системи, яка буде контролювати цю умову. Таким чином, для того, щоб зменшити провідність води в цьому середовищі можна було за допомогою математичного моделювання, визначаючи з точністю і об'єктивністю результат. Як тільки значення результату було визначено, було можливо розробити систему, яка спрямована на вимір результату цього продукту (демінералізації води).

Робота з навколишнім середовищем хімії і машинобудування, електрична провідність в переважній більшості має своє уявлення твердими речовинами в мінеральної багатою воді. Два твердих тіла мають родзинку:

• З'єднання, які мають негативні навантаження, маючи в своєму шарі Валанс вільних електронів, які є іонні сполуки, фосфати, хлориди, сульфати.
• Інші є ті, з позитивними навантаженнями, з втратою електронів в Валенсу шару, які катіонних з'єднань, чиї приклади натрію, заліза, кальцію, алюмінію та аміаку (V ILLAS, 2013).

Коли справа доходить до електричної провідності даного зразка, це, в свою чергу, в даний час кількісно велику кількість з'єднань, зібраних в цьому шоу, деякі з яких є негативними і інші позитивні. Ці сполуки в розчині дозволяють проходження електрики, в дистильованої або деионизации води. Ця вода, яка містить тільки H2O, його провідність близька до нуля нам / см ², тобто, це до певної міри ізолює вода нульового значення електричної провідності.

Рівняння для вираження електричної провідності:

Ваше пристрій є Siems (S), (бігу, 2011).

МЕТА

У нашій статті описується робота датчика провідності, контрольованого мікро контролером PIC-18ф4520 з робочим діапазоном від 0 до 00, 55ус / см ¹. Ця система свідчить через 16 × 2 ЖК-дисплей значення, отримане в датчику провідності, який передається на операційну модель підсилювача лм741, який має посилення регулюється через потенціометр 100KΩ. Це значення відправляється на PIC-18ф4520 мікроконтролер, де він показаний на РК-дисплеї 16 × 2.

Мікроконтролер також відповідає за зчитування внутрішнього і зовнішнього датчика температури, модель LM35. Для виділення значення, отриманого на РК-дисплеї, була розроблена система HMI з трьома меню:

• Перша, внутрішня температура в градусах Цельсія (INT).
• По-друге, зовнішня температура в градусах Цельсія (EXT).
• По-третє, провідність в МКС / см ¹ (температурні умови).

Мікроконтролер запрограмований на роботу від 0 до 00, 55ус / см ¹, що дозволяє працювати на виході зі змінним струмом перемикання (AC) і дозволяє зворотний осмос для роботи, виробляючи деминерализацию води з фактором Чистота від 0 до 00, 55ус / см ¹. Якщо це значення перевищено по запрограмованому максимального значення, система від'єднує вихід і, таким чином, не допускає забруднення води, вже виробленої і зберігається у відповідних резервуарах, і, таким чином, виконання пропонованої цілі, яка повинна була контролювати і контролювати Система зворотного осмосу, уникаючи збоїв при забрудненні, якщо фільтри зазнають невдачі (Мійадаіра, 2014 року).

операції

Зворотний осмос є кроки поділу, які використовують тиск, щоб змусити розчин через мембрану, яка зберігає розчинений на одній стороні і дозволяє розчинника перейти на іншу сторону. На малюнку 01 можна візуалізувати модель зворотного осмосу система водопостачання я. Система осмосу більш формально змушуючи розчин області високої концентрації розчиненого речовини через мембрану в область низької концентрації, за допомогою застосування зовнішнього тиску, що перевищує тиск осмосу (МАЖОП, 2011 у).

Малюнок 1: модель зворотного осмосу.

Джерело: Автори, 2018.

Для правильної роботи кожної системи зворотного осмосу повинен бути встановлений процес моніторингу, який вказує на те, що оброблена вода з правильними значеннями розчиненого речовини і застосовної провідністю. Мета полягає в тому, що відповідність промислових, фармацевтичних та лікарняних процесів, які використовують цю систему, забезпечить, щоб цей ресурс лікував цю воду без аномалій.

Датчик провідності вимірює здатність керувати електричним струмом між двома електродами з відстанню до одного см ² між ними. Електричний струм протікає через транспортування іонів, що призводить до значення провідності (US / cm ²), також відомому як (MHO) і вимірюється в мікро Siemens, через те, що Siemens є дуже великим блоком (бігу, 2011).

Для датчика провідності, вимірюючи провідність, важливо знайти провідність води в зразку. Для визначення провідності використовується наступне рівняння:

Де, G являє провідність. Для обох електродів застосовується DDP (потенційна різниця). Результуючий струм пропорційний провідності води в зразку. Цей струм перетвориться в напругу, яке буде прочитано в PIC 18ф4520 мікроконтролер і продемонстровані через 16 × 2 ЖК-дисплей.

Застосування датчика провідності полягає в тому, щоб знайти концентрацію твердих речовин і розчиненого загального кальцію.

Для калібрування датчика використовується переносна TDS & EC (Hold) датчик моделі B-MAX і збір даних, Agilent 34972а для температури. (2012).

контрольна плата

На малюнку 2 можна визначити портативний аналізатор, який використовувався з опорою для регулювання датчика електропровідності і аналізатора температури.

Характеристики датчика використовували TDS & EC моделі B-MAX.

Провідності від 0 до 9999ус / см.

Tds від 0 до 9999ППМ.

Цельсія 0,1 до 80,0 º С.

Фаренгейта 32,0 до 176,0 º F.

Характеристики застосовуваного температурного стандарту Agilent моделі 34972 ª з термопарою типу T.

Температура -200 до 200 º C

Малюнок 2: Аналізатори ІТТ і EC.

Джерело: Автори, 2018.

Для моделювання проекту використовувалася модель ЖК-дисплея 16 × 2, взаємопов'язана з мікро контролером PIC, модель 18ф4520 із зовнішнім кристалом 4 МГц, всі встановлені в Протоборд з максимальним прикладеним напругою 5В, як видно на малюнку

Малюнок 3: моделювання Протоборд прототипу.

Джерело: Автори, 2018.

На малюнку 4 можливо демонстрація зчитування датчика температури в градусах Цельсія і зчитування датчика провідності, що спостерігається через 16 × 2 LCD-зчитувач.

Малюнок 4. Дисплей LCD 16 × 2.

Джерело: Автори, 2018.

На малюнку 5 можна візуалізувати макет контрольної плати з мікро контролером, PIC-18ф4520, для роботи був прийнятий трансформатор 6В / 1а, регулятор напруги 7805 для забезпечення робочої напруги PIC-18ф4520 (Капуано, 2013).

Малюнок 5: Опис компонентів дуплексной плати управління.

Джерело: Автори, 2018.

Матеріали і методологія

Провідність визначається як ємність матеріалу при проведенні (ɪ) електричного струму, представленого грецькою буквою σ або K, може бути визначена як співвідношення між щільністю струму (j) і електричним полем (e) у нас, інтенсивність перебігу в певних Рішення залежать від електричного опору, пов'язаного з цим же рішенням. (RAMALHO, 2009).

Малюнок 6: система аналізу електропровідності з електродами.

Джерело: Автори, 2018.

Щоб уникнути зміни виміряних значень, було прийнято натяг і для опору між електродами застосовується закон Ома (Ω).

R являє електричний опір, Ом (Ω), V являє електричну напругу (вольт), я являє Електричний струм, витримати (a). На малюнку 6 можна визначити поведінку іонів в розчині (RAMALHO, 2009).

Інша залежність провідності по відношенню до вимірювання пов'язана з площею поверхні електрода, а також відстанню один від одного. Для цього використовується геометрична константа (), яка являє собою осередок константи, де провідність може бути визначена за допомогою рівняння:

Константа осередки є інверсією лічильника. Таким чином, рівняння, що визначає провідність:

Як ρрепресентс опору, опір може бути визначено через рівняння:

Де воно являє відстань між електродами, «a» представляє зону між електродами, бути ,. (RAMALHO, 2009). Дуже важливо відзначити, що осередок константа (), так як вона використовується в рівнянні, щоб вказати опір і значення провідності.

У прототипі використовується модель концентричних електродів, представлена ​​на фіг. 6, яка дозволяє константу, зі значеннями від 0,01 до 0,1.

Для розробки цього прототипу дослідження проводилися по книгам і академічним статей, що належать до предмета провідності (RAMALHO, 2009).

Micro-Controller-Пік18ф4520 з зовнішніми 4 МГц годинами був використаний, так як було зрозуміло, що найкраще підходить для експерименту в питанні був також використаний операційний підсилювач Лм741к в цьому. Так як напруга, прикладена до електрода, має бути перетворено в ефективне значення, яке може бути відрегульовано через потенціометр 10kΩ для регулювання сигналу, було необхідно перетворити прикладена напруга в ефективне значення. Для зчитування температури LM35 був використаний там, де він був з'єднаний з Пік18ф4520 і скоректований програмуванням як поправочний коефіцієнт 1023бітс, відповідного максимальному робочому напрузі ланцюга 5 ст. перелік компонентів наведено в таблиці 1.

Таблиця 1-список компонентів

Кількість Опис 1 PIC - 18ф4520 1 Кристал 4 МГц 1 16 × 2 ЖК-дисплей 1 741 лм 2 LM35 2 7805 2 МКФ-25V конденсатори 1000 3 МКФ-25V конденсатори 100 2 33ПФ конденсатори 1 Конденсатор 1PF 5 Діоди 1N4007 3 Резистор 10 кому 1 резистор 100 Ω 2 подстроечного опір 10 ком 1 подстроечного опір 100 кому 1 Трансформатор 6В / 1а 2 Немає кнопок блокування 1 Реле 5V / 10A / 120VAC 1 BC547 1 555

Джерело: Автори, 2018.

РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ

В ході розробки прототипу було виявлено велику скруту в пошуку адекватного матеріалу, що дозволило математичного моделювання посилатися на провідність води з точки зору контролю з боку датчика. Після знаходження відповідного матеріалу була виявлена ​​інша складність, на яку посилаються отримані значення, які не були узгоджені зі значенням, прочитаним шаблоном. В якості вирішення була прийнята модель підсилювача LM358 і запущений контролер на вікно, яке не отримало успіху, оскільки, значення провідності було дуже низьким і не дозволяло точного регулювання в максимальному значенні, отриманому. Після того, як деякі дослідження були взяті до уваги, що мікроконтролер PIC 18ф4520 сам дозволяє цю максимальну регулювання управління, після програмування змінної перетворення. Таким чином, можливе корегування посилення, яка дозволяла скорегувати вартість в порівнянні з прийнятим стандартом. За допомогою моделі операційного підсилювача, ЛМ741, який можна побачити його схематичне уявлення на малюнку 7 і для доказу значення читання, був прийнятий ЖК-дисплей моделі 16 × 2, який в першому рядку посилається параметр в аналізі і в другому рядку Нижче прочитане значення ідентифікується, ця система HMI має три меню, які можуть бути змінюватися через 2 1-крокові кнопки і інший повертає.

Малюнок 7: пластина датчика провідності.

Джерело: Автори, 2018.

Після програмування тести читання виконувалися в деяких точках збору. Обидва були задовільними для пропонованої цілі, яка полягає в контролі та моніторингу системи зворотного осмосу через датчик провідності води.

На малюнку 8 можна перевірити принципову схему прототипу з відповідними компонентами.

Малюнок 8: Принципова схема.

Джерело: Автори, 2018.

Для демонстрації результатів було проведено тест, який демонструє функціонування датчика провідності. Значення, які відображаються на РК-дисплеї, були анотовані в таблиці 2, а графік був розроблений з інформацією на малюнку 9.

Таблиця 2 - дані тесту провідності датчика.

Значення МКСЧас хв.

40 1 51 2 49 3 53 4 47 5 50 6 51 7 52 8 50 9

Джерело: Автори, 2018.

Під час випробування електропровідності датчик показав невелике відхилення в межах максимального керуючого значення 55, МКС. Значення були записані з інтервалом в 1 хвилину в 9-хвилинному періоді.

Малюнок 9: тестовий графік з датчиком провідності.

Джерело: Автори, 2018.

На малюнку 10 можна було візуалізувати значення температури внутрішніх, зовнішніх датчиків LM35 і використовуваного стандартного датчика (термопари типу T).

Малюнок 10: тестовий графік з датчиками температури.

Джерело: Автори, 2018.

Після певного часу використання необхідно провести обмін фільтрами зворотного осмосу. Це час встановлюється шляхом вивчення результатів, отриманих в цьому обміні, що є першим візуальним умовою для умов цього фільтра, а інший середовищем є аналіз значень провідності води. На малюнку 11, він має фільтр активованого вугілля і фільтр 5 Μ. Під час обміну після одного місяця використання і порівняння з фільтром 5 μС у використанні. Це виправдовує важливість датчика провідності для контролю демінералізації води, так як це забруднення було отримано в демінералізації води резервуара б забруднених лінії, просоченої труби пошкодження машини і Кінцевий продукт.

Малюнок 11: A - вугільний фільтр, B - фільтр 5 Μ, C - порівняння фільтра до і після обміну. Джерело: Автори, 2018.

Джерело: автор

Для управління осмосом був встановлений кабель з виходом 10A, який має напруга живлення перервано, коли система виявляє провідність перевершує запрограмований, що становить 00,55 μС. Як показано на малюнку 8, для живлення цього сокета, система чекає 10 секунд, щоб почати свою роботу, щоб запобігти коливання відключення від відбуваються, тобто система чекає 10 секунд кожен раз, коли блок живлення переривається. База транзистора BC 547. опінію RB7 з PIC-18Ф4520 мікроконтролер відповідає за це маніпуляція. Система також має запобіжник захисту на вході. На малюнку 12 можна візуалізувати готовий прототип з електропровідністю і внутрішнім датчиком температури.

Малюнок 12: A - внутрішня частина прототипу, B - зовнішня частина прототипу.

Джерело: Автори, 2018.

ВИСНОВОК

Система моніторингу осмосу в методологічної формі демонструє створення надійної системи відповідно до дослідження і застосуванням змісту. Прототип був застосований до показань кількостей, наведених в статті. Таким чином, який представляє збиток в контексті, прототип забезпечує пропоновані мети. Проте, удосконалення можуть залишити пристрій з додатковою інформацією про воду, щоб бути демінералізації, кількість продуктів, які будуть використовуватися, прогнозування обміну фільтрами, зв'язок між HMI і контрольних систем.

Цей продукт, за допомогою якого він в даний час продемонстровані чітко свідчить про те, як будь-яка система може бути поліпшена, Ж & Ж датчик має технічні можливості та вказує, щоб догодити як покупець і користувач. Його ринкова вартість повністю в рамках стандартів продажів, як компонент таблиці легкого придбання, продемонстрували його простоту використання, як видно в своїй діяльності.

Для процесу, за допомогою якого прототип був слушним є нова модель стратегії, де все буде видно користувачеві, оскільки те, що відбувається в системі відповідно до стандартів і до його завершення для можливих помилок процедур з індикаторами. Для його моделювання може бути встановлений в місцях легкого доступу і його видиме читання буде радувати всіх, хто використовує датчик Ж & Ж. через те, що було прокоментував, це питання, що наш прототип може бути використаний для кількох структур, де те ж саме було Випробувано в високих потоках без варіацій, але для принципу діяльності те ж саме призводило до чудовим значенням з низькими потоками.

Дотримуючись аспекти, проаналізовані графічно, розуміється, що реакція датчика провідності представляється дуже доречною, через його низького зміни і надійно його використання, так як також аналіз температури, в порівнянні з Стандарт, в якому датчик зафіксував мінімальні варіації в порівнянні з іншим обладнанням.

Висновок-сухий результати були значними і ефективними. Таким чином, датчик Ж & Ж можна використовувати надійно.

БІБЛІОГРАФІЧНІ ПОСИЛАННЯ

Бега, Альберто Егíдіо; Дельме, Жерар Жан; Кон, Педро Естефан; Роберто Рікардо Фінкель, Віто Шмідт. Промислове обладнання. 3-е видання Ріо-де-Жанейро: видавець, ІнтерЦіêнЦіа, 2011 року.

Карано, Франсиско Габріель; Марино, Апаресіда Мендес. Лабораторія електротехніки та електроніки. 24-е видання - Сан-Паулу: Редакція Лавінія, 2013.

О, Олександр. Вимірювання рН і провідності, Санепар 2013. Доступно в <https: www.gehaka.com.br/downloads/apresentacao_sanepar.pdf = "">. </ Https:> Доступ: 31 марта, 2018.

Мажоп, продукти для свинарства. Зворотний осмос - Дізнайтеся про цей процес очищення води. 2011 Вересень. Доступно за адресою <http: www.majop.com.br/artigo%20t%c3%89cni.o%20osmose%20reversa%20entenda%20o%20seu%20funcionamento%20.pdf="">(доступ: 18/05, 2018). </ http:>

Мійадаіра, Альберто Нобору. Мікроконтролери PIC18 вчитися і планувати на мові C. 1 е видання Сан-Паулу: редактор, Еріка, 2014.

Nise, С. Норман. Сісрсеме інженерного контролю. 6-е видання Ріо-де-Жанейро: редактор, LTC, 2012.

Огата, Кацухико. Сучасна техніка управління. 5-е видання Сан-Паулу: редактор, Пірсон, 2010 року.

Олівейра, Андре Шнайдер де. Управління та автоматизація. 1-е видання - Курітіба: Редакція LT, 2012.

RAMALHO, Сержіу Мануель Кордейру. Датчик провідності з кондиціонуванням сигналу. 2019 жовтня. Доступно в <https: fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadfile/395139408909/dissertacaosensorcondutividadeversaofinal.pdf = "">. </ Https:> Доступно 25 травня 2018.

Сантос, Ана; Соуза, Робсон Олівейра. Електрична провідність і окислення води, використовуваної в застосуванні гербіцидів в Ріу-Гранді-ду-Сул. 1998 листопада. Доступно в <http://www.scielo.br/pdf/cr/v30n1/a16v30n1.pdf= "">. Досягає May 01, 2018.

Насилу. Одиниця виміру електропровідності, яка визначає електричний потенціал зразка а. 2012 Грудень. Доступно в <http://www.splabor.com.br/blog/?s= "condutividade">. Доступ Ем21 березня 2018.

ВІЛЛИ, Маріана; Мауро. Як і чому я виміряла електричну провідність з многопараметрических зонд в. Опубліковано 12/03/2013.

<Https: www.agsolve.com.br/noticias/como-e-porque-medir-a-condutividade-eletrica-ce-com-sondas-muiltiparametros = "">. </ Https:> Доступ: 13 апреля, 2018 .

Zanco, Вагнер да Сілва. Мікроконтролери PIC18 з мовою C. 1-е видання Сан-Паулу: редактор, Еріка 2010

додаток I

Малюнок 13: Принципова схема.

Джерело: Автори, 2018.

[1] Він має технічну підготовку в галузі електроніки, 2010 закінчив електронну техніку від Коледж Карлос де Андраде-Tatuapé-СП, має курс лідерства наступальної фази I і фази II VOLVO Бразилії, де він почав як технік геометрії, сприяли Алмоксаріфе а й начальник складу, має знання і практику в валідації і термічної кваліфікації в області, лікарні, фармацевтичній і харчовій промисловості, в даний час працює з клінічної інженерії компанії Формедікал

[2] Закінчив в електронному машинобудуванні з факультету Карлос-де-Андраде-Tatuapé-СП, має технічний курс з медичного обладнання, техніків в електроніці, знаходиться в стані в даний час працює з клінічної інженерії

[3] Професор майстер-радник, бакалаврату в галузі електронної техніки і промислової автоматизації в коледж Карлос де Андраде-Tatuapé-СП, закінчив в області електротехніки з федерального університету Juiz-де-Фора (1977). Ступінь магістра з електротехніки в Федеральному університеті ABC.

[4] Координатор курсів бакалаврату з електронної техніки та промислової автоматизації в коледж Карлос де Андраде - Tatuapé - СП