Σχεδίαση Και Κατασκευή Αισθητήρα Θολότητας

Abstract

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και κατασκευή ενός αισθητήρα θολότητας - θολομέτρου, που θα υπολογίζει την σχετική διαύγεια υγρών διαλυμάτων. Η μέτρηση της θολότητας είναι μία από τις πιο σημαντικές «αισθητικές» μετρήσεις που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της ποιότητας διαλυμάτων και αποτελεί μία ποιοτική διαδικασία προσέγγισης της ποσότητας αιωρούμενων σωματιδίων που μπορεί να βρίσκονται μέσα σε αυτά.Ο αισθητήρας θολότητας ανήκει στην γενικότερη κατηγορία οπτικών αισθητήρων και η λειτουργία του βασίζεται στην θεωρία της διάχυσης του φωτός που προκαλείται από την παρουσία αιωρούμενων σωματιδίων σε ένα υγρό διάλυμα. Μία πηγή φωτός εκπέμπει ακτινοβολία η οποία προσπίπτει σε ένα υγρό δείγμα και ένα σύστημα φωτοδεκτών ανιχνεύει την ένταση της διαχεόμενης ακτινοβολίας.Το θολόμετρο που κατασκευάστηκε είναι ένα θολόμετρο λόγου όπου η πηγή φωτός είναι ένα LED υπέρυθρης ακτινοβολίας και το σύστημα φωτοδεκτών περιλαμβάνει τρεις φωτοδιόδους πυριτίου που τοποθετούνται περιμετρικά σε γωνίες 90ο, 150ο και 180ο μοιρών ως προς την διεύθυνση της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Η τιμή της θολότητας υπολογίζεται με βάση ένα λόγο μεταξύ των εντάσεων διαχεόμενης ακτινοβολίας των φωτοδιόδων, ο οποίος εκφράζει την ένταση διαχεόμενης ακτινοβολίας σε γωνία 90ο (φωτοδέκτης 90ο) σε σχέση με την ένταση της διαχεόμενης ακτινοβολίας που ανιχνεύεται από τις άλλες δύο φωτοδιόδους (φωτοδέκτης εμπρόσθιας διάχυσης και φωτοδέκτης μετάδοσης του φωτός).Αυτή η συσκευή θολότητας αποτελείται από δύο επιμέρους μονάδες: την μονάδα δειγματοληψίας, στην οποία τοποθετούνται το δοχείο δείγματος και τα οπτικά στοιχεία, και το τυπωμένο ηλεκτρονικό κύκλωμα που επεξεργάζεται, υπολογίζει και απεικονίζει την τιμή της θολότητας. Στην διπλωματική εργασία παρουσιάζονται αναλυτικά οι μέθοδοι σχεδίασης, κατασκευής και βαθμονόμησης καθώς και ο τρόπος λειτουργίας του αισθητήρα, με σκοπό την χρήση του θολομέτρου σε εφαρμογές που αφορούν τον έλεγχο της ποιότητας του νερού.Τέλος παρουσιάζεται μία πλήρης αξιολόγηση του θολομέτρου που κατασκευάστηκε αναφορικά με τον τρόπο λειτουργίας και την ακρίβεια του, η οποία έχει σαν στόχο την περεταίρω ανάπτυξη και βελτίωση παρόμοιων συσκευών αισθητήρων.