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Fabrication d'un capteur de turbidité



  1. #1
    Grommash

    Lightbulb Fabrication d'un capteur de turbidité


    ------

    Bonjour tous le monde

    Je souhaiterais avec un collègue fabriquer un capteur pour mesurer la turbidité de l'eau. Le coté traitement de signal pourra se faire électroniquement ou par logiciel mais ne devrait pas nous poser de problème.

    Le soucis c'est la fabrication en elle même du capteur (position des DELs et photodiodes ou autre?)(en statique ? dynamique?). J'aimerais avoir vos réactions et vos expériences à ce sujet.

    La turbidité se mesurera sur n'importe quel type d'échantillon de mon choix je dois juste montrer à mon prof que ça marche je cherche déjà dans un premier temps comment et avec quoi créer mon eau trouble. Un échantillon qui me servira d'étalon donc facile à reproduire, fiable etc ...


    Merci pour n'importe quelle aide que ce soit

    Pierre

    -----

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  3. #2
    Grommash

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Snif pas de réponse

  4. #3
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Bonsoir

    Il est préférable de prendre pour capteur une photodiode utilisée en source de courant, de façon à avoir une réponse linéaire.

    La led doit:
    - faire face à la photodiode,
    - émettre dans la même gamme de longueur d'onde que celle de la photodiode,
    - être pilotée par une source de courant modulée (afin de s'affranchir des éventuelles perturbations lumineuses à la réception) et calibrée.

  5. #4
    Grommash

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Merci pour toutes ces informations

    Tu connaitrais pas quelles LED utiliser ou dans quelles longueurs d'onde travailler?

    Sinon je voulais placer le système autour d'un tuyau mais j'ai pas d'idée de distance entre LED et photodiode ou de diamètre de tuyau


    Merci pour tes infos sur la source de courant, j'étais parti sur l'idée de travailler en tension

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. Comparatifs

    Gagnez du temps et de l'argent grâce à nos comparatifs de produits. Parmi nos sujets :
  8. #5
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Si le système doit être monté sur un tuyau totalement opaque, il y a de grandes latitudes dans le choix des distances et des longueurs d'onde. La modulation de l'émission n'est d'ailleurs même plus nécessaire.

    Je dirais qu'on a plutôt l'embarras du choix.

    Toutefois, la conception devrait tenir compte des limites de la turbidité à mesurer (valeurs mini et maxi) afin de choisir au mieux les caractéristiques des composants, et notamment la puissance lumineuse et la sensibilité photoélectrique à mettre en oeuvre.

  9. #6
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Bonjour

    Attention, une mesure de turbidité n'est pas une mesure de transmission mais de diffusion.

    Le sujet avait déjà été évoqué sur Futura; je pense qu'on peut le retrouver avec la fonction recherche.

    Il ne faut pas placer la diode et le récepteur face à face mais l'un a coté de l'autre et séparés par une cloison. On mesure alors la lumière diffusée par le liquide.
    Le récepteur doit être très sensible aux petites variations; une photorésistance serait (je pense) plus adaptée qu'une photodiode.

    La conduite doit être noire pour ne pas générer de réflexions; elle doit également être totalement remplie, et il ne faut pas de bulles d'air.

    En ce qui concerne la source de lumière une led blanche est adaptée.

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  11. #7
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Le système que j'ai décrit ne mesure pas la diffusion, mais la transmission, c'est-à-dire le taux d'absorption des particules contenues dans l'eau. J'ai déjà rencontré ce type de capteur pour une mesure de turbidité dans le spectre visible (application: photographie sous-marine).

    Je pense qu'avant d'aller plus loin, il faudrait définir plus précisément ce qu'on veut mesurer, et la méthode à utiliser. Le choix de la norme doit pouvoir régler ce dernier point.

    Il existe des capteurs de turbidité par diffusion pour lesquels la mesure se fait à un angle de 90° par rapport à l'émission lumineuse, et à une longueur d'onde de 860 nm (infra-rouge).

    Il existe d'autres capteurs pour lequel la mesure se fait à un angle de 180°, et pour d'autres longueurs d'onde. Mais les unités de mesure sont différentes.

  12. #8
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Il existe en effet des systèmes marginaux qui mesurent la turbidité par transmission lorsque les valeurs sont importantes, mais en réalité la mesure revient à quantifier ce qui a été diffusé, sauf que l'on fait abstraction de la transmission intrinsèque du liquide.

    Une véritable mesure de turbidité se fait uniquement par diffusion.

    Tous les turbidités mesurent en unités NTU, et ils sont tous basés sur une échelle de dilution d'une solution de formazine; il n'existe aucun autre standard.

  13. #9
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Citation Envoyé par Dudulle Voir le message
    il n'existe aucun autre standard.
    Si. La norme NF EN ISO 7027 définit également l'unité NFU, en plus de l'unité NTU. Le mode opératoire de la mesure correspondant aux deux unités est différent.


    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 09/01/2010 à 17h11.

  14. #10
    Grommash

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Merci à vous 2 de porter un grand intérêt sur mon sujet

    Sur le faite de placer le récepteur a 90 ° pour une mesure de diffusion j'avais vu le sujet. Et c'est vrai que tous le monde ne jure que par ça. La méthode de transmission est trop pointue et difficilement réalisable d'après ce que j'ai compris.

    Au sujet des NTU je voulais donc étalonner mon capteur avec cette unité mais impossible de trouver d'étalon les seuls lien que j'ai trouver sur le net c'est pour tel concentration de pastis j'ai tel valeur de NTU. Mais après pour aller expliquer à mon prof qu'il me faut du pastis c'est plus dur que réaliser le capteur en lui même.

    Pour la photodiode ou la photo-résistance je possède une petite brochette de chaque 3-4, je voulais donc dans un premier temps après avoir trouvé un liquide à mesurer., commencer les mesures et déterminer le capteur le mieux adapter.


    La plus grosse difficulté et d'avoir un signal qui varie suivant la turbidité du liquide après l'étalonnage et le traitement du signal c'est du gâteaux.

    Encore merci

    Pierre

  15. #11
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Si. La norme NF EN ISO 7027 définit également l'unité NFU, en plus de l'unité NTU. Le mode opératoire de la mesure correspondant aux deux unités est différent.
    .
    Joli coup de bluff, mais malheureusement je connais et j'utilise cette norme dans mon boulot
    Cette norme est également basée sur une comparaison avec une suspension de formazine. Une fois encore il n'existe aucun autre standard (quand je dis "standard" je parle de ce que d'autres appelle improprement "étalon").

  16. #12
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Bonsoir,
    je trouve intéressant le sujet et à vrai dire, je l'avoue, je ne connaissais pas le terme turbidité jusqu'à il y a dix minutes...

    La mesure doit être réalisée en statique (dans une tube ou éprouvette) ou dans un circuit d'eau ?
    Je pense que l'idée de la LDR, proposée par Dudulle est une bonne idée car les méthodes de base de mesure sont (ou étaient) basées sur le spectre visible et même sur la sensibilité de l'oeil humain.
    Donc, en plaçant une source de lumière calibrée à l'extrémité du tube (avec un diffuseur) et une LDR à l'autre bout du tube de mesure, on devrait obtenir d'assez bon résultats simplement.
    Par contre, le taux d'absorption de mulière est-il linéaire ou logarithmique suivant l'échelle NTU ? dans ce cas, un petit correcteur sera peut être nécessaire !
    (je continue à vous écouter....)
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

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  18. #13
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Citation Envoyé par Dudulle Voir le message
    quand je dis "standard" je parle de ce que d'autres appelle improprement "étalon"
    Si on ne parle pas la même langue, on ne risque pas de se comprendre.

    Les NTU et les NFU font référence à la même substance étalon (la formazine), mais les mesures ne se font pas de la même manière. De plus les NFU correspondent nécessairement à une lumière infrarouge, contrairement aux NTU.

    .
    Dernière modification par PA5CAL ; 10/01/2010 à 00h10.

  19. #14
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Citation Envoyé par Qristoff Voir le message
    Je pense que l'idée de la LDR, proposée par Dudulle est une bonne idée car les méthodes de base de mesure sont (ou étaient) basées sur le spectre visible et même sur la sensibilité de l'oeil humain.
    Ça reste à vérifier.

    Certaines normes imposent des niveaux de turbidité exprimées en NFU, dont la mesure se fait dans l'infrarouge.

  20. #15
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Si on ne parle pas la même langue, on ne risque pas de se comprendre.

    Les NTU et les NFU font référence à la même substance étalon (la formazine), mais les mesures ne se font pas de la même manière. De plus les NFU correspondent nécessairement à une lumière infrarouge, contrairement aux NTU.

    .
    Je ne parle pas une autre langue, j'emploie simplement les bons termes. Un étalon est par définition inaltérable (pour info la solution de formazine a une durée de vie de 24h), mais par abus de langage on utilise ce terme pour parler des standards.

    En tout cas cette remarque n'est absolument d'aucune utilité dans cette conversation, si ce n'est d'essayer de jouer la carte du hareng fumé pour ne pas admettre avoir eu tord lors de ta 1ere intervention.

    La question portait sur la conception du capteur, à quoi tu as répondu qu'il fallait faire la mesure en transmission, à quoi j'ai rétorqué qu'une mesure de turbidité fiable doit se faire par diffusion.
    Inutile de chercher la petite bête pour essayer de te justifier.

  21. #16
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Citation Envoyé par PA5CAL Voir le message
    Ça reste à vérifier.

    Certaines normes imposent des niveaux de turbidité exprimées en NFU, dont la mesure se fait dans l'infrarouge.
    En fait la mesure dans l'IR existe simplement pour pouvoir diminuer l'influence de la coloration des particules, mais le principe est exactement le même.

  22. #17
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Je ne parlais pas de l'étalon, mais des unités et des méthodes de mesure.

    Citation Envoyé par Dudulle Voir le message
    En fait la mesure dans l'IR existe simplement pour pouvoir diminuer l'influence de la coloration des particules, mais le principe est exactement le même.
    C'est tellement les mêmes que c'est différent. L'angle de 90° et non pas 180° entre le faisceau émis et la direction du capteur, l'infrarouge plutôt que le visible... Il reste peu en commun, dans le principe.

    Tu devrais savoir que, malgré une correspondance officielle entre les deux unités, les deux types de mesure ne donnent pas des résultats exactement "raccord", du fait de phénomènes optiques qui sont bien présents en pratique, et pas toujours négligeables, mais qu'on a pris soin de ne pas prendre en compte dans l'application de la norme parce que ce serait impossible ou inutilement trop compliqué.

  23. #18
    PA5CAL

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Citation Envoyé par Dudulle Voir le message
    En tout cas cette remarque n'est absolument d'aucune utilité dans cette conversation, si ce n'est d'essayer de jouer la carte du hareng fumé pour ne pas admettre avoir eu tord lors de ta 1ere intervention.

    La question portait sur la conception du capteur, à quoi tu as répondu qu'il fallait faire la mesure en transmission, à quoi j'ai rétorqué qu'une mesure de turbidité fiable doit se faire par diffusion.
    Inutile de chercher la petite bête pour essayer de te justifier.
    Comme je l'ai indiqué, j'ai déjà utilisé des outils d'évaluation de la turbidité basés sur la mesure de transmission.

    Ma première réponse a été faite dans cette optique, et je l'admets, sans penser à la norme européenne, à laquelle ces outils ne faisaient pas référence parce qu'elle n'était pas spécialement adéquate.

    En effet, la norme NF EN ISO 7027 est loin d'être complète et parfaite.

    On n'a pas non plus attendu sa publication pour parler de la turbidité et pour l'évaluer.

    Elle convient à certains usages industriels (pour lesquels et à partir desquels on l'a créée, d'ailleurs), mais elle ne répond pas à tous les besoins en rapport avec la propriété physique qu'elle traite, loin s'en faut (et dans certains domaines, on continuera à ne pas l'utiliser).

    Ce n'est pas la première norme dans ce cas, et ce ne sera probablement pas la dernière (j'en sais quelque chose, j'ai moi-même participé à la rédaction de plusieurs nouvelles normes AFNOR portant sur des mesures physiques).

    Alors tu peux garder tes remarques désobligeantes pour toi, et aussi penser de temps en temps à remettre en question tes certitudes.

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  25. #19
    Grommash

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Oula oula pas de bagarre svp.

    Moi je voulais juste des infos pour créer un capteur de turbidité pas lancer une guerre :s

  26. #20
    Grommash

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Pour les premières phases de test je suis partie sur l'utilisation d'une LDR mais je sais pas comment récupéré son signal :

    Pont diviseur de tension?
    Pont de Wheaston?

    Le mieux pour le moment c'est un Volmétre en Série (oui oui série) ça donne un chiffre je sais pas a quoi il correspond mais il est bien proportionnel a la lumière

  27. #21
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Bonjour

    En plaçant le voltmètre en série tu as simplement fait un pont diviseur; la plupart des multimètres ont une résistance interne de 20 M en position voltmètre.

    Si la résistance est trop grande je te conseille de placer une résistance de 10 ou 100k en parallèle avec ta LDR, et ces 2 résistances en série avec une autre de 10 ou 100K.

    Pour faire des essais il faut un liquide de turbidité connue et stable; tu peux utiliser un mélange d'eau et de lait, sachant que (très approximativement) 1% de lait dans l'eau correspond à 2 NTU.

  28. #22
    cavalino

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Je suis le binome de grommash


    Pour fabriquer notre fameux capteur, on a éventuellement à notre disposition un thermomètre à LED qu'on a fabriqué (enfin assemblé...) en 4eme.

    Dessus il y a des "amplis à 4 coeurs", qui font que le lorsque la température monte, de + en + de LED s'allument.

    En gros, on voudrait mettre a la place de la thermistance la LDR.

    Y-a-t-il un moyen de se passer de ces amplis a 4 coeurs, dont le fonctionnement est un peu "obscur", en les remplaçant par des composants "usuels" ??

    Merci d'avance !

  29. #23
    Grommash

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Merci Dudulle donc si je t'ai bien compris mon montage devra être le suivant: (dsl pour la qualité du dessin)


  30. #24
    mustrum

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Bonjour,

    j'ai moi aussi pour projet d'élaborer un turbidimetre, en flux de préférence, pour monitorer un réacteur à phyto afin d'asservir le renouvellement et effectuer des mesures en continu.

    Ce post est très intéressant mais je me demande si :
    - la technique précédemment décrite permet de mesurer la diffusion de lumière dans un espace de faible dimension (ex section tuyau de diamètre 32 mm)?.
    - afin de mesurer la concentration en chlorophylle, il est possible de construire un fluorimetre sur le même principe?


    J'ai bien compris que la réception de la lumière doit se faire perpendiculairement à son émission. Je me demande donc: comment obtenir un faisceau de lumière à moindre coût ?

    Merci d'avance

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  32. #25
    hiro-lao

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Up!
    Je suis intéressé pour avoir une réponse également.

    Merci d'avance.

  33. #26
    Grommash

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Ben moi en ce qui me concerne, nous avons réalisé le montage avec une LDR et un pont de Wheatstone + ampli derrière pour le traitement. Cela marchait plutôt bien.
    Notre LDR se montait parfaitement bien dans un raccord en Cuivre en T. Percer de l'autre coté a 5 mm pour une LED.

    Il faut au préalable faire des essais avec différentes solutions pour connaitre l'étendu de mesure de ton capteur et faire une courbe d’étalonnage pour vérifié la linéarité, afin de déterminer la taille des résistance de ton pont.

    J'espère t'avoir aidé

  34. #27
    hiro-lao

    Re : Fabrication d'un capteur de turbidité

    Oui merci, je vais faire des tests et on verra le resultat après coup.

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