Un sensor de calidad del agua RS485 es un dispositivo que mide diversos parámetros físicos y químicos del agua (como pH, ORP, conductividad, oxígeno disuelto, turbidez, etc.) y transmite los datos mediante la red RS485. Norma de comunicación serie RS485.
La idea clave es que varios sensores (a menudo llamados "nodos" o "esclavos") pueden conectarse a un único controlador central (un "maestro" como un PLC, un sistema SCADA o un registrador de datos) a través de un único cable de larga distancia.
Principales ventajas de RS485
¿Por qué RS485 es tan popular para estas aplicaciones?
- Comunicación a larga distancia: RS485 puede transmitir datos de forma fiable a distancias de hasta 1200 metros (4000 pies) sin necesidad de amplificadores de señal, lo que la hace ideal para grandes instalaciones como plantas de tratamiento de agua.
- Inmunidad al ruido: Utiliza un señal diferencial (dos hilos para datos: A y B). Esto significa que es muy resistente al ruido eléctrico de motores, bombas y otros equipos, algo habitual en entornos industriales.
- Red Multipunto: Puedes conectar múltiples sensores (32, 64, o incluso más con repetidores) en un único bus de comunicación. Esto reduce drásticamente los costes de cableado y la complejidad en comparación con los sensores analógicos (4-20 mA) que necesitan cada uno su propio tramo de cable.
- Comunicación bidireccional: A diferencia de una simple señal analógica, RS485 permite al dispositivo maestro no sólo recibir datos de los sensores, sino también a enviar órdenes a ellos (por ejemplo, para calibrar, cambiar una dirección o establecer un intervalo de muestreo).
Parámetros comunes de calidad del agua medidos
Hay sensores RS485 disponibles para casi cualquier parámetro de calidad del agua:
- Parámetros físicos:
- Turbidez: Mide la turbidez del agua.
- Temperatura: Un parámetro fundamental, a menudo incluido con otros sensores.
- SST (Sólidos en suspensión totales): Mide la masa de partículas en suspensión.
- Parámetros químicos:
- pH: Mide la acidez o la alcalinidad.
- ORP (potencial de oxidación-reducción): Indica la capacidad del agua para limpiarse o descomponer los contaminantes.
- Conductividad (CE) / TDS (Sólidos disueltos totales): Mide la capacidad del agua para conducir la electricidad, relacionada con la concentración de iones.
- Oxígeno disuelto (OD): Crítico para la vida acuática y los procesos de tratamiento de aguas residuales.
- Sensores específicos de iones: Amoníaco, nitrato, cloruro, fluoruro, etc.
- Otros:
- Cloro: Tanto el cloro libre como el total.
Cómo está cableado el sistema (la red RS485)
Una configuración típica es la siguiente:
[ Dispositivo Maestro (PLC/PC/Data Logger) ] [ Sensor 1 ] [ Sensor 2 ] [ Sensor N ]Reglas de cableado:
- Topología de bus: Utilice una topología en cadena (como se muestra arriba). Evite las topologías en estrella.
- Cable de par trenzado: Utilice siempre un cable de par trenzado para las líneas de datos A y B. Esto mejora la inmunidad al ruido.
- Resistencias de terminación: Instale un Resistencia de terminación de 120 ohmios entre las líneas A y B en ambos extremos del recorrido del cable principal (en el primer sensor y en el último). De este modo se evitan las reflexiones de señal.
- Un terreno común: Conecte la referencia "GND" o "COM" del maestro a todos los sensores para garantizar un potencial de tierra común.
- Poder: La mayoría de los sensores RS485 requieren una fuente de alimentación independiente (por ejemplo, 12-24 V CC). A menudo se realiza en hilos separados dentro del mismo cable.
Protocolos de comunicación (el "lenguaje")
RS485 es sólo el capa física (el hardware, la "autopista"). Los datos que se envían necesitan un protocolo (el "lenguaje" o las "normas de circulación"). Los protocolos más habituales son:
- Modbus RTU: Esta es la norma industrial de facto. Es abierto, robusto y ampliamente compatible con PLC, SCADA y registradores de datos. Cuando un sensor indica "RS485 Modbus", significa que utiliza el protocolo Modbus RTU a través de una conexión RS485.
- Profibus DP: Otro protocolo industrial común, más frecuente en determinadas regiones e industrias (sobre todo manufactureras en Europa).
- Protocolos específicos del fabricante: Algunas marcas utilizan sus propios protocolos personalizados, que pueden requerir software o controladores específicos para interpretarlos.
Pasos típicos de instalación y configuración
- Instalación física: Monte los sensores en el agua (en un depósito, una tubería o una masa de agua abierta) utilizando accesorios o soportes adecuados.
- Cableado: Conecte todos los sensores al bus RS485 siguiendo las reglas de conexión en cadena. Conecte el bus a su dispositivo maestro.
- Dirección: Configurar un dirección única del esclavo (por ejemplo, 1, 2, 3...) para cada sensor de la red. Esto suele hacerse mediante interruptores DIP o comandos de software.
- Configuración del protocolo: Ajuste los parámetros de comunicación tanto en el maestro como en todos los sensores para que coincidan. Esto incluye:
- Velocidad en baudios (por ejemplo, 9600, 19200, 38400 bits por segundo)
- Bits de datos (normalmente 8)
- Paridad (Ninguno, Par, Impar)
- Bits de parada (normalmente 1)
- Programación del dispositivo maestro: Configure su PLC, registrador de datos o software para sondear cada sensor por su dirección única, solicitar los registros de datos (como se define en el mapa de registro Modbus del sensor) e interpretar los valores.
Ejemplo: Lectura de un sensor Modbus
Un dispositivo maestro podría enviar una consulta como esta:[Dirección del esclavo] [Código de función 03] [Registro de inicio Hi] [Registro de inicio Lo] [Número de registros Hi] [Número de registros Lo] [Comprobación CRC Lo] [Comprobación CRC Hi]
El sensor con la dirección correspondiente respondería con sus datos. Por ejemplo, el valor de pH almacenado en un registro específico.
Fabricantes populares
- Endress+Hauser
- Hach
- Xylem (YSI, WTW)
- Hamilton
- Atlas Científico (Popular entre los aficionados y para proyectos a pequeña escala)
- Sensorex
- SPECSENS
Resumen: Cuándo elegir un sensor de calidad del agua RS485
Elija un sensor RS485 si su aplicación lo requiere:
- Larga distancia entre los sensores y el controlador.
- A red de sensores múltiples.
- Alta inmunidad al ruido en un entorno industrial.
- Comunicación bidireccional para la configuración y el calibrado.
- Integración con sistemas estándar del sector como PLC o SCADA.
Para aplicaciones sencillas de corta distancia con sólo uno o dos sensores, un analógico (4-20 mA) o SDI-12 puede ser suficiente. Para sistemas distribuidos muy rápidos o complejos, Ethernet/IP o Modbus TCP podría ser una mejor opción.
