1. Dispositivo para la medición de color en líquidos; caracterizado porque comprende:

- una carcasa que se prolonga en una senda estanca y transparente destinada a introducirse en el líquido a analizar y que presenta, al menos, una primera cavidad destinada a introducirse en el líquido a analizar,

- una superficie de reflexión dispuesta fuera de la primera cavidad y distanciada lateralmente de dicha primera cavidad, encontrándose definida entre la superficie de reflexión y la primera cavidad una cámara o zona intermedia para el acceso del líquido a analizar,

- un emisor de luz alojado en la primera cavidad para la proyección de luz, a través del líquido situado en la cámara intermedia hacia la superficie de reflexión,

- un sensor de color alojado en la primera cavidad, que recoge la luz proyectada por el emisor de luz a través del líquido contenido en la cámara intermedia y reflejada en la superficie de reflexión y la convierte en una señal eléctrica procesable,

- una unidad de alimentación,

- una unidad de control para el procesado de las señales proporcionadas por el sensor de color y el almacenaje de datos,

- unas entradas de usuario para el manejo del dispositivo y

- una pantalla de visualización de los parámetros obtenidos.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la sonda comprende una segunda cavidad en la que se encuentra alojada la superficie de reflexión.

3. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos puertos de comunicaciones para la conexión eventual del dispositivo con un ordenador externo.

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el emisor de luz está constituido por un LED conectado a un regulador de tensión a través de una fuente de corriente constante para la emisión de la misma intensidad de luz, independientemente de las variaciones de tensión de entrada.

5. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pantalla de visualización está constituida por un display LCD.

6. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor de color es un sensor RGB.

7. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sensor de color es un sensor LDR.

8. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sensor de color está constituido por fotodiodos.

9. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de control comprende un microcontrolador o elemento capaz de realizar un procesado analógico o digital de la información.

10. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de control comprende una memoria para el almacenaje de un programa de gestión.

11. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de control comprende una memoria de datos de calibración para el almacenaje de datos referentes al comportamiento del dispositivo de medida ante diferentes estímulos ópticos para la estimación de la concentración de cualquier parámetro a través de puntos de referencia.

12. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sonda dispone de un indicador del nivel mínimo de inmersión en el líquido a analizar.

13. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie de reflexión alojada en la segunda cavidad de la sonda está conformada en un material no absorbente de luz

Dispositivo para la medición de color en líquidos.

Objeto de la invención

La invención se refiere a un dispositivo para la medición de color en líquidos, que presenta unas características orientadas a obtener una precisión y estabilidad adecuadas en aplicaciones en las que hasta ahora se realiza la comparación de color visualmente.

Campo de aplicación

Este dispositivo es aplicable en aquellos campos en los que es preciso realizar un análisis cromático de un líquido.

Antecedentes de la invención

Actualmente son conocidas diferentes técnicas para realizar la medida o estimación de elementos físico-químicos en líquidos.

Una de estas técnicas se basa en la utilización de sondas electrónicas con electrodos sensitivos. Esta técnica suele presentar muy buena precisión y permite medidas continuas del parámetro, por ese motivo se suelen usar en aplicaciones de control. Su principal inconveniente es el número limitado de parámetros disponibles. Los más comunes son las sondas de pH, REDOX o conductividad. Este tipo de sondas funcionan como transductores de parámetros químicos. Convierten el parámetro químico que se desea medir en una variable eléctrica que permite su posterior procesado.

Otra técnica conocida y ampliamente utilizada se basa en la medición por reacción colorimétrica. Esta técnica se usa tanto en aplicaciones que requieren una gran precisión, como en aquellas en las que solo se necesita hacer una identificación cualitativa del parámetro a medir.

Su principal ventaja es que se puede medir un rango de parámetros muy amplio a un coste moderado. Su mayor inconveniente es que requieren de un elemento que realice la identificación del color.

El principio de funcionamiento de ésta técnica se basa en la interacción química entre un reactivo químico específico y el parámetro fisicoquímico que se desea medir. Esta reacción química genera un color final que es proporcional a la concentración del parámetro que se está midiendo.

Estas técnicas colorimétricas utilizan mayoritariamente dos métodos de análisis: los visuales y los fotométricos.

Los métodos visuales se llevan a cabo en dos pasos: primero se toma un volumen específico de la muestra a analizar, a la que se añade un reactivo que desarrolla un color proporcional a la concentración del elemento a analizar.

Como paso final se compara el color generado en la muestra con una tabla de colores impresa que recoge algunos puntos de referencia. De esta forma, el usuario, por comparación con las referencias, identifica la concentración del elemento bajo análisis.

La principal ventaja de ésta técnica es su bajo coste. Su gran inconveniente es la baja precisión, determinada por dos factores: la subjetividad de la lectura de color por parte del usuario, y la baja resolución, dado que normalmente se imprimen en la tabla de referencia unos pocos colores de referencia. Se debe tener en cuenta que entre un 50 y 80% del total del error de medida viene determinado por la lectura subjetiva del color por parte del usuario.

Los métodos fotométricos, al igual que los visuales, se llevan a cabo en dos pasos. El primero de ellos es exactamente igual que el método anterior. La diferencia viene en el paso final, en el que la medida de color se realiza usando un equipo electrónico que es capaz de analizar el color por métodos ópticos y electrónicos.

Éste método ofrece una gran precisión, ya que se elimina la cuantificación subjetiva del color aumentado a su vez la resolución de la medida ya que no se basa en la comparación de unos pocos colores de referencia; sin embargo este método fotométrico requiere la utilización de dispositivos que incorporan elementos ópticos, tales como prismas de difracción, colimadores o filtros ópticos para longitudes de onda específica, lo que encarece considerablemente en coste del equipo.

Otro de los inconvenientes de los analizadores fotométricos actuales es que usan cubetas de análisis que se introducen en el equipo. Estas cubetas son manipuladas por el usuario, por lo que fácilmente pueden rayarse o ensuciarse tanto en sus paredes internas como externas, lo que altera las medidas.

Por tanto, la oferta existente de dispositivos para la realización de test colorimétricos está muy polarizada; por un lado los empleados en métodos visuales ofrecen soluciones económicas con prestaciones bajas, mientras que los empleados en métodos fotométricos presentan muy buena precisión a costes bastante altos.

Por tanto el problema técnico planteado es el desarrollo de un dispositivo que, siendo de un coste relativamente bajo, mejore sustancialmente los resultados obtenidos respecto a los métodos visuales.

Descripción de la invención

El dispositivo de la invención presenta unas características, orientadas a realizar la cuantificación del parámetro a medir, mediante la medida del color de una muestra líquida, en la que, al igual que en las técnicas descritas, se habrá añadido previamente un reactivo específico.

De acuerdo con la reivindicación primera, este dispositivo comprende:

- una carcasa que se prolonga en una sonda estanca y transparente destinada a introducirse en el líquido a analizar y que presenta, al menos, una primera cavidad destinada a introducirse en el líquido a analizar,

- una superficie de reflexión, alojada en la segunda cavidad,

- un emisor de luz alojado en la primera cavidad para la proyección de luz, a través del líquido contenido en la cámara intermedia hacia la superficie de reflexión,

- un sensor de color alojado en la primera cavidad, que recoge la luz proyectada por el emisor de luz a través del líquido contenido en la cámara intermedia y reflejada en la superficie de reflexión y la convierte en una señal eléctrica procesable,

- una unidad de alimentación,

- una unidad de control para el procesado de las señales proporcionadas por el sensor de color y el almacenaje de datos,

- unas entradas de usuario para el manejo del dispositivo y,

- una pantalla de visualización de los parámetros obtenidos.

Este dispositivo proporciona unas importantes ventajas de uso entre las que cabe destacar: la medida de color del líquido se realiza por inmersión de una sonda dentro del líquido a medir, de forma que el líquido acceda a una cámara intermedia, lo que posibilita el uso del dispositivo sin utilizar cubetas exteriores, empleadas en otros métodos fotométricos estándar; la medida de color del líquido se realiza por reflexión de la luz emitida contra una superficie que funciona como fondo de reflexión; la medida de color se realiza de forma relativa, caracterizando la lectura del sensor frente a diferentes patrones conocidos y comprobando la lectura de colores; la medida del color resultante se realiza mediante la interpretación de uno o más canales de color. R.G.B. de ésta forma se pueden hacer medidas complementarias al canal principal, lo que permite obtener información adicional de la muestra.

En lo que se refiere a su utilización, este dispositivo presenta una gran sencillez de uso, ya que basta con sumergir la sonda en el líquido, de forma que éste ocupe completamente una cavidad intermedia situada entre sensor y la superficie de reflexión y encender el emisor de luz durante el tiempo suficiente para que se ilumine la cavidad óptica de medida. Mediante esta simple operativa, el sensor de color detecta la luz reflejada en una superficie de reflexión. Al haber pasado esta luz a través del líquido a medir, el contenido espectral de la luz reflejada es el mismo que el del líquido bajo medida.

Cabe mencionar que la superficie de reflexión puede estar en contacto con el líquido, fuera de la primera cavidad, o encontrarse alojada en una segunda cavidad de la sonda. En este segundo caso, la cámara intermedia para el acceso del líquido queda dispuesta entre la primera y la segunda cavidad de la sonda.

Este dispositivo también aporta unas ventajas en lo que se refiere al método de medida:

La medida se realiza en el líquido alojado en una cámara intermedia situada en el interior del dispositivo, que no es alcanzable por el usuario ni por otros elementos externos que pudieran modificar su funcionamiento. Por tanto el comportamiento caracterizado no se altera con el tiempo ni con la manipulación. Al estar la cámara intermedia integrada en el propio equipo,...

1. Dispositivo para la medición de color en líquidos; caracterizado porque comprende:

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque la sonda comprende una segunda cavidad en la que se encuentra alojada la superficie de reflexión.

3. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos puertos de comunicaciones para la conexión eventual del dispositivo con un ordenador externo.

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el emisor de luz está constituido por un LED conectado a un regulador de tensión a través de una fuente de corriente constante para la emisión de la misma intensidad de luz, independientemente de las variaciones de tensión de entrada.

5. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pantalla de visualizacíón está constituida por un display LCD.

6. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor de color es un sensor RGB.

7. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sensor de color es un sensor LDR.

8. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sensor de color está constituido por fotodiodos.

9. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de control comprende un microcontrolador o elemento capaz de realizar un procesado analógico o digital de la información.

10. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de control comprende una memoria para el almacenaje de un programa de gestión.

11. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de control comprende una memoria de datos de calibración para el almacenaje de datos referentes al comportamiento del dispositivo de medida ante diferentes estímulos ópticos para la estimación de la concentración de cualquier parámetro a través de puntos de referencia.

12. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la sonda dispone de un indicador del nivel mínimo de inmersión en el líquido a analizar.

13. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie de reflexión alojada en la segunda cavidad de la sonda esta conformada en un material no absorbente de luz.