logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Pomiar pH (avr) przy pomory taniej sondy

maly_elektronik 24 Sty 2010 10:26 9865 29
  • #1 7582493
    maly_elektronik
    Poziom 23  
    Witam :)

    Ostatnio postanowiłem zbudować "komputer" kontrolujący prace mojego akwarium :) Pierwszym problemem jaki się pojawił okazał się pomiar stężenia CO2 (pH). Wówczas zauważyłem w jednym z hipermarketów całkiem tani miernik pH gleby. Wygląda on tak: miernik. Czy ktoś z Was wie może jak skalibrować "sondę" albo gdzie znaleźć informacje o zasadzie jej działania :?:

    inventco.eu - post edytowałem. Regulamin p. 15
  • #2 7582715
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Kalibracja jest prosta - potrzebujesz dwa bufory wzorcowe o znanym pH. A dziala pewnie tak jak zwykla elektroda do pomiaru pH - mierzysz jej potencjal.
  • #4 7582738
    Rzuuf
    Poziom 43  
    Witam!
    W opisie jest informacja: "nie wymaga kalibracji".
    Jeśli pomimo to, chcesz sprawdzić, czy wskazania są prawidłowe, to w instrukcjach do różnych pH-metrów jest opis sporządzania roztworów buforowych, a także sa oferowane handlowo takie preparaty, z których sam sobie przyrządzisz roztwór wzorcowy.
  • #6 7583357
    maly_elektronik
    Poziom 23  
    Prawde mówiąc w tej sondzie nie ma roztworów odniesienia (prznajmniej nie wiem gdzie są :( ) A z drugiej strony czy wie ktoś jak ta sonda jest zbudowana :?: Co w niej siedzi :?: Może akurat dałoby się jakoś wykalibrować tą sonde na dany zakres :)
  • #7 7583652
    Rzuuf
    Poziom 43  
    Roztworów odniesienia nie ma w żadnej sondzie!
    Chcesz wiedzieć, co w niej siedzi? To samo, co w każdej sondzie do pomiaru pH: ogniwo chlorkowo - srebrowe, więcej na ten temat jest tu:
    http://pl.wikipedia.org/wiki/PH-metr
    Istotną trudnością jest to, że taka sonda ma BARDZO wysoką oporność, co powoduje konieczność stosowania wzmacniacza o bardzo dużej oporności wejściowej (setki megaohmów).
    Nie można zmienić czułości sondy, czyli napięcia, jakie sonda daje przy określonym pH, ale można korzystać z dowolnego wycinka zakresu pomiarowego (lub z całości). Większą różnicę napięć (czyli czułość) dla niewielkiego zakresu zmian pH zapewnia wzmacniacz współpracujacy z sondą.
    Sonda, która daje napięcie inne, niż odpowiadające równaniu Nernsta, jest uszkodzona i nie nadaje się do pomiarów. To tak samo, jakby czujnik temperatury Pt100 miał w temperaturze 0 stopni oporność inną, niż 100 ohmów.
  • #8 7583874
    maly_elektronik
    Poziom 23  
    Po wyliczeniu tego wzoru z wikipedii otrzymałem wartość ok 0,06V :)
    I teraz jeżeli sonda zanurzona w akwarium daje mi wynik w przedziale 415-424mV teraz gdy podzielę to przez 60mV otrzymam odczyn 6,91-7,07 :)

    Co Wy na to żeby pobrać ok 10 próbek w odstępach ok 1min i wyliczyć ich średnie napięcie :?: Zrobiłem kilka pomiarów (dokładnie 8) i wyliczyłem ich średnia która wynosi 6,92 :) Porównałem to z testerem pH akwarystycznym który pokazuje wynik w podobnych granicach (5ml wody z akwarium + 3krople preparatu -> porównanie ze skalą). Czy taki wynik można uznać za zadowalający :?:
  • #9 7584013
    Balu
    Poziom 38  
    Sprecyzuj podobne granice:)

    Dodano po 57 [sekundy]:

    Ocet zobacz w jakimś kubku i porównaj, i jakies mydło zmydl trochę i też porównaj, po drodze kąpiąc w jakimś destylowanym wasserze:)
  • #10 7584847
    janbernat
    Poziom 38  
    Popiół z papierosa strząśnięty w parę kropel wody lepszy niż mydło.
  • #11 7596987
    rpal
    Poziom 27  
    kol. mały_elektronik zrobię ci krótki wywód na temat pomiaru pH. Upoważnia mnie do tego wyuczony zawód chemika w specjalności analiza chemiczna :)
    Do pomiaru pH oprócz samego pH-metru (który zamierzasz sobie sam zbudować) potrzebujesz jeszcze elektrody pomiarowe (2 szt) oraz wiele roztworów odniesienia.
    Badanie pH jest o tyle wrednym zajęciem że każdy pomiar musi zacząć kalibracja miernika w oparciu o roztwór odniesienia. Ponieważ (jak wspomiał któryś z kolegów) (dokładny) pomiar nie jest jest możliwy w szerokim zakresie pH stąd używanie roztworów oraz kalibracja na konkretny zakres pomiarowy. Dokładność rzędu 0,1 pH jest możliwa do uzyskania. Problem jest w tym że same elektrody nie są na tyle trwałe aby bez przerwy pozostawać w mierzonym roztworze bo ulegną zniszczeniu. Przechowuje się je w specjalnie do tego przygotowanych roztworach. Jako ciekawostkę podam że nowe (suche) elektrody muszą być dość długo moczone aby "doszły do siebie" :)
    Więc o stałej kontroli pH, możesz zapomnieć.
    Natomiast sama idea określenia zawartości CO2 w wodzie akwaryjnej na podstawie jej pH jest pomysłem pozbawionym sensu. Kłopot jest w tym ze na pH nie wpływa tylko sam CO2 który tworzy bardzo słaby kwas węglowy ale związki które wydzielają ryby, glony, proces rozkładu odchodów i karmy jak i samo pH kranówy której użyjesz do zalania akwarium. Zatem pH wody w akwarium nie pozostaje w żadnym związku z zawartością w niej CO2. Szkoda twojej pracy lepiej zapewnić stałe napowietrzanie wody i regularnie wymieniać brudną wodę w akwarium.
  • #12 7598432
    Kabuto15
    Poziom 19  
    Tak jak zauważył kolega rpal pomiar pH nie jest jednoznacznym wskaźnikiem istnienia danej zawartości, danego związku chemicznego. Do takich analiz, których wynikiem jest zarówno liczba związków wchodzących w skład mieszaniny oraz ich ilość zalicza się chromatografię oraz spektrografię.
    A pH-Metr to bardzo dokładny miliwoltomierz i za 40 zł na pewno takiego nie kupisz.
  • #13 7599050
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Kabuto, bez przesady. Ten miliwoltomierz nie ma byc dokladny tylko w miare stabilny (krotkookresowo) i miec pozadana rozdzielczosc (miernik za 15zl temu sprosta). A dokladny nie musi byc, bo od tego mamy roztwory kalibracyjne. Niestety dalej jest tak jak rpal pisze. W akwarium elektroda jest w jeszcze gorszej sytuacji, bo porasta.
    Moze pytajacemu to pomoze, ale w gazie mierzymy zawartosc CO2 czujnikami opartymi o obsorbcje w podczerwieni, mozna kupic takie gotowe moduly. Poniewaz mnie interesuje zakres 1-10% wiec duzo, nie wiem na ile ta metoda mozna zejsc do stezen CO2 wystepujacych w wodzie, poza tym, ze w wodzie mamy jeszcze HCO3-. Porozgladalbym sie tez za jakimis jonoselektywnymi elektrodami, pewnie i takie do CO2 sie znajda. Z tym, ze okresowa kalibracja jest jak w banku. No i na koncu pozostaje pytanie o sens tej zabawy. Jesli akwarium nie jest zamkniete to pCO2 w wodzie bedzie zalezalo glownie od temperatury wody, zawsze ustali sie jakas rownowaga ze wzgledu na dyfuzje CO2 do powietrza.
  • #14 7608730
    rpal
    Poziom 27  
    Spektrometr to tak mniej więcej 30000 EUR + materiały eksploatacyjne za jakieś 1000 EUR. Chromatograf chyba jest trochę tańszy. Jak się kolega uprze to dostępna dla niego metoda to analiza poprzez strącanie nierozpuszczalnych węglanów, potem filtrowanie, szuszenie i określenie przyrostu masy na specjalnych filtrach szkanych a potem kilka w miarę prostych obliczeń.Trzeba mieć naczynka filtracyjne, szuszarkę, wagę analityczną i zestaw odczynników. Wyjdzie taniej bo gdzieś koło 1000-3000 EUR. Wszystko po to aby rybki miały większy konfort życia :)
    Co zaś się tyczy absorbcji podczerwieni, to skąd wiadomo przy jakiej długości fali następuje absorbcja poprzez CO2 ? Czy ma to jakiś związek z rozpuszczonym CO2 w wodzie ? Jak pozyskać odpowiednie źródło podczerwieni o stabilnej i wąskiej długości fali. No i na koniec jak ten miernik wyskalować. I jeszcze drobiazg jak inne "syfy" z akwarium wpłyną na zjawisko absorbcji dla wybranej długości fali ?
  • #15 7608794
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #16 7608828
    rpal
    Poziom 27  
    atom1477 napisał:
    No właśnie miałem napisać. Pobieraj próbkę wody i dodawaj wodę wapienną aż się przestanie wytrącać osad. Wcale nie było by to takie drogie. Może w 100zł by się dało zamknąć. Ale nie mówię o suszeniu i ważeniu, lecz o wytrącaniu osadu w locie i sprawdzaniu przepuszczalności światła.
    1: Pobierz 1cm^2 wody z akwarium.
    2. CO2_value = 0
    3: Dodaj kroplę wody wapiennej
    4. If syfy Then
    ____5. CO2_value++
    ____6. Wait 30s
    ____7. Goto 3
    End If
    8: Zrobione

    Pomiar będzie długi i nie będzie go można za czesto powtarzać bo woda się skończy w akwarium, ale działo będzie.

    Lipa kolego i to taka mega mega. Węglan wapnia sam w sobie ma pewną rozpuszczalność w wodzie czego kilka milionów polaków odczuwa na codzień poprzez tzw twardość wody. Te kilka mg CO2 najpierw wytworzy węglan wapnia rozpuszczony w wodzie a reszta (tak mniej więcej w ilości zagrażającej życiu rybek) zacznie strącać osad. Zatem w wodzie akwaryjnej nie będzie aż tyle CO3 aby ten pomiar cokolwiek dał, bo wcześniej zdechną ryby. Ręczę ci że nie jesteś w stanie w żaden sposób oznaczyć na podstawie mętnej wody zawartości w niej CO2. Ta metoda to tzw kolorymetria tu bez istotnego znaczenia.
    Trzeba zastosować strącanie innych węglanów, nie pamiętam czy przypadkiem nie na solach baru albo strontu.
    tu masz kolego metodę oznaczania CO2 w wodzie Link
  • #17 7608888
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #18 7608904
    rpal
    Poziom 27  
    atom1477 napisał:
    1. No to niech będą sole baru lub strontu.
    2. Przecież napisałem: "pobierz 1cm^2 wody", a nie "pobierz 50l wody razem z rybkami". Nic nie zdechnie bo pomiar by był w tym 1cm^2 wody a nie w akwarium.

    W twoim 1 cm wody wędzie za mało wolnego CO2 abyś cokolwiek zobaczył w połaczeniu z woda wapienną czy czymkolwiek innym nic się tobie nie wytrąci. Temat jest z mniej więcej o tym samym jak domowym sposobem wykonać lot na księżyc w celu sprawdzenia czy nie ma tam jeszcze Twardowskiego :)
  • #19 7608925
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #20 7609015
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    rpal napisał:
    Co zaś się tyczy absorbcji podczerwieni, to skąd wiadomo przy jakiej długości fali następuje absorbcja poprzez CO2 ? Czy ma to jakiś związek z rozpuszczonym CO2 w wodzie ? Jak pozyskać odpowiednie źródło podczerwieni o stabilnej i wąskiej długości fali. No i na koniec jak ten miernik wyskalować. I jeszcze drobiazg jak inne "syfy" z akwarium wpłyną na zjawisko absorbcji dla wybranej długości fali ?


    Jak to skad wiadomo? Widmo absorbcji CO2 latwo mozna wykreslic. Proste mierniki mierza absorbcje przy 4,26um. Wymaga to poprawki na absorbcje wody, stad zwykle kalibruje sie je dla konkretnej wilgotnosci. Sa tez takie, ktore mierza przy kilku dlugosciach fali, co umozliwia autokalibracje. Syfy eliminuje sie przez pomiar dla jakiejs neutralnej dlugosci fali, np. 320nm, co sluzy jako kalibracja. Zrodlo IR wcale nie musi byc stabilne, bo mierzy sie jednoczesnie swiatlo przy dwoch dlugosciach - nie pochlanianej i pochlanianej, ze stosunku wyznacza sie stezenie badanej substancji. Gotowy modul kosztuje jakies 200-300$. Skaluje sie prosto dla gazu (byc moze dla CO2 rozpuszczonego w wodzie tez, ale sie tym nie zajmuje wiec nie wiem). Po prostu miesza sie znana objetosc gazu z pochlaniaczem (KOH), mierzy sie ubytek, wynik pomiaru wprowadza sie jako kalibrator do urzadzenia. Dla wody mysle, ze prosto byloby mierzyc preznosc pary nad woda w zamknietym naczyniu. Znajac temp. i preznosc CO2 mozna latwo wyliczyc jego stezenie w wodzie. No ale to sie juz robia takie akademickie dywagacje, bo po co to komu w akwarystyce?
    BTW, spektrofotometry dla konkretnych dlugosci fal (bez monochromatorow, oparte na filtrach) sa tanie. Nawet za 100zl mozna kupic (np. do pomiaru glukozy we krwi).
  • #22 7609083
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    rpal napisał:
    atom1477 napisał:
    1. No to niech będą sole baru lub strontu.
    2. Przecież napisałem: "pobierz 1cm^2 wody", a nie "pobierz 50l wody razem z rybkami". Nic nie zdechnie bo pomiar by był w tym 1cm^2 wody a nie w akwarium.

    W twoim 1 cm wody wędzie za mało wolnego CO2 abyś cokolwiek zobaczył w połaczeniu z woda wapienną czy czymkolwiek innym nic się tobie nie wytrąci. Temat jest z mniej więcej o tym samym jak domowym sposobem wykonać lot na księżyc w celu sprawdzenia czy nie ma tam jeszcze Twardowskiego :)


    Wcale nie bedzie go za malo. Bedzie go ok 0,5-1mmol/l, a iloczyn rozpuszczalnosci BaCO3 wynosi 10^-9M, wiec spokojnie roztwor zmetnieje. Tylko trzeba miec spektrofotometr do pomiaru zmetnienia, albo sobie na szybko taki zrobic w oparciu o pare elementow elektronicznych (bedzie przynajmniej zgodnie z tematem forum). Jako kontrole dodac do tej samej wody po podgrzaniu (w celu wyeliminowania CO2).
  • #23 7681537
    shg
    Poziom 35  
    tmf napisał:
    Wcale nie bedzie go za malo. Bedzie go ok 0,5-1mmol/l, a iloczyn rozpuszczalnosci BaCO3 wynosi 10^-9M, wiec spokojnie roztwor zmetnieje. Tylko trzeba miec spektrofotometr do pomiaru zmetnienia, albo sobie na szybko taki zrobic w oparciu o pare elementow elektronicznych (bedzie przynajmniej zgodnie z tematem forum). Jako kontrole dodac do tej samej wody po podgrzaniu (w celu wyeliminowania CO2).

    No, z tym spektrofotometrem to tak trochę z grubej rury, owszem da się, ale do pomiaru zmętnienia służy turbidymetr, który, jak zresztą napisałeś, jest urządzeniem banalnym. Składa się ze źródła światła, detektora i kawałka elektroniki. Metody pomiaru zasadniczo są dwie - albo pomiar przepuszczalności światła, kiedy oba elementy optoelektroniczne "patrzą" na siebie, albo pomiar rozproszenia, kiedy oba elementy "patrzą" w tym samym kierunku, a wykrywane jest światło rozproszone (odbite od kryształów). Ta pierwsza metoda ma większą czułość, ale wymaga układu o większym zakresie dynamiki. Druga nadaje się do roztworów absorbujących światło. Proponowałbym użyć podczerwieni, niewiele związków pochłania światło w zakresie bliskiej podczerwieni. Dodatkowo trzeba znieczulić układ na światło zewnętrzne, użycie w tym celu mikrokontrolera będzie dobrym pomysłem. Całość sprowadza się do cyklicznego włączania i wyłączania źródła światła, a następnie porównania sygnału z detektora w obu tych stanach. W wypadku turbidymetru korzystającego z rozproszenia jest prościej - jeżeli sygnał jest taki sam przy włączonym i wyłączonym źródle, to znaczy że roztwór jest klarowny, jeżeli sygnał jest większy przy włączonym źródle, to znaczy że roztwór jest mętny. W wypadku czujnika transmisyjnego konieczna jest jego kalibracja w klarownym medium i porównywanie wyników pomiarów z tym stanem.
    Nawet prostym turbidymetrem wykonanym metodami chałupniczymi da się wykryć zmętnienie niezauważalne gołym okiem.
  • #24 8497994
    lokii
    Poziom 13  
    Koledzy proszę o podpowiedź bo już poźno i myślenie mi chyba wysiada.
    Napięcie z sondy w byforze 7ph = 1,68. Dla buforu 4ph napięcie = 2,5.
    Jak dokonać automatycznej kalibracji programowej. Czy ktoś może podać dokładny algorytm w C. Siedzę już nad tym kilka godzin i nie kumam o co chodzi.
  • #25 8498073
    luki05
    Poziom 11  
    Jeśli charakterystyka tej sondy jest liniowa to można to zrobić na podstawie układu dwóch równań liniowych y=a*x+b.
    np.

    1,68=7*a+b
    2,5=4*a+b

    więc po przekształceniach wychodzi

    a= -0,2733(3)
    b= 3,5933

    Algorytm musisz sam sobie napisać. Wydaje mi się że naprowadziłem Ciebie na właściwą drogę.
    Jak się mylę to na pewno bardziej doświadczeni koledzy z forum mnie poprawią.

    Pzdr
  • #26 8498518
    lokii
    Poziom 13  
    luki05, podstawiając do wzoru ph = (a*x) +b wartości które wyliczyłeś otrzymuje następujące wyniki:

    Dla pomiaru w buforze 4 ph wynik = 2,8 ph (sytuacja się zmienia jeśli a zrobie ze znakiem dodatnim, wtedy wynik jest w okolicach 4)

    Dla pomiaru w buforze 7 ph wynik = 3,13.

    Jekieś sugestie?
  • #27 8500020
    luki05
    Poziom 11  
    lokii a więc jak byś dobrze przeanalizował wzorek to byś zauważył że nie ph= a*x+b
    tylko napięcie=ph*a+b

    więc znowu kłania się przekształcenie
    ph=(napięcie-b)/a

    więc ph=(napięcie-3,5933 )/-0,2733(3)

    pzdr
  • #28 8541146
    lokii
    Poziom 13  
    luki05, bardzo dziękuję za pomoc. Przemyślałem wszystko co napisałeś po krótkiej przerwie od projektu i faktycznie to działa.
  • #29 8543073
    rpal
    Poziom 27  
    Ja się tak po miesiącach nieczytania wtrące do tego postu. Chodzi o założenie autora że pH wody jest powiązane z zawartością CO2. Najpierw to bym się zastanowił jaki jest wpływ zawartości CO2 na pH wody zawartej w akwarium. Po pierwsze sama kranówa lub jakakolwiek woda ma swoje pH już na starcie niekoniecznie równe 7. A co najważniejsze na pH nie tylko wpływa ilość kwasu węglowego powstałego z rozpuszczenia CO2 w wodzie ale np. produkty rozkładu karmy dla ryb, roślinność akwarium oraz odchody ryb.Tak na mój gust nie ma więc żadnego związku między pH a ilością CO2 w wodzie. Znacznie bardziej istotna jest zawartość 02 w wodzie bo to jest rybkom potrzebne do życia.
    To jest mniej więcej tak samo dokładny pomiar jak mierzenie zawartości C2H5OH w słodkiej wódce albo likierze za pomocą areometru. Pomiar będzie dokładny pod warunkiem że jest to tylko wodno-alkoholowy roztwór i ciężar właściwy można wprost zamienić na % odczytując wynik z tablic. Każdy inny dodatek mający wpływ na ciężar właściwy będzie już ten pomiar fałszował. :)
  • #30 8559296
    luk2000
    Poziom 11  
    rpal podejrzewam że nie hodowałeś nigdy rybek :) Owszem O2 jest niezbędne rybką do życia ale z kolei CO2 jest niezbędne do życia roślinką. Zazwyczaj jest go stanowczo za mało dlatego w profesjonalnych akwariach stosuje się instalacje CO2. Do wyznaczenia poziomu CO2 nie mierzy się tylko ph ale też KH i odpowiednio przelicza ... nie pamiętam wzoru. Kolega mały_elektronik chciał cały proces zautomatyzować, wiadomo nie trzeba się wtedy martwić o nic a roślinki rosną i rybką nic nie przeszkadza. Oczywiście są specjalne akwariowe komputery do tego przeznaczone ale 2000 za komputer i 1000 za specjalną kartę do pomiaru ...... chociaż ostatnio widziałem na pewnym serwisie aukcyjnym sterowniki produkowane przej jakaś polską firmę w cenie ok 500 zł.
REKLAMA