Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody

Kubald 01 Mar 2013 23:25 14121 9
  • Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody

    Celem powstania projektu była chęć autora do stworzenia konduktometru / miernika zasolenia, który byłby dokładnym, a jednocześnie niedrogim urządzeniem; z wyjściem, które można podłączyć do woltomierza lub do przetwornika A/D procesora.

    TDS (Total Dissolved Solids) jest to wartość, która wskazuje na zasolenie wody. W wielu przypadkach parametr ten jest bardzo istotny i należy go kontrolować. Pomiar zasolenia, wyrażonego w PPM (częściach na milion) jest też istotny dla akwarystów – a wartości te można uzyskać, mierząc wprost przewodnictwo elektryczne badanego roztworu. Tak więc, miernik zasolenia jest po prostu konduktometrem, zamieniającym wartość zmierzonego przewodnictwa na jednostki TDS lub PPM.

    Przewodnictwo cieczy bada się sondą, gdzie dwie elektrody umieszczone są w pewnej odległości od siebie, wynosi ona zwykle 1 cm. Podstawową jednostką wyrażania przewodności roztworu jest mikrosimens – po przemnożeniu tej wartości przez 500 otrzymuje się zasolenie wyrażone w PPM. Przelicznik 500 odniesiony jest do najbardziej popularnego roztworu kalibracyjnego – roztworu NaCl w wodzie. Inne roztwory soli będą miały różne przewodności, dlatego też dla nich współczynniki mogą się różnić.

    Więc jeśli wyznaczenie zasolenia polega jedynie na pomiarze przewodności roztworu (czyli tak naprawdę oporności), dlaczego nie można użyć bezpośrednio wolto- bądź omomierza? Ponieważ przepuszczenie przez roztwór prądu stałego wygeneruje reakcję elektrodową – elektrolizę, cząsteczki zaczną się na przykład rozpadać i wynik pomiaru będzie bezużyteczny. Ratunkiem jest użycie prądu zmiennego – jeśli jego częstotliwość będzie odpowiednio duża (większa od 1 kHz), cząsteczki nie „zdążą” zbliżyć się do elektrody i ulec reakcji, a wynik pomiaru będzie miarodajny. Zasadę pomiaru obrazują poniższe ilustracje (roztwór NaCl w wodzie poddany działaniu prądu stałego i zmiennego).

    Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody





    Czynnikiem wpływającym także na wartość przewodności jest temperatura. Jeśli konduktometr będzie podłączony do mikroprocesora, można zastosować kompensację temperatury z wykorzystaniem termistora. Jeśli nie zastosuje się tego rozwiązania, należy badane próbki roztworów zrównać z temperaturą roztworu kalibracyjnego.

    Do kalibracji wykorzystuje się roztwór składający się z mieszaniny soli: chlorku potasu i chlorku sodu oraz wody. Autor do kalibracji wykorzystał roztwór chlorku sodu w ilości 1 g na 500 mL wody, co daje wartość zasolenia 2000 PPM. Użyta woda musi być wysokiej czystości, aby inne związki nie wpłynęły na wartość zasolenia roztworu kalibracyjnego.

    Jeśli chodzi o sam układ, istnieje wiele rozwiązań konduktometrów – główną ideą jest utrzymanie jak najmniejszego przepływu prądu i ładunku przez roztwór przy zachowaniu dobrego stosunku sygnału do szumu. Autor jednak postanowił stworzyć prostszy układ, z łatwo dostępnych elementów.

    Na wyjściu układu można mierzyć napięcie, które odpowiada wprost wartościom przewodności i zasolenia. I tak, napięcie 2V odpowiada zasoleniu 1000 PPM, a np. 0,5 V – 250 PPM.

    Schemat układu można zobaczyć poniżej:

    Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody

    Układ składa się z trzech głównych bloków: generatora fali sinusoidalnej, pętli sprzężenia zwrotnego i przetwornika AC/DC. Jako oscylator wykorzystano mostek Wiena, dzięki czemu uzyskuje się czystą falę sinusoidalną (na zdjęciu). Elementy w obrębie oscylatora można zmieniać, lecz należy pamiętać, żeby częstotliwość wyjściowa była zawsze większa od 1 kHz, mniejsze częstości powodują niestabilność odczytów pomiaru. Autor sugeruje np. próby wymiany diod Zenera na diody o niższym napięciu – zwłaszcza, jeśli układ miałby być zasilany z baterii. W pętli sprzężenia zwrotnego zachodzi właściwy pomiar – jeśli pomiędzy elektrodami nie znajduje się roztwór, to na wyjściu wzmacniacza operacyjnego pojawi się sygnał podany na jego wejście nieodwracające. Wraz ze wzrostem przewodności roztworu „ubywa” sprzężenia zwrotnego (które określa stopień wzmocnienia wzmacniacza), co powoduje wzrost wzmocnienia sygnału. Zaletą stosowania sprzężenia zwrotnego jest wyeliminowanie konieczności przepuszczania przez roztwór dużego prądu, a jednocześnie uzyskiwanie na wyjściu wzmacniacza relatywnie dużej zmienności wartości. Wadą z kolei jest nieuniknione generowanie wzmocnienia wzmacniacza większego od jedności w przypadku wzmacniaczy nieodwracalnych. W obwodzie sprzężenia zwrotnego można zmieniać wartość rezystora R7, aby lepiej skompensować stosowaną sondę konduktometryczną. W części przetwornika AC/DC zachodzi m.in. skalowanie sygnału i zmiana zakresu wyjściowego na napięcia zaczynające się od 0 wolt. W przetworniku nie można po prostu zastosować diody prostowniczej ani mostka prostowniczego, ponieważ spadek napięcia na tych elementach przysparza sporo problemów. Rozwiązaniem jest umieszczenie mostka prostowniczego w pętli sprzężenia zwrotnego, i pomiar zmian prądu na rezystorze R8. Ostatnim elementem układu jest wzmacniacz różnicowy, który skaluje sygnał i umożliwia jego proste zmierzenie woltomierzem bądź podanie na przetwornik A/D. Sygnał na wejściu wzmacniacza różnicowego pokazano na poniższym, drugim oscylogramie.

    Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody

    W czasie kalibracji należy dokonać regulacji trzema potencjometrami. Najpierw należy podłączyć oscyloskop do wyprowadzenia 1. wzmacniacza operacyjnego i do masy i regulując potencjometrem V1 doprowadzić do zaniku sygnału, a następnie, kręcąc w drugą stronę, do momentu, aż pojawią się oscylacje. Następnie, ustawiając V2 w środkowym położeniu regulować V3, aż napięcie na wyjściu układu osiągnie wartość 0V. Ostatnią czynnością jest umieszczenie sondy w roztworze o zasoleniu 2000 PPM i wyregulowanie potencjometrem V2 napięcia wyjściowego do poziomu 4V. Po osuszeniu sondy należy doregulować przy użyciu V3 napięcie na wyjściu na wynoszące 0V. Proces ten należy powtórzyć kilka razy.

    Ponieważ miernik nie zawiera żadnych wyszukanych elementów, gros można odzyskać ze starych układów elektronicznych. Swój egzemplarz miernika autor zbudował na płytce uniwersalnej, jak pokazano poniżej.


    Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody

    Możliwy jest także pomiar przewodnictwa w momencie, kiedy cela konduktometryczna włączona jest równolegle bądź zamiast R1 lub R2. W zależności od zmian przewodnictwa, zmieniać się będzie częstotliwość sygnału na wyjściu generatora (zależy ona też od wartości m.in. C1 i C2!), co może zostać zmierzone za pomocą np. układu mikroprocesorowego.

    Dla osób chcących wyposażyć miernik w interfejs mikroprocesorowy, autor zamieścił przykładowy kod, odpowiadający za główne funkcje pomiaru. Cały kod dostępny jest na stronie źródłowej.

    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod


    Na poniższym schemacie można też zobaczyć rozwiązanie pozwalające zasilać układ z pojedynczej baterii.

    Analogowy konduktometr - miernik zasolenia wody

    Cały kod źródłowy, sposoby domowego wykonania sond (cel) konduktometrycznych, a także schemat i projekt płytki w formacie Eagle dostępne są do pobrania na stronie źródłowej.


    Źródło


    Fajne! Ranking DIY
  • #2 02 Mar 2013 09:11
    Freddy
    Poziom 43  

    Jaki konduktometr ?? Po prostu miernik przewodności !
    Zwracaj uwagę kolego na tłumaczenia i dobór odpowiednich słów. Nawet Google dobrze podpowiada.

  • #5 02 Mar 2013 19:56
    kolesnikov
    Poziom 9  

    To pewnie uniwersalny słownik języka polskiego pwn też nie ma racji i nie jest wyrocznią. Tak samo jak szereg sklepów specjalistycznych, które sprzedają konduktometry. No ale przecież wszystko to kłamstwo...
    Bynajmniej nie chcę nikogo obrażać, ale czasem trzeba umieć przyznać się do błędu.

  • #6 02 Mar 2013 20:06
    zubrzyna
    Poziom 12  

    Freddy napisał:
    1. Wikipedia nie jest wyrocznią !
    2. Konduktometr to nie jest poprawne polskie określenie.

    Konduktometr to miernik konduktancji ROZTWORÓW + sonda do tegoż pomiaru.Tak było, jest i będzie. Nie myl z MIERNIKIEM (nie potrzebującym sondy) do pomiaru konduktancji.
    Wikipedia nie jest wyrocznią natomiast tysiące chemików pracujących z konduktometrami od dziesięcioleci już tak.

  • #7 02 Mar 2013 20:13
    Freddy
    Poziom 43  

    zubrzyna napisał:
    Freddy napisał:
    1. Wikipedia nie jest wyrocznią !
    2. Konduktometr to nie jest poprawne polskie określenie.

    Konduktometr to miernik konduktancji ROZTWORÓW + sonda do tegoż pomiaru.Tak było, jest i będzie. Nie myl z MIERNIKIEM (nie potrzebującym sondy) do pomiaru konduktancji.
    Wikipedia nie jest wyrocznią natomiast tysiące chemików pracujących z konduktometrami od dziesięcioleci już tak.

    Tak jak i tysiące polskich chemików pracujących z miernikiem przewodności roztworów :)
    kolesnikov :arrow: Mierniki przewodności również sprzedają.

  • #8 02 Mar 2013 20:29
    zubrzyna
    Poziom 12  

    Freddy napisał:
    zubrzyna napisał:
    Freddy napisał:
    1. Wikipedia nie jest wyrocznią !
    2. Konduktometr to nie jest poprawne polskie określenie.

    Konduktometr to miernik konduktancji ROZTWORÓW + sonda do tegoż pomiaru.Tak było, jest i będzie. Nie myl z MIERNIKIEM (nie potrzebującym sondy) do pomiaru konduktancji.
    Wikipedia nie jest wyrocznią natomiast tysiące chemików pracujących z konduktometrami od dziesięcioleci już tak.

    Tak jak i tysiące polskich chemików pracujących z miernikiem przewodności roztworów :)

    W języku polskim dość często jednym słowem daje się określić urządzenie, które ty chcesz określać co najmniej trzema słowami.To niepotrzebna komplikacja, w przeciwieństwie do języków martwych (łacina) języki "żywe" ulegają metamorfozom i upraszczaniu.
    https://obrazki.elektroda.pl/8116601200_1362252448.jpg
    https://obrazki.elektroda.pl/6459355400_1362252449.jpg
    Pytanie do wszechwiedzącego co to za urządzenie na obrazkach ? Bo ty wiesz lepiej...

    Moderowany przez dj-MatyAS:


    3.1.9. Zabronione jest rozpowszechnianie treści ironizujących, prześmiewczych lub złośliwych, stanowiących przejaw braku szacunku do innych Użytkowników lub osób trzecich.
    Tydzień na ochłonięcie wystarczy?

  • #9 02 Mar 2013 21:04
    Freddy
    Poziom 43  

    Na pierwszym chyba monitor komputerowy, a na drugim trzy jednakowe urządzenia, jakie ? - niewiadomo, analizatory, tyle da się odczytać. Zdjęcie nieczytelne - zamazane - kolego wybitny specjalisto.
    --------------------------------------
    Jedno i drugie określenie jest prawidłowe, jednak bardziej poprawnym polskim określeniem jest miernik przewodności.


    Moderowany przez dj-MatyAS:


    3.1.9. Zabronione jest rozpowszechnianie treści ironizujących, prześmiewczych lub złośliwych, stanowiących przejaw braku szacunku do innych Użytkowników lub osób trzecich.
    Tydzień na ochłonięcie wystarczy?

  • #10 19 Lis 2015 23:11
    porlock
    Poziom 13  

    Może dysponuje ktoś plikami eagle z tej strony i się podzieli, bo sama strona już nie jest dostępna.

  Szukaj w 5mln produktów