Johtokyky mittari / ph mittarin rakentaminen (PIC/AVR)
Jukka Pekka Reilin
Onko kenelläkään kokemusta kyseisistä suureitten mittamisesta PIC / AVR
apuna käyttäen.
Jostain kummasta syystä en pääse http://www.epanorama.net/ sivustolle.
Idea olisi kutenkin käyttää valmista ph-anturia ja uS/cm anturia.
Käyttö olisi akvaario veden analyysiin (ihan omaan).
Vinkejä kaivataan. Tiedän ettei tää ph ja johtokyky mittaus ole jokapojan
harrastus.
Ville Voipio
> Onko kenelläkään kokemusta kyseisistä suureitten mittamisesta PIC / AVR
> apuna käyttäen.
On... Mutta tosin itse tehdyillä anturielementeillä :)
> Idea olisi kutenkin käyttää valmista ph-anturia ja uS/cm anturia.
> Käyttö olisi akvaario veden analyysiin (ihan omaan).
Riippumatta käytöstä kannattaa hankkia referenssiliuokset (tunnettu pH),
koska nuo sähkökemialliset anturit ryömivät melkoisesti. Akvaarion
tapauksessa riittänee ottaa vaikkapa pH4 ja pH7.
Sinänsä anturi on helppo mitata, se antaa jännitesignaalin, 58 mV/°pH
(lämpötilassa 25°C). Signaalin ongelma on se, että varsinkin matalan
johtokyvyn liuoksissa impedanssi on kiusallisen suuri (jopa satoja
megaohmeja). Niinpä vahvistimen kanssa saa olla varovainen.
Niinpä siis marsmars tutkimaan pienivirtaisten (siis CMOS-) opareiden
datalehtiä. Mielellään kannattaa vielä katsoa pieni offsetjännite, tai
ainakin sellainen, jossa on pieni offsetjännitteen ryömiminen.
Yleensä valmistajilta löytyy vielä tieto siitäkin, kuinka pienivirtaisiin
sovelluksiin suunnitellaan noita vahvistimia.
Vahvistimen perään sitten vain A/D-muunnin. Vahvistusta ei tarvita
mitenkään huimasti, kertaa kymmenen on jo aika lailla riittävästi.
Anturin tarkkuudeksi kalibroituna voi saada hyvänä päivänä ja
auringonpilkkujen niin salliessa 0.05 pH hetken aikaa. Tuo tarkoit-
taisi 58 mV x 0.05 = 3 mV resoluutiovaatimusta. Tämä ei paljon
vaadi, jos vahvistusta on x10, tuo on 30 mV eli viiden voltin refe-
renssillä reilu seitsemän bittiä.
---
pH-mittauksen tekemisessä sähköiset haasteet liittyvät lähinnä tuohon
korkeaan impedanssiin. Se tekee johdotuksiin ja muihin miettimistä.
Nykyään sopivia komponentteja on saatavilla ihan riittävästi.
Todelliset ongelmat pH-mittauksessa liittyvät anturien epämiellyttäviin
ominaisuuksiin. Ne ryömivät, ne kontaminoituvat, ne pitää säilyttää
puskuriliuoksessa. Jos kaiken tuon saa hanskattua, sähköinen puoli on
helppo.
Johtokyky on numeroa helpompi. Se on oikeastaan vain resistanssimittaus.
Eri asia sitten, että raa'alla johtokykylukemalla ei kovin paljon
analyysiä tehdä.
- Ville
--
Ville Voipio, Dr.Tech., M.Sc. (EE)
Timo Raunio
Jokin vuosi sitten väsäilin tuollaista sovellusta, mutta hylkäsin sen
noiden ph-antureiden hankalan käytön vuoksi. Eli ajatus koneesta, joka
jatkuvasti mittaa veden ph- ym arvoja, ja tarvittaessa hälyttää,
muodostui liian hankalaksi rakentaa saatuun hyötyyn nähden.
Sitä paitsi akvaarion veden laadun näkee niiden kalojen käytöksestä ja
eräiden värinvaihteluista. Ja lienee joka tapauksessa parempi vaihtaa
sitä mieluummin liian usein kuin harvoin.
Jukka Pekka Reilin
Tämä pH ajatus tuli optiona. Tärkeämpi suure olisi selvittää veden
johtokyky.
Sain ohjeet seuraavat veden valmistamiseen (Malawi). Ensin tietysty selvitin
veden arvon joka oli 180 - 190 uS/cm.
Clip...
Anna valmistaa tai hanki itsellesi jotenkin suolaseos, jossa on
1 paino-osa magnesiumkloridia
1 paino-osa natriumkarbonaattia
6 paino-osaa natriumvetykarbonaattia
Tuo kloridi kannattaa pitää erillään tiivisti suljetussa
lasiastiassa, sillä se vetää muutoin ilmankosteutta itseensä eli
muuttuu velliksi!
Lisää tuota seosta akvaarioosi, kunnes sähkönjohtokyky on
noin 230 - 250 mikroS/cm.
Eli paljonko meni /100 litraa tai /10 litraa
Pare määrä ylös ja lisää sitä joka vedenvaihdossa.
Clip...
Eli microS/cm mittaaminen kiinnostaisi.
T: Jukka
Ville Voipio
> Anna valmistaa tai hanki itsellesi jotenkin suolaseos, jossa on
> 1 paino-osa magnesiumkloridia
> 1 paino-osa natriumkarbonaattia
> 6 paino-osaa natriumvetykarbonaattia
= leivinjauhe :) (Kulkee myös jostain tuntemattomasta syystä
nimellä natriumbikarbonaatti leivinjauhepurkin kyljessä,
aine on siis NaHCO3.)
> Eli microS/cm mittaaminen kiinnostaisi.
Epäortodoksinen ratkaisu: Rakenna itse yksinkertainen anturi
ja käytä digitaalista yleismittaria ohmeja mittaamaan. Jokaiselle
anturille löytyy anturin geometrian mukainen kerroin, jolla
noista ohmeista pääsee johtavuuteen.
Johtaavuutta voisi mitata kahdellakin suhteellisen yksinkertaisella
anturigeometrialla. Toisessa on kaksi langasta tehtyä piikkiä, jotka
upotetaan nesteeseen tiettyyn syvyyteen. Toisessa (koaksiaalinen)
on ulompi putki, jonka keskellä menee toinen elektrodi. Pienessä
tilassa tämä on todennäköisesti parempi geometria.
Paras tapa saa tuo anturigeometrian antama kerroin on kalibroida
mittaus tunnetulla liuoksella. Jos tämä ei onnistu, niin koaksi-
aalianturin näyttämä resistanssi on:
R = 1 / (2 pi l sigma) x ln (r2/r1),
jossa
l = veden määrä anturissa (pituus, m)
sigma = johtavuus (S/m)
r1 = sisemmän elektrodin säde (m)
r2 = ulomman elektrodin (ulkoputki) säde (m)
Suuruusluokan antamiseksi lasketaan:
l = 10 mm
sigma = 10 uS/m
r1 = 5 mm
r2 = 20 mm
Tällöin saadaan:
R = 2.206 Mohm
(tai 0.453 uS)
Toisin sanoen resistanssi on aika mukavasti digitaalisella
yleismittarilla mitattavissa. (Tällä anturilla tuo geometriasta
riippuva vakio on siis 0.0453 uS / 1 uS/m .)
Voihan tuon AVR:lläkin tehdä, ei siinä mitään, mutta jos tarve
on satunnainen, yleismittari lienee simppelein. Ja jos tuollaisen
johtokykyproben ostaa valmiina, siitä saa tuon kertoimen kaupan
päälle.
Yleismittarilla muuten kannattaa sitten tehdä tuo mittaus kaksin
päin, jotta elektrokemia ei häiritse. Siis ensin mitataan ohmit,
sen jälkeen käännetään piuhat ristiin ja mitataan uudelleen.
Lopputulos on sitten keskiarvo. Varsinaisissa mittareissa mittaus
tehdään usein vaihtovirralla.
---
Hyvää kirjoahvensopan keittelyä!