Измерение плотности воды кондуктометрическим методом - Аквафорум - форум аквариумистов и террариумистов
На сайт Всеукраинской Ассоциации аквариумистов
На главную страницу форума



 


Вернуться   Аквафорум - форум аквариумистов и террариумистов > Морская аквариумистика > Оборудование морских аквариумов > Морские самоделки
Аукцион Регистрация Дневники Справка Пользователи Календарь Поиск Сообщения за день Все разделы прочитаны

Важная информация

Морские самоделки Все вопросы, связанные с свмодельными устройствами и усовершенствованиями.

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 05.09.2013, 19:27   #1
Живу я тут
  
 
Аватар для Starcomputer
 
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,781
Поблагодарил(а) : 5,787
Поблагодарили 17,660 раз(а) в 6,924 сообщениях
Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

В настоящее время подавляющее количество аквариумистов пользуется двумя приборами для определение плотности / солености воды:
- ареометр;
- рефрактометр,
однако это достаточно устаревшие и неточные методы.
Океаногрофы всего мира, начиная с 1978 года, пользуются шкалой практической солености (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78), в которой соленость рассчитывается исходя из электропроводности воды. Отклонение от измерений в массовых долях (PPT) заметно только при измерениях с точностью выше 0,01 PSU или если солевой состав не соответствует стандартному составу океанической воды.
Что годится для профессиональных океанографов, то годится и для аквариумистов К сожалению подобных приборов по приемлемой цене промышленность не выпускает (по крайней мере я не встречал). Однако любому мало-мальски грамотному радиолюбителю вполне по силам сделать такой прибор самостоятельно, т.к. электропроводность воды является величиной, обратной ее удельному сопротивлению. Таким образом, чтобы узнать электропроводность воды достаточно замерить ее сопротивление. А вот тут возникают сложности:
- во-первых мерять нужно на переменном токе, чтобы избежать электролиза воды, который все наши измерения сделает "погодой на Марсе";
- во-вторых, учитывая что электропроводность морской воды достаточно высока (44-46 mS), то придется измерять сопротивление около 20 Ом с точностью до 0,1 Ом
Однако и это вполне осуществимо (раз сделали для океанографов, то почему не можем сделать мы ?! ).
Схема прибора:



Измеритель выполнен на двух двухканальных операционниках TL062, но для минимизации конструкции можно применить один счетверенный TL064.
На первом каскаде собран генератор с частотой 700-800 Hz.
Второй каскад является буферным, чтобы исключить влияние измеряемого сопротивления на работу генератора.
Между каскадами включен резистивный делитель, который понижает напряжение сигнала с 4 до 0,1 В.
После буфера сигнал подается на один из электродов (электроды представляют собой отрезки карбонового стержня длиной 2 см, расстояние между электродами - 0,5 см) и снимается со второго электрода, попадая на вход третьего каскада, который усиливает его примерно до 2-х вольт. Четвертый каскад является буферным. В принципе он и не нужен, но не пропадать же добру .
Далее стоит однополупериодный выпрямитель.
Питание схемы двуполярное, но чтобы не городить двуполярный блок питания, можно воспользоваться преобразователем +5В -> -5В:



Что же мы получим в результате ?
В результате на выходе измерителя мы получим напряжение, пропорциональное .... какой-то солености / плотности воды.
Насколько оно пропорционально меняется при изменении солености ?
Была сделана небольшая лабораторная работа и получены следующие результаты:



Как видим напряжение на выходе измерителя практически прямопропорционально плотности воды (учитывая погрешности измеренией, особенно ареометра).
Таким образом прибор можно откалибровать по двум точкам, с плотностью 1,02 и 1,03.
Как этим пользоваться ?
Есть несколько вариантов:
1. Подключить прибор к обычному цифровому мультиметру и построить таблицу или график перевода величин.
2. Использовать микроконтроллер, имеющий АЦП (практически все современные Atmega имеют на борту АЦП). Этот способ лучше, к тому-же позволяет наряду с электропроводностью измерять температуру воды и вносить поправки (электропроводность воды зависит от темрературы).
3. Ждать когда появится готовый девайс

Ну вот вроде и все.


__________________

Starcomputer поза форумом   Ответить с цитированием
5 пользователей поблагодарили Starcomputer за данный пост:
***шерхан*** (12.06.2014), aides (02.11.2013), Garritech (14.09.2013), Nox (12.09.2013), silversilversilver (07.09.2013)
Старый 18.10.2013, 15:04   #2
Я тут недавно
  
 
Регистрация: 06.11.2009
Адрес: Севастополь
Сообщений: 41
Поблагодарил(а) : 2
Поблагодарили 27 раз(а) в 15 сообщениях
Отправить сообщение для VVo с помощью ICQ
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

Есть ещё бесконтактные способы измерения, емкостной и индуктивный. Индуктивный довольно легко реализуется на МК с двумя встроенными компараторами, получается автогенератор зависимый от индуктивности. Год назад собрал макетку для тестирования и даже запустил программу на МК. Тогда не успел протестировать на стабильность и точность с разными солёностями, навалилось много жизненных проблем. Мне кажется контактный способы измерения опасно использовать как постоянный контроль солёности для автодолива пресной воды.

VVo поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 18.10.2013, 15:18   #3
Живу я тут
  
 
Аватар для Sem
 
Регистрация: 17.09.2004
Адрес: Киев, Троещина
Сообщений: 14,497
Поблагодарил(а) : 4,651
Поблагодарили 8,516 раз(а) в 4,390 сообщениях
Записей в дневнике: 7
Отправить сообщение для Sem с помощью ICQ Отправить сообщение для Sem с помощью Skype™
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

VVo,Оффтоп
__________________
Страна не ублюдков и не воров.


__________________

Sem поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 18.10.2013, 15:41   #4
Я тут недавно
  
 
Регистрация: 06.11.2009
Адрес: Севастополь
Сообщений: 41
Поблагодарил(а) : 2
Поблагодарили 27 раз(а) в 15 сообщениях
Отправить сообщение для VVo с помощью ICQ
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

SemОффтоп

VVo поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 02.11.2013, 01:44   #5
Живу я тут
  
 
Аватар для MIhail
 
Регистрация: 15.07.2011
Адрес: Киев
Сообщений: 347
Поблагодарил(а) : 232
Поблагодарили 145 раз(а) в 83 сообщениях
Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

Тема очень интересная! Возникла такая мысль, совместить автодолив с измерениями солености. Причем мерить с электродов от автодолива. В таком случаи можно реализовать функцию оценки качества осмоса, соленость, а также возможность регулировать соленость (ну как переспектива) ну и конечно температура
__________________
тел: 050 з85 0з 7I

MIhail поза форумом   Ответить с цитированием
Реклама помогает развиваться
Старый 12.06.2014, 01:00   #6
Я тут недавно
  
 
Регистрация: 17.04.2012
Адрес: Восток Державы.
Сообщений: 46
Поблагодарил(а) : 10
Поблагодарили 53 раз(а) в 33 сообщениях
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

Цитата:
Сообщение от Starcomputer Посмотреть сообщение
3. Ждать когда появится готовый девайс

Ну вот вроде и все.
Оффтоп
Так появился ли девайс?

Акваман поза форумом   Ответить с цитированием
Пользователь, который поблагодарил Акваман за данный пост:
чмо (13.03.2015)
Старый 14.01.2015, 19:15   #7
Живу я тут
  
 
Аватар для mirashic
 
Регистрация: 25.02.2014
Адрес: г. Николаев
Сообщений: 300
Поблагодарил(а) : 37
Поблагодарили 414 раз(а) в 210 сообщениях
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

Привет!
Пытаюсь воплотить в жизнь схему. В начале собрал её на монтажной плате - сильно плывут показания при малейшем дребезге контактов...
Пропаял на плате - все отлично, показания держатся... В качестве датчика два электрода из нержавейки.
Осталось правильно откалибровать (у меня поплавок с ним плохо получается). Выход обрабатывает ARDUINO.


mirashic поза форумом   Ответить с цитированием
4 пользователей поблагодарили mirashic за данный пост:
brabus-60 (15.01.2015), Sem (15.01.2015), silversilversilver (02.02.2015), Андрій Шевчук (16.01.2015)
Старый 24.02.2015, 23:23   #8
Я тут недавно
  
 
Аватар для mozg
 
Регистрация: 12.08.2012
Адрес: Киев
Сообщений: 94
Поблагодарил(а) : 0
Поблагодарили 46 раз(а) в 16 сообщениях
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

А как его калибровать?

mozg поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 25.02.2015, 20:36   #9
Живу я тут
  
 
Аватар для mirashic
 
Регистрация: 25.02.2014
Адрес: г. Николаев
Сообщений: 300
Поблагодарил(а) : 37
Поблагодарили 414 раз(а) в 210 сообщениях
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

Цитата:
А как его калибровать?
В двух словах...
Выходное напряжение зависит от геометрических параметров ваших электродов.
Делаем раствор соли плотностью 1.020 и 1.030 (темпер.=25) и замеряем напряжение, зависимость выходного напряжения линейная.
Подаем его на вход АЦП процессора, обрабатываем программно и на дисплей...

mirashic поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 25.02.2015, 23:52   #10
Я тут недавно
  
 
Аватар для mozg
 
Регистрация: 12.08.2012
Адрес: Киев
Сообщений: 94
Поблагодарил(а) : 0
Поблагодарили 46 раз(а) в 16 сообщениях
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

А можно прошивку и исходник вашего девайса?

mozg поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 11.05.2020, 01:10   #11
Я тут недавно
  
 
Регистрация: 11.05.2020
Адрес: Сызрань
Сообщений: 3
Поблагодарил(а) : 0
Поблагодарили 0 раз(а) в 0 сообщениях
Цитата:
Сообщение от Starcomputer Посмотреть сообщение
В настоящее время подавляющее количество аквариумистов пользуется двумя приборами для определение плотности / солености воды:
- ареометр;
- рефрактометр,
однако это достаточно устаревшие и неточные методы.
Океаногрофы всего мира, начиная с 1978 года, пользуются шкалой практической солености (Practical Salinity Scale 1978, PSS-78), в которой соленость рассчитывается исходя из электропроводности воды. Отклонение от измерений в массовых долях (PPT) заметно только при измерениях с точностью выше 0,01 PSU или если солевой состав не соответствует стандартному составу океанической воды.
Что годится для профессиональных океанографов, то годится и для аквариумистов К сожалению подобных приборов по приемлемой цене промышленность не выпускает (по крайней мере я не встречал). Однако любому мало-мальски грамотному радиолюбителю вполне по силам сделать такой прибор самостоятельно, т.к. электропроводность воды является величиной, обратной ее удельному сопротивлению. Таким образом, чтобы узнать электропроводность воды достаточно замерить ее сопротивление. А вот тут возникают сложности:
- во-первых мерять нужно на переменном токе, чтобы избежать электролиза воды, который все наши измерения сделает "погодой на Марсе";
- во-вторых, учитывая что электропроводность морской воды достаточно высока (44-46 mS), то придется измерять сопротивление около 20 Ом с точностью до 0,1 Ом
Однако и это вполне осуществимо (раз сделали для океанографов, то почему не можем сделать мы ?! ).
Схема прибора:



Измеритель выполнен на двух двухканальных операционниках TL062, но для минимизации конструкции можно применить один счетверенный TL064.
На первом каскаде собран генератор с частотой 700-800 Hz.
Второй каскад является буферным, чтобы исключить влияние измеряемого сопротивления на работу генератора.
Между каскадами включен резистивный делитель, который понижает напряжение сигнала с 4 до 0,1 В.
После буфера сигнал подается на один из электродов (электроды представляют собой отрезки карбонового стержня длиной 2 см, расстояние между электродами - 0,5 см) и снимается со второго электрода, попадая на вход третьего каскада, который усиливает его примерно до 2-х вольт. Четвертый каскад является буферным. В принципе он и не нужен, но не пропадать же добру .
Далее стоит однополупериодный выпрямитель.
Питание схемы двуполярное, но чтобы не городить двуполярный блок питания, можно воспользоваться преобразователем +5В -> -5В:



Что же мы получим в результате ?
В результате на выходе измерителя мы получим напряжение, пропорциональное .... какой-то солености / плотности воды.
Насколько оно пропорционально меняется при изменении солености ?
Была сделана небольшая лабораторная работа и получены следующие результаты:



Как видим напряжение на выходе измерителя практически прямопропорционально плотности воды (учитывая погрешности измеренией, особенно ареометра).
Таким образом прибор можно откалибровать по двум точкам, с плотностью 1,02 и 1,03.
Как этим пользоваться ?
Есть несколько вариантов:
1. Подключить прибор к обычному цифровому мультиметру и построить таблицу или график перевода величин.
2. Использовать микроконтроллер, имеющий АЦП (практически все современные Atmega имеют на борту АЦП). Этот способ лучше, к тому-же позволяет наряду с электропроводностью измерять температуру воды и вносить поправки (электропроводность воды зависит от темрературы).
3. Ждать когда появится готовый девайс

Ну вот вроде и все.
Я попытался написать вам в ЛС, но что-то пошло не так. Как с вами связаться? Очень нужна помощь со схемой

Maxgoldmark поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 11.05.2020, 02:22   #12
Я тут недавно
  
 
Регистрация: 11.05.2020
Адрес: Сызрань
Сообщений: 3
Поблагодарил(а) : 0
Поблагодарили 0 раз(а) в 0 сообщениях
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

Что за блок TDS слева в самом начале +5V U DQ GND? Простите, не понимаю

Maxgoldmark поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 11.05.2020, 15:09   #13
Я тут недавно
  
 
Регистрация: 11.05.2020
Адрес: Сызрань
Сообщений: 3
Поблагодарил(а) : 0
Поблагодарили 0 раз(а) в 0 сообщениях
Re: Измерение плотности воды кондуктометрическим методом ===www.aquaforum.ua===

Что не так с моей схемой? Вот скрин https://imgur.com/a/nOCjctD

Maxgoldmark поза форумом   Ответить с цитированием


Share/Bookmark

Ответ


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход




Текущее время: 17:58. Часовой пояс GMT +3.


Powered by vBulletin® Version 3.8.7
Copyright ©2000 - 2020, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
(с)Бешлега Александр Анатольевич, 2002-2015. Использование материалов сайта без ссылки на источник запрещено.
Благодарим за лицензионную версию форума компанию Барбус, представителя торговой марки Sera в Украине.

Друзья форума: Интернет-зоомагазин byCOLLAR.com; www.akvariumi.com.ua/; Интернет-магазин https://ezoo.com.ua/

AQA.ru  - все об аквариумах

no new posts