Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

Самодельный электронный pH-метр

   Начиная заниматься гидропоникой, для измерения уровня pH питательного раствора я сначала купил тест-полоски, которые надо было опускать в раствор и они должны были менять свой цвет, взависимости от уровня кислотности. Но то-ли эти полоски были у меня просроченые, то-ли просто не работали — они вообще никак не реагировали ни на кислоту, ни на щелочь.

  Второе приобретение — это жидкий аквариумный pH тест. Он сам изменяет свой цвет, взависимости от кислотности. Он измеряет уровень pH от 4 до 8,5. Этого для начала вполне достаточно, чтобы держать уровень в пределах 5-6 pH.

   Т.к. первый мой эксперимент с ультразвуковой аэропоникой был не очень успешен (постоянно гнили корни растений и, соответсвенно, всё время повышался уровень pH) и приходилось каждый вечер понижать pH, то у меня сразу встал вопрос об автоматизации этого процесса. Но для этого надо было иметь электронный pH-метр, да ещё и со связью с компьютером(чтобы вдальнейшем сделать автоматизированный контроль).Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Такие модели в продаже есть — имеют RS-232 интерфейс (старый последовательный порт компьютера), но у них есть и недостаток — цена.

   Т.о. чтобы не покупать для экспериментов, я решил сделать его самостоятельно. Почитав о принципе работы pH электрода — я понял, что этот компонент мне точно в домашних условиях не сделать. Его придется покупать в любом случае. Купил необслуживаемый электрод ЭСК-10608/7. Из обслуживания — только калибровка.



Рис. 1
pH электрод в работе,
в питательном растворе

   Для убеждения себя же в правильном выборе pH электрода я задал перед покупкий несколько вопросов :

«3.Электрод будет постоянно находится в измеряемом растворе и возможно нарастание водорослей на «шарике». Насколько это критично для самого электрода ?
4.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Как долго этот электрод может находиться погруженным в раствор до погрешности 0,5 pH (естественно это не конкретные сроки, а хотя бы периоды неделя/месяц…)»

и получил следующие на них ответы :

«3. Зарастание электрода нежелательно, т.к. Вы можете получить неправильные результаты. Продукты жизнидеятельности водорослей могут локально изменить pH. Если шарик будет полностью заблокирован, он перестанет реагировать на изменение pH анализируемого раствора.

4. До погрешности 0,5 pH, я думаю, никогда не дойдет. Только когда электрод совсем умрет. Правда, если не учитывать эффектов по п.3.»



Рис. 2
Схема электрическая
 принципиальная pH преобразователя

   Теперь осталось только преобразовать напряжение на электроде в цифры на экране компьютера.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр .. Я нашел схему рис.1 , на выходе я получаю линейную зависимость напряжения 0-5 Вольт от уровня кислотности pH раствора 0-12. А для компьютера, чтобы использовать всё тот же порт джойстика, мне нужно изменение тока.

   Как я ни «колдовал» линейности по току у меня не получалось, поэтому я решил поставить простую оптопару и после снятия показаний с порта джойстика — таблично преобразовывать из в реальные значения pH. Это, конечно, получилось как «забивать микроскопом гвозди», но для экспериментов мне этого достаточно. На рис.2 — получившиеся устройство — «трансмиттер» в корпусе сгоревшего блока питания. Вся стоимость составила: стоимость электорода плюс стоимость деталей. Итого: 1599 + 35 р. Этот электрод вдальнейшем, если интерес к гидропонике не угаснет, можно использовать и в профессианальном выращивании в комплексе с фирменным трансмиттером.



Рис.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр 3
Самодельный трансмиттер
pH -> U -> I -> game port

   Теперь осталось разработать исполнительное устройство, которое будет впрыскивать в питательный раствор жидкость для повышения/понижения уровня pH — «pH up» или «pH down» соответственно, по сигналу с компьютера, основанном на текущих показаниях электрода.

   А пока эту операцию придется делать руками, но основываясь уже на данных с экрана монитора, а не бегать с pH-тестом и «пачкать руки».

   Вот, спустя несколько дней добавил в программу и график уровня pH — рис.4. На нем хорошо заметно, как к 14-ти часам дня уровень pH медленно опускался, в это время я долил в резервуар с раствором отстоянной двое суток воды с высоким уровнем pH (около 8.5) и уровень постепенно нормализовался до ~ 6.3 pH.



Рис.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр 4
График уровня pH в резервуаре с питательным раствором


Свежие новости:

В старых статьях:


Гидропоника своими руками: рН метр


Уровень рН чрезвычайно важен в гидропонике. Как при повышении, так и при понижении этого показателя питательный раствор не сможет отдавать растениям все необходимое, питательные вещества перестанут усваиваться, что неизбежно приведет к гибели цветов, овощей, ягод и всех прочих культур в гидропонной установке.


В связи с этим обязательно нужно периодически измерять уровень рН питательного раствора, следя, чтобы он находился в пределах нормы, то есть 5,5-5,7. К слову, для почвы этот показатель должен быть значительно выше — около 7.


Однако не всегда рН-метр есть под рукой и не всегда даже есть возможность его купить, особенно если поблизости нет специализированных или просто цветочных магазинов.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Но, к счастью, многое можно делать в гидропонике своими руками, в том числе и рН-метр. Эта самоделка стара как мир, была описана еще в советской энциклопедии, но не потеряда своей актуальности и сегодня, в век высоких технологий. А уж когда под рукой нет нужного прибора, это изобретение может стать настоящим спасением и для гидропониста, и, разумеется, для растений.


Итак, делаем рН-метр для гидропоники своими руками. Нам понадобятся простые предметы, которые обычно есть в каждом доме: красная капуста, кастрюла, вода, хороший нож, пипетка, марля и бумага.

Как изготовить рН-метр для гидропоники своими руками


Изготовить индикатор очень просто. Нарезанную капусту отваривают в воде, а затем тщательно процеживают через несколько слоев марли. Процеживать отвар нужно несколько раз, после каждого процеживания марлю необходимо хорошо прополаскивать в чистой проточной воде. Когда в отваре не останется никаких частичек, и он будет чистым, можно считать процеживание оконченным.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр


Теперь нужно взять бумагу и нарезать на полоски. Размер полосок может быть самым разным, главное, чтобы ими было удобно пользоваться. Теперь эти полоски нужно поместить в остуженный и процеженный капустный отвар, в котором они должны находиться около 4-5 часов, чтобы полностью пропитаться. По окончании этой процедуры полоски извлекают и просушивают. Все, самодельный индикатор рН для гидропоники своими руками готов к использованию, можно тестировать питательный раствор.


С помощью пипетки каплю раствора помещают на полоску индикатора и следят за изменением цвета полоски-теста. Оптимальный вариант — светло-лиловый цвет полоски (см. рисунок). Если она окрасилась в такой цвет, то волноваться не о чем — рН раствора находится в пределах 5,5-6.

Тест рН метра для гидропоники своими руками


Чтобы убедиться, что наш индикатор работает правильно, можно измерить рН разных жидкостей, которые есть на каждой кухне. Например, рН уксуса —2,0; апельсинового сока — 3,0; томатного сока — 4,0; обычной воды из-под крана — 7,0.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр


Разумеется, такой рН-метр не покажет кислотность питательного раствора абсолютно точно, но все же с точностью до 0,5 измерения сделать можно, а для многих культур такие измерения можно считать удовлетворительными.


Если же требуются более точные показатели, то придется разориться на приборы контроля.

инструкция, схемы и примеры использования

Как проверить pH почвы

Двумя основными способами проверки pH образцов почвы являются тестирование выборки и прямое тестирование почвы. Важно, чтобы образцы почвы и испытания проводились в тех же местах и ​​каждый раз одинаково.

Метод выборки позволяет измерить всю площадь посадок всего одним тестом. Для репрезентативной пробы следует собрать немного почвы с испытательной площадки, взять однородный образец и добавить равные части почвы и дистиллированной или деионизированной (DI) воды в соотношении 1:1. Таким образом, для 25 граммов почвы вы бы добавили 25 мл воды.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Размешайте образец в течение 5 секунд и оставьте на 15 минут. Затем начните перемешивать его снова через 15 минут, после этого можно провести измерение.

Прямое тестирование pH почвы дает преимущество в том, что не нужно брать образцы почвы, потому что pH тестируется прямо в земле. Для исследования сначала проделайте отверстие в почве, используя шнек или линейку. Каждый раз при тестировании отверстие должно быть одинаковой глубины, это поможет избежать несоответствия в измерениях. Добавьте в отверстие немного дистиллированной или деионизированной воды, почва должна быть влажной, но не пропитанной водой. Вставьте тестовый прибор в отверстие и дайте показаниям стабилизироваться.

Как отбирать образцы почвы для измерения pH?

Чтобы определить реальный рН почвы, необходимо правильно отобрать образцы почвы. Прежде всего их следует брать из нескольких мест на участке. В среднем на каждый участок площадью 100 м2 следует брать минимум 3-4 образца почвы с глубины приблизительно 20 см.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

Не следует отбирать их сразу после внесения удобрений, так как эта процедура может показать неправильные результаты теста.

Нужно регулярно проводить тестирование pH почвы, потому что под влиянием различных факторов реакция почвы может измениться. К тому же лучше использовать различные методы определения кислотности почвы.

О чем говорит индикатор pH почвы?

pH определяет отношение ионов водорода (H +) к ионам гидроксида (OH-) в субстрате. pH почвы определяется на основе точечной шкалы от 1 до 14. В соответствии с установленной шкалой почва может быть кислой — уровень pH не превышает 7 и щелочной — уровень pH выше 7. Почву, pH которой находится в районе 7, называют нейтральной. Очень важно знать какая у вас на участке кислотность почвы, как определить самостоятельно этот показатель мы рассмотрим далее.

Основные инструменты тестирования pH почвы

Теперь, когда мы изучили почву и выяснили, насколько важен её рН, поговорим о том, какие инструменты вы можете использовать для измерения рН почвы.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Мы сузили их до четырех основных групп: тест-полоски, наборы химических тестов, цифровые карманные тестеры и портативные счётчики.

Тест-полоски pH

Тест-полоски pH (лакмусовая бумага) – это бумажные полоски, насыщенные pH-чувствительными красителями. При воздействии вещества полоски меняют цвет относительно pH этого вещества. Изменение цвета соответствует таблице цветов, поставляемой с тест-полосками. Это быстрый, простой и недорогой метод тестирования, но у него есть некоторые недостатки. Например, «грязный» цвет почвы может испачкать тест-полоски и затруднить их чтение. Кроме того, цветовосприятие является субъективным, что приводит к противоречиям. Также тест-полоски обладают разрешением только 0.5 единиц pH, что означает получение лишь приблизительных результатов.

Наборы химических тестов

Химические тест-наборы похожи на тест-полоски своей простотой и дешевизной, однако также имеют ряд недостатков. Поскольку метод основан на цветовом восприятии, то показания также могут быть субъективными.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Разрешение тест-наборов составляет диапазон между 1 и 0.5 pH, и это означает, что вам нужно купить множество наборов для тестирования различных типов почвы, или при первичном тестировании нового участка. Кроме того, количество проводимых тестов ограничено составом реагентов. Как правило, одного набора хватает на 1-10 измерений. И, наконец, утилизация многих химикатов может создать проблему, так как не все они могут быть вылиты в обычную канализацию.

Цифровые карманные тестеры

Карманные тестеры pH почвы – это цифровые портативные измерительные приборы, в которых для измерений используется pH-электрод, интегрированный в прочный корпус тестера и обеспечивающий гораздо большую точность, чем тест-наборы или полоски. Результаты измерений отображаются на ЖК-экране. Для дополнительной уверенности в стабилизации значений выбирайте тестеры с индикатором стабильности. С карманным тестером вам больше не нужно беспокоиться о субъективности тестов. Многие из них также имеют гораздо более высокое разрешение и точность: как правило, между 0.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр 1 и 0.01 единиц рН. Они управляются одной-двумя кнопками и легко применяются в полевых условиях. Некоторые тестеры водонепроницаемы или имеют прочные корпуса, что позволяет проводить испытания во влажной среде. Некоторые тестеры почвы также имеют автоматическую температурную компенсацию, функцию, которая позволяет устройству исправлять ошибку влияния температуры на показания.

Удобные карманные инструменты требуют немного больше опыта в работе и должного уходе. Вам понадобятся специальные растворы для калибровки, увлажнения и очистки электрода.

Портативные измерители pH почвы

Портативные тестеры – это следующее «поколение» измерителей рН почвы, удобный способ получить лабораторную точность при полевых испытаниях. Портативные pH метры немного больше карманных, но зато предлагают множество функций, от многопараметрического тестирования до регистрации данных.

Все портативные pH метры имеют АТС и обладают разрешением до 0.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр 001 единиц рН. Это повышает точность показаний. Также некоторые из этих измерителей способны предоставлять возможности для подробного анализа и включают дату, время, результаты калибровки и т. д., что придаёт показаниям системность. Некоторые обладают также встроенной функцией диагностики электродов, а чтобы не заблудиться в изобилии функций, можно воспользоваться кнопкой HELP. На рынке также существуют отдельные электроды, которые напрямую без корпуса подключаются к смартфону или планшету без проводов. Это обеспечит точность портативных измерителей, и при этом меньшие габариты. Для ухода, хранения и калибровки вам также понадобятся специальные решения.

Факторы, влияющие на рН почвы

Наиболее распространенными факторами влияния на рН почву являются климат и погода, другие растения в этой местности, pH воды, используемой для полива, тип почвы, вид используемых вами удобрений и наличие питательных веществ.

Диапазоны pH почвы, наиболее подходящие для некоторых растений

В более кислом грунте, как правило, хорошо произрастают яблони (pH 5-6.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр 5), картофель (4.5-6) и орхидеи (pH 4.5-5.5). Растения, предпочитающие щелочь – это акация и ореховые деревья (рН 6-8). Чтобы определить наилучший pH для ваших нужд, проведите небольшое исследование типа растений, которые вы хотите вырастить. Естественная почва обычно имеет pH от 4 до 8. Если pH вашей почвы не соответствует оптимальному диапазону растений, вам нужно обработать почву. Популярными вариантами лечения излишней кислотности являются известь, карбонат кальция и измельченная яичная скорлупа. Если почва слишком щелочная, то можно добавить гипс, сульфат железа, серную кислоту или хлорид кальция.

Снизить уровень pH может помочь частое орошение почвы. Однако будьте осторожны, чтобы не поливать растения чрезмерно, если обработка почвы происходит на засаженной территории. Это может привести к возникновению заболеваний, а питательные вещества могут быть разбавлены или смыты.

Как определить кислотность почвы самостоятельно с помощью лакмусовой бумаги

Самый простой и быстрый способ проверить уровень pH почвы — использовать универсальную лакмусовую бумагу.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Лакмусовую бумагу можно купить в аптеке или магазине химии. Чтобы выполнить измерение, образец почвы, взятый на участке, помещают в чистый стеклянный сосуд, затем его заливают дистиллированной водой и перемешивают.

Благодаря этому решению измеритель кислотности почвы Biopon является единственным надежным прибором для измерения pH почвы на основе лакмусовой бумаги, доступный по низкой цене.

После этого лакмусовая бумага помещается в сосуд и приклеивается к его стенке. Примерно через 30 секунд бумага должна сменить цвет. Сравнивая цвет бумаги со шкалой, включенной в набор, мы можем определить, какой является pH почвы на нашем участке: кислотной, щелочной или нейтральной.

Однако в случае измерений с лакмусовой бумагой существует высокий риск того, что полученный на бумаге цвет будет плохо виден. Эта проблема была решена с помощью набора для измерения pH почвы BIOPON, который недавно стал доступен в садовых магазинах.

В комплект входят до 4 индикаторных полей разных цветов.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр После теста набор из 4 показателей сравнивается со сравнительной шкалой. В результате, риск путаницы практически исключается (измерение достоверно, когда все 4 цвета на индикаторной бумаге совпадают и в сравнительной шкале). Измерение проводится с точностью до целой единицы pH.

Измерение pH грунта с помощью кислотомера с жидкостью Hellig

Способы определения кислотности почвы бывают самые разнообразные. Например, более точный метод измерения pH почвы — это кислотный измеритель почвы. Простой измеритель кислотности почвы, предназначенный для самостоятельных измерений pH в домашних условиях, можно купить в большинстве садовых магазинов. Это многоразовый и очень простой в использовании прибор.

В комплект входит жидкость Hellig. Измерение pH почвы с помощью кислотного измерителя производится путем помещения небольшого количества почвы в желоб, который залит жидкостью Hellig. Через несколько минут жидкость меняет цвет, а затем ее необходимо сравнить с цветовой шкалой, чтобы определить рН субстрата.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

Этот метод позволяет оценить уровень pH почвы с точностью примерно до 0,5 единиц pH. Однако иногда у вас могут возникнуть проблемы с точной настройкой цвета по сравнительной шкале. По этой причине описанный выше кислотный измеритель Biopon с 4-цветными индикаторными полосками, который также значительно дешевле, кажется более надежным.

Анализ кислотности при помощи прибора

Точные измерения кислотности почвы производят с помощью высокочувствительных приборов (pH-метров) в агрохимических лабораториях.

Замечено, что почвы от среднекислых до слабокислых предпочитают рододендроны, от среднекислых до близко к нейтральным — картофель, тыква, подсолнечник, пастернак, щавель, дыня, кукуруза, земляника, крыжовник, вишня, слива, яблоня, субтропические плодовые культуры, гортензия метельчатая; от слабокислых до нейтральных — большинство сортов роз; от слабокислых до нейтральных — лилии; от близко к нейтральным до нейтральных — томаты, огурцы, редис, кабачки, капусты — брюссельская и листовая, чеснок, лук-порей, лук-шалот, шнитт-лук, свекла, мускатная дыня, фасоль, репа, баклажаны, цикорий, арония, абрикос, виноград, черная смородина, сирень, хризантема; нейтральные — крокусы; от близко к нейтральным до слабощелочных — свекла кормовая, морковь, репчатый лук, кочанная и цветная капуста, салат, петрушка, спаржа, сельдерей, артишок, тюльпан.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

Adver 220

Новинки гибридных конденсаторов: преимущества технологии

Как изготовить рН-метр для гидропоники своими руками

Изготовить индикатор очень просто. Нарезанную капусту отваривают в воде, а затем тщательно процеживают через несколько слоев марли. Процеживать отвар нужно несколько раз, после каждого процеживания марлю необходимо хорошо прополаскивать в чистой проточной воде. Когда в отваре не останется никаких частичек, и он будет чистым, можно считать процеживание оконченным.

Теперь нужно взять бумагу и нарезать на полоски. Размер полосок может быть самым разным, главное, чтобы ими было удобно пользоваться. Теперь эти полоски нужно поместить в остуженный и процеженный капустный отвар, в котором они должны находиться около 4-5 часов, чтобы полностью пропитаться. По окончании этой процедуры полоски извлекают и просушивают. Все, самодельный индикатор рН для гидропоники своими руками готов к использованию, можно тестировать питательный раствор.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

С помощью пипетки каплю раствора помещают на полоску индикатора и следят за изменением цвета полоски-теста. Оптимальный вариант — светло-лиловый цвет полоски (см. рисунок). Если она окрасилась в такой цвет, то волноваться не о чем — рН раствора находится в пределах 5,5-6.

Тест рН метра для гидропоники своими руками

Чтобы убедиться, что наш индикатор работает правильно, можно измерить рН разных жидкостей, которые есть на каждой кухне. Например, рН уксуса —2,0; апельсинового сока — 3,0; томатного сока — 4,0; обычной воды из-под крана — 7,0.

Разумеется, такой рН-метр не покажет кислотность питательного раствора абсолютно точно, но все же с точностью до 0,5 измерения сделать можно, а для многих культур такие измерения можно считать удовлетворительными.

Если же требуются более точные показатели, то придется разориться на приборы контроля.

Простой самодельный pH-метр

Для механизации определения степени закисленности почвы участка несложно изготовить простейший pH-индикатор.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Он состоит из медной трубки длиной 60-80 см и прибора от бытового магнитофона, показывающего уровень записи (например, индикатор М 4762). Ток отключения у него 230-280 микроампер. Подойдут и другие приборы с близкими параметрами. На конце медной трубки вырезают два треугольных сегмента. Образовавшиеся два треугольных «зуба» соединяют свободными концами. Получается заостренный щуп, который будет легко входить в землю. Места соединения «зубьев» можно паять. Возле заостренного конца трубки вдоль нее наклеивается полоска изолирующего материала, а на нее — цинковая пластинка размером 60 x 8 мм (рис. 1).

Цинк с медью составляют вместе гальваноэлектрический элемент. Химическое воздействие кислой или щелочной почвы будет индуцировать в нем ток, который отклонит стрелку прибора в ту или иную сторону. Медную трубку и цинковую пластинку соединяют проводами с выводами (цинк — минус, медь — плюс). Распилив медную трубку и отогнув образовавшиеся пластины в виде полочки, приклеивают (или привинчивают) к ним прибор.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

Опускают щуп прибора в питьевую воду. Если стрелка отклонится в ту или иную сторону, методом подбора дополнительного сопротивления возвращают ее в централь-нос положение, условно считая, что вода нейтральна.

Воткнув прибор в почву в том месте, где растет мокрица, отмечают отклонение прибора в «кислую» сторону. По степени отклонения стрелки в ту или иную сторону со временем можно научиться более или менее точно «ставить диагноз» слабо- и сильнокислым, щелочным и нейтральным почвам.

Пример для Espruino

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из серии Espruino, например, Iskra JS.

Схема устройства

  1. Подключите измерительный pH-щуп к плате обработки сигнала.
  2. Выберите один из вариантов коммуникации:

    1. Подключите датчик кислотности жидкости к аналоговому пину A0 платформы Iskra JS. Для коммуникации понадобятся соединительные провода «мама-папа».
    2. Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Iskra JS методом бутерброда.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.
    3. С Troyka Slot Shield провода не понадобятся вовсе.

Исходный код

Прошейте платформу Iskra JS скриптом, приведённым ниже.

troyka-ph-sensor-example-espruino-read-data.js
// Коэффициент для вычисления pH var calibrationFactor = 5.3 // Назначаем пин для подключения датчика var pinSensor = A0 // Выводим показания датчика каждую секунду setInterval(function() { // Считываем аналоговое значение с датчика кислотности жидкости var adcSensor = analogRead(pinSensor) // Переводим данные сенсора в напряжение var voltageSensor = adcSensor * 3.3 // Конвертируем напряжение в концентрацию pH var pHSensor = voltageSensor * calibrationFactor // Выводим данные в консоль print('Voltage:', voltageSensor.toFixed(2), 'V', 'Value:', pHSensor.toFixed(2), 'pH') }, 1000)

После загрузки скрипта, в консоль будут выводиться текущие показания кислотности жидкости.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

Пример для Raspberry Pi

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим одноплатные компьютеры Raspberry Pi, например, Raspberry Pi 4.

Программная настройка

  1. Заведите Raspberry Pi

  2. Настройте плату расширения Troyka Cap

Исходный код

Запустите на малине скрипт, приведённый ниже.

troyka-ph-sensor-example-raspberry-pi-read-data.py
# Библиотека для работы со временем и задержками import time # Библиотека для работы с расширителем портов GPIO Expander на плате Troyka Cap import gpioexp # Создаём объект для работы с расширителем портов exp = gpioexp.gpioexp() # Пин к которому подключен pH-датчик # Любой пин GPIO платы расширения Troyka Cap pinSensor = 3 # Коэффициент для вычисления pH calibrationFactor = 5.3 while True: # Считываем аналоговое значение с датчика кислотности жидкости adcSensor = exp.analogRead(pinSensor) # Переводим данные сенсора в напряжение voltageSensor = adcSensor * 3.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр 3 # Конвертируем напряжение в концентрацию pH pHSensor = voltageSensor * calibrationFactor # Выводим показания датчика в консоль print('Voltage: ', voltageSensor, ' pH', 'Value: ', pHSensor, ' pH') # Ждём 1000 мс time.sleep(1)

После загрузки скрипта, в консоль малины будут выводиться текущие показания кислотности жидкости.

Элементы платы

Датчик кислотности жидкости состоит из измерительного pH-щупа и платы обработки сигнала.

Измерительные электроды

Для контакта с жидкостью на щупе сенсора расположены два электрода, которые необходимо опустить в измеряемую жидкость для считывания концентрации кислотности.

Разъём подключения pH-щупа

Измерительный щуп подключается к плате управления через BNC-разъём Female и Male соответственно.

ОУ для обработки сигнала

На плате расположена схема, которая усиливает электрохимическую разность потенциалов, создаваемую на щупе тестируемым электролитом. Ключевыми элементами схемы являются два операционных усилителя:

  • CA3140AMZ включен по схеме интегрирующего усилителя, для фиксирования сигнала на некотором интервале времени.Метр ph своими руками: Самодельный электронный pH-метр

  • TL081BCD усиливает выходной сигнал для последующего считывания внешними контроллерами.

Troyka-контакты

Датчик подключается к управляющей электронике через три провода.

  • Сигнальный (S) — выходной сигнал сенсора. Подключите к аналоговому пину микроконтроллера. Напряжение на выходе датчика прямо пропорционально уровню pH. Диапазон выходного напряжения: 0–4 В при питании 5 В и 0–2,6 В при питании 3,3 В.

  • Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.

  • Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.

Старинный способ проверки почвы на кислотность

Интересно, что еще в июльском номере журнала «Хуторское хозяйство» за 1917 год была дана такая рекомендация по определению кислотности почвы на участке.

«Налить в стакан 2/3 дистиллированной или дождевой воды, всыпать чайную ложку испытуемой почвы и влить ложку нашатырного спирта. Смесь размещать. Когда почва осядет и раствор останется неокрашенным, значит, почва не кислая. Если же жидкость окрасится в бурый или черный цвет, то почва кислая и к ней необходимо прибавить известь. Степень интенсивности окраски будет зависеть от содержания кислоты в почве. Способ этот дает хорошие яркие показания лишь при высоком содержании органических веществ в почве. Он основан на том, что перегной почвы нерастворим о аммиаке, если он связан с достаточным количеством извести, и наоборот, легко растворяется при отсутствии ее».

Уход за pH-электродом для тестирования почвы

Правильный уход и обслуживание вашего pH электрода имеет важное значение. Соответствующий уход за электродами продлит срок его службы. Три основные концепции обслуживания электродов – это их регулярная очистка, частая калибровка и правильное хранение.

Правильное хранение

Правильное хранение электрода в первую очередь означает правильное увлажнение – постоянное содержание электрода в специальном растворе для хранения. Хранение в других жидкостях, таких как дистиллированная или деионизированная вода, может повредить стеклянную колбу и вызвать медленный отклик и неточные показания pH.

Повреждение электрода, вызванное его неправильным хранением, может быть восстановлено в многоразовом электроде путём его заполнения свежим электролитом, а затем повторной гидратацией в растворе для хранения.

Итак, какой бы сложной ни была ваша почва, тестирование рН не должно представлять затруднений. Ведь варианты измерения pH столь же разнообразны, как и различные типы почв, и теперь, прочитав эту статью, вы сможете без особого труда выбрать тот, который наилучшим образом подходит именно вам.

Частая калибровка

Калибровка электрода даст наибольшую точность при тестировании pH. Она поможет исправить ваш электрод, так как его отклик со временем меняется из-за старения и других факторов. Важно откалибровать датчик по крайней мере до двух точек pH, которые соответствуют ожидаемому значению pH. Брекетинг означает простую калибровку по одной точке pH ниже ожидаемого диапазона и по одной точку pH выше него (например, если ожидаемое значение pH составляет 8.6, то следует использовать буферы pH 7 и 10).

Для калибровки ополосните электрод дистиллированной водой, разорвите одноразовый пакет с раствором, войдите в режим калибровки на вашем рН метре и окуните датчик в пакет. Дайте показаниям стабилизироваться и оцените результат калибровки. Затем выньте и снова промойте электрод и повторите эти шаги для других буферов рН. По окончании процесса выйдите из режима калибровки. Если используется бутылка с раствором, то перелейте часть его в чистый стакан, поместите туда магнитную мешалку и перемешивайте буфер во время измерения.

Каждый раз для новой калибровки рекомендовано использовать новые pH буферы. Это гарантирует точность результатов.

Регулярная чистка

При тестировании pH почвы важно правильно очистить pH электрод, так как почва может засорить соединение. Если почва застряла на электроде, не вытирайте её, а вместо этого промойте электрод дистиллированной водой. Если это не помогло, то замочите его в чистящем растворе, специально разработанном для чистки отложений почвы или гумуса.

Очистка электрода обеспечит максимальную эффективность и точность при измерении pH. После использования очищающего раствора электрод следует поместить в раствор для хранения не менее, чем на один час, прежде чем использовать его снова. Чистящие растворы доступны в одноразовых пакетах, а также бутылках. Чтобы очистить электрод, заполните ёмкость деионизированной или дистиллированной водой, прополосните ею электрод и осторожно встряхните его, чтобы удалить остатки воды. Электрод готов к использованию или хранению. Для более глубокой очистки (при необходимости) промойте датчик дистиллированной водой и поместите в чистящий раствор для отложений почвы или гумуса, как минимум, на 15 минут, а затем выньте и промойте дистиллированной водой и поместите в раствор для хранения не менее чем на час, прежде чем использовать его снова.

Народный способ определения кислотности почвы

Есть простой, однако не худший метод, доступный любому. Готовят пробу почвы, и просеянную часть ее засыпают до второго деления бутылочки, из которой кормят грудных детей. Заливают водой до пятого деления и всыпают половину чайной ложки порошкообразного мела.

Сразу после этого на горлышко надевают плотно скатанную соску (чтобы внутри не было воздуха). Упругая соска тотчас развернется, но останется плоской, со слипшимися стенками. Бутылочку оборачивают тканью, оберегая от тепла, и энергично встряхивают 3-5 мин. При взаимодействии мела с почвенными кислотами образуется углекислый газ. Давление внутри бутылочки возрастает, и соска понемногу наполняется. При слабой кислотности она расправится незначительно: чем выше кислотность, тем больше соска приобретает первоначальную форму.

Определение кислотности почвы в домашних условиях с помощью уксуса и соды

Существует также быстрый способ в домашних условиях определить pH почвы. Для этого вам понадобится уксус и пищевая сода. Это не будет точным измерением, но оно позволит приблизительно определить уровень pH почвы.

А вы знаете что даже сорняки помогают определить кислотность почвы, как определить по сорнякам примерный pH почвы мы расскажем в следующий раз.

Это измерение заключается в отборе проб почвы в две банки и их заливке водой (предпочтительно дистиллированной). Почва должна быть тщательно перемешана, чтобы создать мутный раствор. Затем вылейте пищевую соду в одну банку и добавьте немного уксуса в другую. Если после добавления соды раствор начинает пениться, это означает, что почва кислотная. Однако, если после добавления уксуса вы услышите шипение и появятся пузырьки, это означает, что почва является щелочной. Если после добавления уксуса и пищевой соды реакции не будет, это будет означать, что почва нейтральная.

Вот такие простые способы существуют как узнать кислотность почвы на участке народными средствами.

Источники

  • https://xn—-7sbabfc9cl.xn--p1ai/blog/post/38-izmerenie-ph-pochvy-
  • https://zen.yandex.ru/media/vsady_rai/opredeliaem-kislotnost-pochvy-v-domashnih-usloviiah-5-proverennyh-sposobov-5c7ab882edb03a00b370fcb8
  • https://5sotok.com/uchastok/3-yekspress-analiz-kislotnosti-pochvy.html
  • https://forum.cxem.net/index.php?/topic/198267-%D1%80%D0%BD-%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%87%D0%B8%D0%BA-%D1%81-%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%BC-%D0%B2%D1%8B%D1%85%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BC/
  • https://agrodom.com/advice/gidroponika-svoimi-rukami-rn-metr/
  • http://wiki.amperka.ru/products:troyka-ph-sensor

[свернуть]

Посоветуйте бюджетный вариант кондуктомера и pH-метра — Measuring instruments and sensors, agrochemical laboratories

By

BKB

Новые разработки компактных датчиков (сенсорных устройств, англ. sensor), а также повсеместное распространение беспроводного доступа (GSM, Bluetooth, Wi-Fi, LoRaWAN, Zigbee и других) дали возможность исследователям получать данные с невозможной ранее пространственно-временной детализацией, а технический прогресс существенно удешевил использование этих устройств и технологий. Существенное увеличение детализации собираемых данных даёт новые возможности для их научного анализа и визуализации.

Визуализация – это способ представления информации в виде оптического изображения, удобного для восприятия человеком. Научная визуализация переводит результаты научных исследований, выраженные в численной форме, в визуальные образы. Нередко без применения средств визуального представления вообще трудно себе представить, что же на самом деле происходит в изучаемой области. Особенно, если некоторое явление (процесс) изменяется и в пространстве, и во времени!

Я полагаю, что все слышали о точном (координатном) земледелии в открытом грунте. Данная технология требует принимать во внимание неоднородность почвы и климатических условий в пределах одного поля. Для выявление и оценки этих неоднородностей используются разнообразные мобильные датчики, сопряжённые с системой глобального позиционирования (GPS или ГЛОНАСС), и специальные геоинформационные системы (ГИС) для агрономов и менеджеров. Координатная привязка участков поля, например, даёт возможность сохранять результаты агрохимического анализа почвы в виде детальной электронной карты. Собранные данные продуктивно используются для планирования посева, расчёта норм внесения удобрений и средств защиты растений, более точного предсказания урожайности и финансового планирования.

Так вот – в защищённом грунте подобных возможностей для выявления неоднородности микроклимата несравнимо больше! Покрытие сетью стационарных датчиков в теплице куда более плотное, чем на любом поле, можно контролировать большинство физических параметров воздушной среды и субстрата, и при том учитывать функционал управляющих устройств (отопительная система, термоэкраны, фрамуги, вентиляторы).

Эта тема представляется как «ответвление» от популярной темы форума «Алгоритмы управления факторами роста растений в защищённом грунте. Отраслевые цифровые платформы» (https://greentalk.ru/topic/123/). Обсуждение во многом будет связано со следующими материалами.
♦ Новая платформа Hoogendoorn Analytics для анализа данных (https://www.hoogendoorn.nl/en/2018/new-data-analysis-platform-hoogendoorn-analytics-introduced-at-greentech/).
♦ Рекламно-информационная брошюра Hoogendoorn «Новый уровень выращивания на основе данных» (https://www.hoogendoorn.nl/ru/whitepapers/), исправленный и отредактированный перевод.
♦ Тема «IIVO – новая система управления теплицей от Hoogendoorn Growth Management» (https://greentalk.ru/topic/22122/).
♦ Тема «Влияние высоты теплицы на параметры микроклимата» (https://greentalk.ru/topic/6008/), о неравномерности микроклимата по горизонтали и вертикали в современных высоких теплицах.
♦ Тема «Голландские инновации для контроля температуры в теплице» (https://greentalk.ru/topic/9260/).
♦ Тема «Замечательные вебинары о выращивании культуры огурца при 100% LED-досвечивании» (https://greentalk.ru/topic/19736/).
♦ Тема «Автономные датчики микроклимата теплиц от компании 30MHZ» (https://greentalk.ru/topic/20484/).
♦ Беспроводные датчики Yookr для защищённого грунта (https://yookr.org/dashboard/).
♦ Беспроводные датчики Aranet для защищённого грунта (https://aranet.com/products/?filtertag=horticulture, https://aranet.com/case-study-wireless-monitoring-in-getlini-greenhouse/).
♦ Как добиться повышения урожайности с помощью беспроводных технологий (https://www.hortidaily.com/article/9302038/how-to-achieve-yield-increase-with-wireless-technologies/).
 

ТОП 10 ошибок при измерениях PH

Ошибка №1: Хранение электрода в сухом состоянии

Многие новички считают, что сухое хранение рН электрода будет дольше поддерживать его работоспособность. Чувствительное стекло электрода состоит из трех стеклянных слоев: гидратированного слоя внешнего стеклянного геля, сухого среднего слоя и гидратированного внутреннего слоя. Гидратированные слои отвечают за чувствительность электрода, необходимую для обнаружения изменений рН, в то время как высушивание сильно уменьшает эту чувствительность, что, в свою очередь, приводит к увеличению времени отклика прибора и неправильным значениям. К счастью, в большинстве случаев высушенный электрод можно оживить, погрузив его в специальный раствор для хранения, как минимум, на один час. После этого вы можете откалибровать электрод и вернуться к тестированию.

Ошибка №2: Очистка чувствительного стекла

Вы хотите, чтобы ваше pH-чувствительное стекло было приятным и чистым для следующего измерения, поэтому вы тщательно протираете электрод бумажным полотенцем. Однако это может вызвать проблемы гораздо большие, нежели пересыхание электрода. Чтобы понять проблему, важно знать, как работает рН электрод. Он посылает напряжение на ваш прибор, основанное на качестве измеряемого рН образца. Между тем, протирание поверхности электрода может вызвать статический заряд (вспомните, что будет, если протереть воздушный шарик, а затем поднести его к волосам). Этот заряд мешает получению точных показаний. Поэтому вместо протирания стекла просто промойте электрод дистиллированной или деионизированной водой. При необходимости можно промокнуть его бумажным полотенцем без ворса, чтобы удалить лишнюю влагу, но будьте осторожны, не протирайте поверхность стекла.

Ошибка №3: Хранение электрода в воде

Если раствор для хранения заканчивается, многие, надеясь поддержать гидратацию электрода, используют деионизированную воду. Это создаёт большую проблему. Деионизированная вода практически не содержит ионов, между тем, ионами наполнен электрод, который при погружении в свободный от ионов раствор, отдаёт ему свои ионы. Так, со временем большинство ионов покидают электрод, что делает его бесполезным. Стекло также приходит в негодность намного быстрее в водной среде.

Если вы столкнулись с электродом, хранящимся в деионизированной или дистиллированной воде, немедленно замените её на раствор для хранения. Затем откалибруйте электрод перед началом следующих измерений.

Ошибка №4: Пренебрегание очисткой электрода

Очистка электрода так же важна, как и калибровка, когда речь идёт о достижении точных результатов pH. Это связано с тем, что осадки измеряемых сред – например, жиры и масла в пищевых продуктах – образующиеся на электроде, покрывают его чувствительное стекло. В результате вместе с образцом вы будете измерять эти отложения. Время отклика прибора также замедляется. Вы даже можете зафиксировать «стабильное» значение, однако оно с каждым новым измерением будет всё меньше похоже на реальное. Так может произойти, даже если электрод выглядит чистым, тонкое масляное покрытие или окалину вы не заметите.

Лучшим способом очистки электрода является использование специально разработанного очищающего раствора для рН-электродов, в идеале – именно того, который разработан специально для конкретной модели электрода.

Ошибка №5: Ошибки калибровки

Как часто калибровать электрод – это вопрос серьёзный. Также многие не знают, какие буферные растворы следует использовать для конкретных электродов. Поэтому зачастую пользователи полностью отказываются от калибровки. Но, к счастью, на все эти вопросы модно найти ответ, зная принципы калибровки.

Согласно уравнению Нернста, для рН-электродов значение mV при рН 7 равно 0 мВ (нейтральное), а наклон/угол составляет 59.16 мВ. Это означает, что теоретически электрод изменит свой выход на 59.16 мВ для каждой единицы рН (например, pH 6 до pH 7 будет составлять 59.16 мВ/рН), но только теоретически, поскольку электроды с возрастом меняют свой угол. На практике электрод может вести себя немного иначе (например, наклон 58.2 мВ и смещение 8 мВ). Калибровка это компенсирует, определяя фактический наклон и смещение вашего электрода, используя известные буферы. Для достижения наилучших результатов вы должны убедиться, что калибровка осуществляется с участием буферов, «копирующих» ваш образец. Буфер pH 7 всегда должен быть включен в калибровку для отладки «нейтральной» точки. Это значит, что если ваш образец имеет рН 8.6, следует использовать для калибровки растворы рН 7 и pH 10.

Что же касается частоты калибровки, она зависит от того, насколько высокая точность необходима вам для измерений. Если допустимо закрыть глаза на небольшую погрешность, то ежедневная калибровка не является необходимостью, но по-прежнему настоятельно рекомендуется.

Ошибка №6: неправильный выбор электрода

Не все pH-электроды «одинаково полезны», а даже с наилучшей техникой не будет гарантии получения качественных измерений. Это связано с тем, что некоторые электроды лучше других подходят для определенных применений. Использование «неправильных» электродов может приводить к увеличению времени отклика и сокращению срока службы электродов.

Рассмотрим стандартный электрод pH. Он рассчитан для широкого спектра применений, однако он идеален не для всех образцов. Проблемы возникают, когда рН измеряется в полутвёрдых и твёрдых средах, а также в растворах с твёрдыми взвешенными частицами – например, вино, сточные воды, продукты питания. Образцы с низким содержанием ионов – например, питьевая вода – также могут создавать проблемы с временем отклика и стабильностью измерений. В таких случаях лучше всего использовать электрод, наилучшим образом подходящий для конкретных образцов. Например, конические сенсорные электроды с открытыми переходами позволяют напрямую измерять твердые и полутвёрдые образцы, устраняя необходимость суспензии. Электроды с несколькими керамическими соединениями позволяют электролиту быстрее диффундировать в образец, что обеспечивает наибольшую стабильность при измерении рН образцов с низкой проводимостью.

Ошибка №7: слишком туго завинченная крышка отверстия для заполнения электрода

Большинство современных рН-электродов конструктивно являются двумя электродами в одном: чувствительным электродом и эталонным электродом. Для эталонного требуется медленный, но устойчивый поток электролита из электрода и в раствор. Между тем, когда крышка отверстия для заполнения электрода плотно прикручена, электролит не может легко диффундировать из электрода и в раствор. Это приводит к неустойчивому чтению рН образцов, которое не может стабилизироваться в течение обычного промежутка времени. К счастью, исправить эту ошибку можно, просто ослабив или сняв крышку заливной горловины.

Ошибка №8: Низкий уровень заполнения электролита

Если вы не пополняете электролит время от времени, то его недостаточный уровень может повредить измерениям. Поток электролита из эталонного электрода позволяет в конечном итоге принимать значение mV от pH электрода и преобразовывать его в соответствующее значение pH. Поэтому убедитесь, что ваш электрод пополнен электролитом. Уровень заливки должен составлять менее полудюйма по отношению к крышке заливного отверстия.

Ошибка №9: Недостаточное погружение электрода в образец

Многие думают, что для измерения рН достаточно, чтобы электрод коснулся образца. Однако реальность заключается в том, что измерительная и эталонная части должны быть полностью погружены в измеряемый раствор. Датчик pH работает, потому что чувствительное стекло взаимодействует с образцом и производит напряжение, которое сравнивается с эталонным электродом, стабильным во всех образцах. Без контакта с образцом хотя бы одной из этих частей вся измерительная система оказывается неполной, что приводит к ошибочным значениям.

Проблемы с погружением легко корректируются путем добавления в ёмкость для измерений достаточного количества пробы.

Ошибка №10: Использование старого или устаревшего электрода

Так же, как и любое оборудование, электроды необходимо периодически заменять. Ведь по мере того, как возраст электродов увеличивается, чувствительная часть стекла разрушается и становится менее отзывчивой, чем когда она была новой. В конце концов, ваш электрод перестанет адекватно реагировать на изменения pH.

Существуют некоторые значения, зная которые можно сделать выводы о правильности функционирования электрода – например, уже упомянутые наклон и смещение. Эти цифры могут быть определены во время калибровки.

Смещение – это просто отсчет mV в буфере pH 7, а наклон – это изменение mV на единицу pH. На многих метрах эти значения можно просмотреть автоматически. Нормально функционирующие электроды имеют наклон между 85-105%, в то время как смещение должно укладываться в отрезок ± 30 мВ.

Впрочем, иногда, несмотря на все усилия, электрод по-прежнему не работает так, как вам бы хотелось. Это означает, что электрод устарел и пришло время его заменить.

По материалам статьи Дэйва Масулли , выпускника Колледжа Род-Айленда, обладателя ученой степени по химии и биологии, сотрудника Hanna Instruments. Среди главных увлечений Дэйва – научный анализ продуктов питания под чашечку хорошего кофе.

Калибровка и Уход за Вашим рН метром

Будь то почва, вода или питательный раствор для гидропоники, измерения уровня рН является важным аспектом успешного садоводства и растениеводства.

Здоровый рост растений зависит от правильного синтеза идеальной среды для ваших фруктов, овощей и декоративных растений. В то время, как корректировка уровня рН в почве или воде может помочь растениям процветать, и напротив, неправильное значение уровня рН может привести к болезни или даже гибели.

Что такое рН?
PH это аббревиатура ‘potential of hydrogen’ (потенциал водорода), который определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН- и отражает степень кислотности или щелочности среды. Стандартная шкала уровня рН находится в пределах от 0 до 14, хотя эти уровни могут быть превышены. Чем выше рН, тем больше щелочность вещества. Ниже рН, тем больше кислотность. Уровень рН 7,0 является нейтральным уровнем.

Как можно измерить рН?
Хотя это и невозможно визуально определить уровень рН жидкости, рН почвы часто влияет на его цвет. Зеленый оттенок почвы, как правило, более щелочной, а желтый или оранжевый оттенки почвы имеют тенденцию быть более кислой. Почва рН может быть измерена с помощью рН метра, который специально предназначен для исследования грунтов или с помощью pH метра для жидкости по специально методике.

Уровень рН жидкости можно измерить с помощью реагентов, размещенных на бумажных тест-полосках или жидких каплях или с помощью цифрового измерителя рН. Тестирование с помощью реагента полосок или капельного теста включает использует метод соответствия цветов. Хотя они изначально недорогие, они в конечном итоге стоят дороже рН метра. Что еще более важно, полоски и капли имеют срок хранения, не обеспечивают высокой точности и соответствие цветов является неточным и спорным на практике методом. Например, большинство полос показывает увеличение рН с шагом 0,5. Поэтому при использовании рН-полоски, разница между 7,0 рН и рН 8,0 будет проводиться только два различных оттенка розового цвета. А как насчет примерно 7-10% людей, которые являются дальтониками? Цифровой измеритель рН, с другой стороны, обеспечивает отображение уровня рН на дисплей прибора, так что нет необходимости интерпретации: пользователь просто погружает pH метр в раствор и видит результат.

Важно отметить, что у pH метров для почвы и жидкости очень разные датчики и всегда должны быть соответствующим образом использованы.

Как работает рН метр?
Несмотря на различные типы электродов pH метров, начиная от недорогих карманных моделей до лабораторных, которые стоят десятки тысяч долларов, наиболее распространенным является стеклянная колба с встроенным сенсором. Электрод РН метра измеряет активность ионов водорода путем создания небольшого количества напряжения сенсора в колбе. pH метр затем преобразует напряжение в значение рН и отображает его на дисплее прибора.

Кроме того, многие цифровые измерители рН имеют встроенный термометр, который автоматически подстраивается под любые расхождения с базовой 77ºF (25°С). Эта функция вызывается автоматической компенсации температуры (ATC).

Что такое калибровка и зачем она нужна?
Калибровка сродни настройке, и так же, как и музыкальный инструмент, который должен настраиваться от времени до времени, научный прибор должен быть калиброван для достижения точных результатов тестирования.

Хотя некоторые люди могут иметь абсолютный слух и могут настраивать музыкальный инструмент без использования камертона, рН-метр должен быть калиброван правильно, сравнивая его с лабораторно сертифицированным стандартной точкой отсчета, более известной, как буферный калибровочный раствор. Буферные растворы являются жидкостью, но также могут быть приобретены в виде порошка для  смешивания с дистиллированной водой для создания свежего раствора в нужное время.

Любой научный прибор должен быть калиброван как можно ближе к уровню, который будет проверяться (измеряться). Если предполагается тестирование диапазона pH, то прибор должен быть откалиброван в середине этого диапазона. Например, если тестирование будет проводится в кислотных растворах, то рН-метр должен быть откалиброван значением рН 4,0 для достижения более точных результатов. Большинство вод попадают в диапазон от рН 6,0 до рН 8,0. Поэтому для проверки уровня рН воды, калибровки прибора занчением рН 7,0 будет достаточно. Три наиболее распространенных уровеня рН для калибровки 4,0, 7,0 и 10,0. Эти точки покрывают диапазон рН от 0 до 14, хотя существуют и другие значения точек калибровки уровня pH.

РН метры выпускаются с одно-, двух-, или трех-точечной калибровкой для получения точных результатов. Некоторые из pH метров могут быть откалиброваны по одной точке, но производители чаще всего рекомендуют по крайней мере две точки для калибровки для оптимального тестирования. Различия зависят от технологии производства прибора и используемого типа датчика.

Если у Вас есть буферный раствор (растворы) для калибровки рН метров, то сам процесс, как правило, является простым.
РН-метр, будь то аналоговый (стрелочный) или цифровой (отображает уровень рН на экране), будет оснащен аналоговой или цифровой калибровкой. Аналоговая калибровка производится с помощью небольшой отвертки для регулировки значения на дисплее, пока оно не совпадает со значением буферного раствора. Цифровая калибровка осуществляется нажатием стрелки вверх и вниз до значения, совпадающего со значением буферного раствора. Цифровой измеритель рН может иметь аналоговый метод калибровки.

Некоторые pH метры оснащены автоматической калибровкой, в этом случае прибор будет автоматически распознавать значения буферного раствора и калибровать себя к этой величине. На данный момент это самый простой способ калибровки, но важно, чтобы эти pH метры также имели и возможность ручной калибровки для тонкой настройки и / или устранения неисправностей.

Многие рН метры имеют заводскую калибровку и готовы к использованию прямо из упаковки. Тем не менее, заводскую калибровку следует рассматривать только для первоначального использования; калибровка может измениться во время транспортировки, и это также возможно, что заводской калибровки не может быть достаточно для ваших нужд. И как уже говорилось выше, все рН-метры должны быть откалиброваны пользователем.

Независимо от того, какой метод калибровки применяется в Вашем pH метре, всегда внимательно читайте инструкции вашего прибора и выполняйте калибровку в соответствии с рекомендациями производителя.

Для достижения наилучших результатов измерения рН метр должен быть калиброван:

При регулярном использовании, по крайней мере один раз в неделю
Если не используется, по крайней мере один раз в месяц
Если вы предполагаете, что показания некорректны
Если тестируются агрессивные жидкости (очень кислотные или очень щелочные)
Если тестируются жидкости в широком диапазоне измерения
После замены электрода

Как необходимо должным образом заботиться о pH метре?
Хотя существуют общие методы по уходу за рН метрами, для каждой марки и модели могут существовать свои собственные требования. Всегда следуйте инструкциям для Вашего pH метра и тогда Вы будете пользоваться им в течение более длительного времени и с меньшим количеством вопросов.

В дополнение к периодичной калибровки, правильный уход за рН электродом обеспечит его долгий срок службы и более точные результаты. Многие электроды рН метров состоят из стеклянной колбы с внутренним сенсором, которые должный содержаться с специальном растворе. При использовании портативного pH метра, раствор для хранения должен находится в защитном колпачке прибора. Не допускайте выливания этого раствора из колпачка… это действительно нужно! Для большинства электродов рН метров очень важно, чтобы он хранился во влажной среде соответствующего раствора для хранения.

Чтобы очистить большинства электродов рН метров достаточно промыть их в дистиллированной (деионизированной) воде. Стряхните лишнюю воду и верните его на хранение во влажную среду раствора для хранения. В случае измерения растворов, которые могут загрязнить поверхность электрода, используйте моющий раствор или даже оставьте электрод на некоторое длительное время в нем.

Посмотрите советы по очистке электродов pH и JDG метров.

Большинство электродов рН метра имеют срок службы примерно 1-2 года. Если вы столкнулись с нестабильными и некорректными измерениями и возникли трудности калибровки, это может быть время, чтобы заменить электрод (или ваш pH метр, если электрод не сменный).

Советы и рекомендации
Всегда внимательно читайте инструкцию перед использованием. Конечно, инструкции, могут быть скучными, но они смогут ответить на Ваши вопросы, и ответы на эти вопросы будут защищать ваши деньги, потраченные на покупку.
Всегда убеждайтесь в том, что Ваш рН метр откалиброван
Если в защитном колпачке Вашего портативного рН метра находится раствор для хранения, то желательно хранить его вертикально для более эффективного насыщения
Никогда не прикасайтесь к электроду: кожный жир влияет на показания и может даже повредить электрод рН метра
При проведении измерений и калибровки Всегда слегка помешивайте электрод в жидкости для избавления от вероятных воздушных пузырьков
Никогда не храните рН метр в условиях высокой температуры и влажности
Никогда не храните электрод рН метра в дистиллированной воде
РН метр является чувствительным научным прибором и всегда должен рассматриваться, как таковой.

Rob Samborn

Rob Samborn является директором по продажам и маркетингу компании HM Digital, Inc, производитель приборов для тестирования воды (в том числе рН и TDS метры).

* Как измерить степень кислотности (уровень pH) почвы с помощью pH метров для воды?

ВАЖНО. Электрод pH метра выполнен из стекла, поэтому необходимо соблюдать некоторую осторожность и аккуратность, чтобы его не повредить. Процедура в этот случае следующая. Необходимо смешать образец тестируемой почвы с дистилированной водой.

Для этого приготовьте чистую, сухую пластиковую емкость с крышкой. Для корректности результатов измерений Избегайте контакта почвы с руками или другими поверхностями возможного загрязнения образца. Удалите из почвы камешки и иные предметы, которые могут повредить стеклянный электрод pH метра.

Наполните пластиковую емкость почвой на 3/4 и добавьте дистилированную воду. Закройте емкость плотно крышкой и энергично встряхните несколько раз. Оставьте емкость постоять 7-10 минут для растворения солей почвы водой. Откройте крышку и поместите pH электрод в жидкость сверху почвы. Слегка помешивая, дождитесь стабилизации показаний на дисплее pH метра.

Проведение измерений уровня кислотности pH воды с помощью карманного электронного pH-метра:

как откалибровать калибровочным или буферным раствор в домашних условиях?

В садоводстве в последние несколько лет особую популярность получила гидропоника. В такой системе выращивания овощных, ягодных и плодовых культур уровень рН в почве, воде или питательном растворе стал играть важную роль, поскольку их эффективный рост и плодоношение зависят от синтеза питательных веществ и благоприятных природных условий. Корректно подобранный уровень рН может дать растениям дополнительные силы для лучшего процветания.

Как определить

РН (потенциал водорода) показывает степень кислотности и щелочности в воде или почве, т. е. соотношение количества ионов Н+ и ОН-. Для удобства определения разработана шкала от 0 до 14, показывающая, что чем выше показатель, тем более щелочная среда, чем ниже – кислотная. Нейтральным считается уровень в пределах 7.

Визуально определить такой показатель в воде невозможно, почву относительно выдает её цвет. Например, оттенки желтого или оранжевого свидетельствуют о кислотности почвы, зеленый – о щелочном уровне.

Однако такие показатели приблизительные, не определяющие точную степень рН. Это затрудняет расчет того, какое количество синтетических и минеральных питательных веществ для растений необходимо. Неправильное определение значения приведет к гибели или болезням растительных культур.

Чтобы избежать таких неприятных ситуаций, можно использовать электронный рН-метр. Такой прибор избавляет от необходимости приобретать лакмусовые бумажки для экспресс-теста и определять степень насыщенности розового цвета. Достаточно опустить его в воду, и на дисплее отобразиться уровень рН. Для жидкости и грунта используют разные приборы измерения: датчики по-разному определяют данный показатель.

Сегодня на рынке представлено довольно большое количество фирм-производителей такого точного научного оборудования (портативный, карманный, стационарный).

Если не стремитесь получать точные результаты, то китайские милливольтметры неплохо справляются со своей задачей, да и цена доступная.

Как правило, широко используется предмет для определения уровня рН именно в воде. Принцип работы прибора устроен просто: 2 электрода (индикаторный измерительный и электрод сравнения) опускаются в раствор, между которыми создается небольшой ток, измеряющий величину напряжения между ионами водорода. Показатель отображается на дисплее. Для такой нехитрой манипуляции достаточно нескольких секунд.

Зачем нужна калибровка

РН-метр относится к лабораторным приборам, требующим пристального внимания как в работе, так и в обслуживании. Калибровка – это своего рода настройка инструмента, который должен выдавать точные цифры. Электроды функционируют на основе уравнения Нернста (на наклоне и смещении), со временем они начинают менять или терять свои свойства, что приводит к искажению данных. Поэтому и требуется калибровка рН-метра.

Чем чаще производится калибровка, тем точнее итоговый результат. Для успешного измерения процедуру проводите с определенной периодичностью:

  • несколько раз в неделю при регулярном применении;
  • при некорректных показаниях;
  • после тестирования очень кислотных или щелочных жидкостей;
  • после тестирования жидкостей в широком диапазоне;
  • в случае замены электрода.

Как правильно настроить

Когда проводится калибровки pH-метра, допускается много ошибок. Перечислять их можно долго – рассмотрим 3 главных. Одна из распространенных – это использование дистиллированной воды. Многие считают её чистой, с нейтральным уровнем рН 7. В реальности это не так. На воздухе такая вода интенсивно начинает поглощать углекислый газ, и состав жидкости меняется, соответственно, меняется и показатель кислотности.

Ещё одна совершаемая ключевая ошибка – хранение буферных растворов на воздухе. Такие действия приводят к быстрой порче реагента. Неверным шагом является сохранять уже использованный раствор для следующей калибровки. Так зачастую заносится грязь, искажая последующие результаты.

Как же правильно настроить и проверить прибор? Новые рН-метры, приобретаемые в специализированных магазинах, уже с заводской калибровкой. Перед первым применением и после работы его нужно обязательно откалибровать. Прибор настолько чувствительный, что даже тряска во время транспортировки способна сбить настройки.

Прежде чем приступить к работе, измеритель должен быть настроен на тот диапазон, который будет исследоваться. Опытные специалисты отмечают 3 оптимальные отметки для измерения уровня рН: 4,0, 7,0 и 10,0. Эти точки максимально покрывают диапазон от 0 до 14, определяющий кислотность и щелочность среды.

Используемые буферные растворы всегда должны быть свежими. Лучше всего покупать их в виде порошка, разводить в дистиллированной воде, когда это необходимо. Для получения более полных и достоверных данных при последующих измерениях калибруйте прибор в 2–3 точках.

Буферные (калибровочные) растворы – это специальные водные составы со стандартным значением активности ионов водорода на основе солей многоосновных кислот. Жидкости выбираются в соответствии с требуемыми показателями. Если это щелочной, используйте буфер с рН 9,18, кислая – с рН 4,01, нейтральная – с рН 6,86.

Сам процесс калибровки не требует каких-либо специальных навыков. Процедура эта проста (даже в домашних условиях). Инструменту с аналоговой настройкой нужна отвертка, при помощи которой регулируются значения до совпадений показателей калибровочного раствора. На цифровых необходимо слегка надавить на стрелку до получения требуемого результата.

Производители научного прибора для облегчения работы оснастили рН-метры функцией самостоятельной калибровки, то есть приборы автоматически распознают данные жидкости и настраиваются самостоятельно. Безусловно, это удобно, но для гарантии лучше, чтобы имелась возможность регулировать настройки для устранения возможных неполадок и неточностей подручными средствами.

Правила ухода

Каким бы ни был рН-метр, правила ухода за ним описываются в приложенной к нему инструкции. Прежде чем приступать к работе, с правилами и техникой безопасности необходимо внимательно ознакомиться. Это точное оборудование, требующее серьёзного отношения в процессе эксплуатации и грамотного ухода. А именно:

  • поскольку при изготовлении прибора используется стекло, следует соблюдать определенную осторожность во время проведения измерительных работ и чистки оборудования;
  • рН-метр следует мыть в дистиллированной воде, которая должна полностью стечь, а прибор высохнуть;
  • при использовании его в агрессивной среде для чистки использовать специальные моющиеся средства;
  • электроды не следует трогать руками: это может его повредить и негативно отразиться на последующей работе оборудования;
  • в специальном колпачке рН-метра есть буферный раствор, предназначенный для его хранения – ни в коем случае не выливайте его, при хранении прибор должен находиться в вертикальном положении;
  • сама жидкость должна храниться в плотно закрытой таре в прохладном месте с температурой не выше 25 градусов, но не в холодильнике;
  • лабораторный предмет всегда должен быть почищен после работы и откалиброван перед использованием.

О процессе калибровки pH-метра можно посмотреть видео.

Дешевый электронный pH-метр DIY: 3 шага

pH-зонд измеряет pH как активность катионов водорода, окружающих тонкостенную стеклянную колбу на ее конце. мы будем делать это в двух частях.

стеклянный зонд pH
материалы:
1. маленькая тонкая стеклянная колба (например, колба с рождественским орнаментом, чем меньше, тем лучше)
2. немного эпоксидного клея
3. немного серебряной проволоки
4. немного отбеливателя
5 . некоторые пластиковые трубки (хорошо подходит пластиковая соломка)
6. Хлорид калия (содержится в виде соли с низким содержанием натрия и в витаминных капсулах)
7.Вода
8. немного уксуса

как это сделать:
1. Если вы используете рождественское украшение, вы должны убедиться, что вся краска соскоблена и полностью очищена, кипячением в отбеливателе в течение пары часов. Дайте остыть, аккуратно выньте и соскребите краску. Если его все еще трудно удалить, снова окуните его в отбеливатель и еще раз прокипятите. В конце концов все это оторвется. Затем это должно быть обусловлено. Сделайте это, замочив его в разбавленном растворе уксуса на пару часов, затем погрузив его в разбавленный раствор отбеливателя еще на пару часов, а затем ополоснув водой.Когда стеклянная колба не используется, она должна быть всегда влажной. Просто оставьте его в банке с водой.
2. Затем, чтобы сделать остальную часть зонда, используйте кусок пластмассовой трубки, стеклянной трубки или пластиковой соломинки (размер должен быть примерно равен размеру отверстия стеклянной колбы). Отрежьте трубку нужной длины и приклейте ее к открытому концу стеклянной колбы.
3. Чтобы сделать проволоку из хлористого серебра, просто окуните немного серебряной проволоки в отбеливатель на несколько часов (лучше на ночь). Вы заметите, что серебряная проволока стала коричневатой.Это покрытие из хлорида серебра (AgCl), которое образуется на поверхности проволоки.
4. Вставьте проволоку из хлорида серебра в зонд и заполните его насыщенным раствором хлорида калия (KCl). Чтобы приготовить насыщенный раствор, продолжайте растворять хлорид калия в воде, пока он не перестанет растворяться и у вас не останется несколько кристаллов KCl.
5. Затем закройте крышку пробирки резиновой пробкой, чтобы жидкость оставалась внутри.

электрод сравнения
материалы:
1. Кусок пластиковой трубки или соломинки
2.Серебряная проволока
3. Хлорид калия
4. Вода
5. Агар Агар (гелеобразное вещество, получаемое из водорослей, можно найти в супермаркете)

как это сделать:
1. Контрольный зонд также находится в контакте со средой представляет интерес через пористую мембрану (агар-агар), а не стекло. Стекло используется для измерения pH. электрод сравнения просто обеспечивает постоянное напряжение для измерения. В большинстве имеющихся в продаже электродов используются трубки из выкора.
2. Мембрана состоит из агар-агара и небольшого количества хлорида калия.
Для приготовления растворите немного агарового агара в растворе KCl. Отрежьте кусок пластиковой трубки, закройте один конец и окуните в горячий раствор. Дать остыть и застыть. Затем окуните небольшой кусочек ваты в хлорид серебра или раствор соли и вставьте его в трубку. Долейте оставшуюся часть пробирки раствором агара.
3. Аналогично датчику pH вставьте кусок проволоки из хлористого серебра по длине трубки, но над кусочком хлопка. Дайте ему немного постоять, и агар должен затвердеть. Тогда у вас есть функциональный электрод сравнения.

Создание простейшего возможного pH-метра • 66pacific.com

Создайте цифровой pH-метр, который можно использовать вместо дорогостоящего промышленного pH-метра.
метр или настольный ph-метр за небольшую часть стоимости.

Как работает pH-метр

Вы можете построить простой цифровой pH-метр с помощью недорогого операционного усилителя.
(«операционный усилитель») IC (микросхема TL082 с двойным полевым транзистором, входящая в комплект, стоимостью около 2 долларов.00), 2 батарейки, цифровой
вольтметр и зонд pH (у меня
Зонд марки Pinpoint, который я получил на Amazon.com примерно за 40 долларов).
(или любой другой операционный усилитель с высоким входным сопротивлением) работает как единое целое
буфер усиления между высоким импедансом датчика pH и цифровым мультиметром.

Принципиальная схема pH-метра

Вот простая принципиальная схема цепи pH-метра.Две 9-вольтовые батареи
запитать операционный усилитель с высоким входным сопротивлением, например TL082. Датчик pH
счетчика подключен к неинвертирующему входу. Выходное напряжение (V out),
который прямо пропорционален pH, считывается с помощью вольтметра.

Вид на схему pH-метра

Вот вид всей схемы pH-метра. IC монтируется непосредственно на BNC.
панельный разъем.

Графический вид pH-метра

Эта диаграмма показывает физическое расположение измерителя.
Цифровой
вольтметр подключен к земле и контактам 6 и 7 операционного усилителя, которые
закорочены вместе. В этой схеме контакты 1, 2 и 3 микросхемы не используются.

Крупным планом

Эта схема pH-метра настолько мала и настолько проста, что не требуется никакой монтажной платы.В этом прототипе микросхема припаяна непосредственно к разъему панели BNC.

Калибровка и использование pH-метра

Теоретически,
зонд pH производит около 59 милливольт (мВ) на единицу pH, а при pH 7 (нейтральный
pH) зонд выдает 0 вольт.Кислый pH вызывает отрицательное напряжение. Основные pH производят
положительный pH. Например, показанная здесь система показывает +7,6 мВ с закороченными входами.
(из-за ошибки входного смещения операционного усилителя). С датчиком в калибровке pH 7.01
буфер, напряжение +4,6 мВ. С калибровочным буфером pH 4,00 выходное напряжение
составляет 168,8 мВ. Это дает диапазон 168,8 — 4,6 = 164,2 мВ для 3,01 единиц pH, или
54,55 мВ на единицу pH.

Если, например, я измеряю 100 мВ, pH будет 100 мВ / 54.55 мВ = 1,83 единиц pH
от 7,01, поэтому я вычитаю 1,83 из 7,01 для pH 5,18. Создание графика или
программирование калькулятора для выполнения арифметических операций делает процесс определения pH
просто, если не так просто, как считывание с дисплея настольного pH-метра.

Графическое изображение результатов

Вот график pH и напряжения, полученный при калибровке описанной здесь установки.

Схема pH для Arduino

Наконец, что еще проще, если вы ищете способ подключения датчика pH напрямую
в Arduino без создания собственной схемы, вы можете купить полный комплект для разработки pH для Arduino с датчиком pH, калибровкой
растворы и схему pH-Stamp примерно за 100 долларов.PH-Stamp, который вы также можете купить отдельно, является полным
Система мониторинга pH, которая позволяет точно контролировать pH без необходимости
добавьте в свой дизайн любые дополнительные схемы или компоненты. Связь с
pH-Stamp выполняется с помощью 11 простых команд. Он обеспечивает показания научного уровня
к любой встроенной системе, имеющей интерфейс подключения RS232 (размах напряжения 0-VCC,
не +/- 12 вольт).

pH-метр Arduino — Hackster.io

В этом проекте мы будем делать настольный pH-метр, используя аналоговую схему pH Gravity и датчик от Atlas Scientific и Arduino Uno. Показания будут отображаться на жидкокристаллическом дисплее (LCD).

Примечание:

— Этот счетчик был разработан на компьютере под управлением Windows. На Mac не тестировался.

— Корпус не является водонепроницаемым.

Шаг 1: Подготовка корпуса

Безопасность: Не забывайте проявлять осторожность при обращении с инструментами / механизмами и носить надлежащее защитное снаряжение, такое как очки, перчатки и респираторы.

Используемый корпус представляет собой корпус из АБС-пластика. Его необходимо модифицировать для pH-метра.

Вырезанное отверстие для ЖК-дисплея

a) ЖК-дисплей размещается в верхней части (крышке) корпуса. Отцентрируйте прямоугольник 98×40 мм на крышке.

b) Поместите деталь в тиски и просверлите 3.Контрольное отверстие 2 мм (1/8 дюйма) в выделенном прямоугольнике.

c) Используйте это контрольное отверстие в качестве начальной точки для сверла для резки гипсокартона 3,2 мм (1/8 дюйма). Поскольку это небольшая работа, мы будем использовать сверло на ручном сверле, а не на станке для резки гипсокартона. Работайте с внутренней стороной прямоугольника, а не с линиями, так как это может быть немного затруднительно при прямом резании этим сверлом на сверле.

d) Затем с помощью ручного файла удалите излишки материала и сформируйте прямоугольник до необходимого размера.

Вырезанные отверстия для разъема BNC и портов Arduino

Отверстия для разъема BNC и портов Arduino находятся сбоку в нижней части корпуса.

a) Используя размеры, указанные ниже, отметьте центральную точку круга и контуры двух прямоугольников.

б) Вставьте деталь в тиски и прорежьте отверстия. Круглое отверстие делается с помощью сверл. Прямоугольные сделаны в соответствии с той же процедурой, что и отверстие для ЖК-дисплея.

Установите опорную пластину для установки компонентов

Опорная пластина используется для установки Arduino, датчика pH и мини-макета. Используется акриловый лист толщиной 3,2 мм.

a) Используя ленточную пилу, отрежьте акриловый лист до размеров 135×62,5 мм.

b) Отметьте позиции для четырех отверстий, как показано ниже. Просверлите отверстия диаметром 2,38 мм (3/32 дюйма). Зенковайте отверстия на одной стороне пластины на глубину 3 мм и диаметр 4,4 мм (11/64 дюйма). Это необходимо для того, чтобы при установке винтов для удержания стоек оставалась плоская нижняя поверхность.

c) Прикрепите 11-миллиметровые стойки с помощью прилагаемых винтов. Датчик pH поставляется с 4 стойками и винтами. Используйте два из них для Arduino.

Шаг 2: Установите электронику в корпус

a) Вставьте опорную пластину в нижнюю часть корпуса. Удерживать винтами или горячим клеем.

b) Установите датчик pH на опорную плиту. Закрепите на стойках винтами.

c) Установите Arduino Uno на опорную пластину. Закрепите на стойках винтами.

d) Добавьте мини-макетную плату на основание.

e) Припаяйте контакты заголовка к ЖК-дисплею (контакты входят в комплект). Вставьте ЖК-дисплей в верхнюю часть корпуса и используйте немного горячего клея, чтобы удерживать экран на месте.

Шаг 3: Соедините электронику вместе

Подключите компоненты, показанные на схеме выше.

Используйте миниатюрную макетную плату для 1 кОм и 220 Ом, а также для распределения контактов 5 В и заземления Arduino.

Два резистора используются для настройки контрастности экрана.

Паспорта

Гравитационный датчик pH, датчик pH

Шаг 4: Завершение сборки

После завершения электромонтажа:

a) Соедините верхнюю и нижнюю части корпуса с помощью прилагаемых винтов.

б) Подключите датчик к разъему BNC.

Шаг 5: Загрузите код в Arduino Uno

Код этого проекта использует настроенные библиотеки и файлы заголовков. Вам нужно будет добавить их в вашу Arduino IDE, чтобы использовать код. Приведенные ниже шаги включают процесс внесения этого дополнения в среду IDE.

a) Подключите Arduino к компьютеру и откройте IDE. IDE можно загрузить по этой ССЫЛКЕ, если у вас ее нет. Перейдите в Инструменты -> Плата -> Выберите Arduino / Genuino Uno.Перейдите в Инструменты -> Порт -> выберите порт, к которому подключен Arduino.

б) Добавить библиотеку жидкокристаллического дисплея: в среде IDE выберите «Скетч» -> «Включить библиотеку» -> «Управление библиотеками». В строке поиска Менеджера библиотеки введите «жидкий кристалл». Ищите пакет под названием «LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit». Он может быть установлен, а может и не быть. Если нет, выберите пакет и нажмите «Установить».

c) Добавьте библиотеку датчиков силы тяжести Atlas: Загрузите zip-файл по следующей ССЫЛКЕ.Файл будет сохранен как «Atlas_gravity.zip». В среде IDE перейдите в Sketch -> Включить библиотеку -> Добавить .ZIP Library. Найдите файл «Atlas_gravity.zip» и выберите его, чтобы добавить.

d) Затем мы должны добавить код для pH-метра. Скопируйте код из этой ССЫЛКИ на рабочую панель IDE.

e) Скомпилируйте и загрузите код в Arduino.

f) Показания pH будут отображаться на ЖК-дисплее. Вы также можете просмотреть показания на последовательном мониторе. Чтобы открыть монитор последовательного порта, перейдите в Инструменты -> Монитор последовательного порта или нажмите Ctrl + Shift + M на клавиатуре.Установите скорость передачи 9600 и выберите «Возврат каретки».

Шаг 6. Калибровка датчика pH

Примечание. Если вы планируете использовать внешний источник питания для Arduino, подключите его к Arduino перед выполнением калибровки. Это обеспечит правильную установку опорных уровней, что поможет в правильной калибровке.

Этот pH-метр можно откалибровать для калибровки по одной, двум или трем точкам. Требуются стандартные буферные растворы (pH 4, 7 и 10)

Последовательный монитор используется для процесса калибровки.Пользователь сможет наблюдать постепенное изменение показаний по мере их стабилизации и отправлять соответствующие команды.

Данные калибровки хранятся в EEPROM Arduino.

Команды калибровки

Нижняя точка: калибровка, 4

Средняя точка: калибровка, 7

Высокая точка: калибровка, 10

Четкая калибровка: калибровка, очистка

Шаги

a) Снимите емкость для замачивания и промойте зонд pH.

б) Налейте немного раствора с pH 4 в чашку.Убедитесь, что этого достаточно, чтобы покрыть чувствительную область зонда.

c) Поместите зонд в чашку и перемешайте, чтобы удалить захваченный воздух. Наблюдайте за показаниями на серийном мониторе. Оставьте зонд в растворе до тех пор, пока показания не стабилизируются (небольшое перемещение от одного показания к другому является нормальным)

d) После того, как показания стабилизируются, введите команду cal, 4 в серийный монитор. На этом калибровка до pH 4 завершена.

Повторите шаги a-d для pH7 и ph20. Не забудьте промыть зонд при переходе к другим буферным растворам.

А как насчет температурной компенсации?

Датчик, используемый в этом проекте, имеет точность +/- 0,2%. PH-метр будет работать с этой точностью в диапазоне температур 7–46 ° C. За пределами этого диапазона измеритель необходимо будет модифицировать для компенсации температуры. Примечание. Датчик pH может работать в диапазоне от 1 до 60 ° C.

DIY pH-метр — Sparky’s Widgets

DIY pH-метр

Описание проекта

На выставке Maker Faire 2013 я хотел очень просто продемонстрировать использование некоторых из моих виджетов.Я подумал, что одним из лучших способов было бы создать портативный pH-метр, аналогичный тому, который коммерчески доступен с моими досками LeoPhi. Я решил взять несколько частей, которые у меня лежали, и создать автономный портативный измеритель с перезаряжаемой батареей. Я не думаю, что на рынке есть что-то подобное, и у меня есть масса вопросов об этом и о том, как их сделать, так что без дальнейших задержек. Как сделать портативный pH-метр своими руками!

Я просто хотел добавить пару обновлений и опубликовать свой исходный код для запуска версии OLED после нескольких запросов, которые, как мне кажется, было бы хорошей идеей отправить его на github.Устройство по-прежнему работает стабильно, LeoPhi в стандартном режиме работы потребляет всего 30 мА, а при постоянном включении его может работать более 12 часов. Я добавил простой индикатор заряда батареи и некоторые другие улучшения, чтобы сделать использование лучше. В целом это хороший проект, и я думаю, что буду еще дорабатывать и превращать его в комплект. Полная разбивка кода внизу.

[путь к репо = ”SparkysWidgets / DIYpHMeterFW”]

Что внутри

Не слишком много, это ключ, я использую свою доску LeoPhi, чтобы управлять всем!

Эти сборки действительно просты, в основе всего лежит LeoPhi, который управляет всем, я также решил использовать повышающий преобразователь и батарею LiPo от Sparkfun для всего этого.Хотя я мог использовать батарею отдельно, Vref АЦП всегда будет меняться, и я не могу сделать крутой трюк и контролировать напряжение батареи, чтобы оценить заряд. Добавив повышающий преобразователь, я получил источник питания 5 В и Vref, таким образом, я мог подключиться к батарее V + с помощью вывода АЦП 🙂 В первой сборке я использовал простой ЖК-дисплей 4 × 20 Char, в основном это были просто детали, которые у меня были валяется. В довершение всего я добавил выключатель питания и одну кнопку для калибровки.

Как видите, в этом действительно не так много всего, извините за крысиное гнездо 🙂 Теперь рассмотрим некоторые детали более подробно!

LeoPhi

Крупный план интерфейса датчика pH LeoPhi Arduino, все основные цифровые и аналоговые порты разбиты на части, что упрощает создание pH-метров своими руками!

В основе всего лежит устройство LeoPhi.Я в основном проектировал LeoPhi по этой причине, чтобы иметь возможность создавать с его помощью программируемые счетчики. Разбив ключевые цифровые и аналоговые «порты» Arduino, подключить ЖК-дисплеи и датчики к LeoPhi очень легко. Наличие 2 последовательных портов (Serial — это USB, а Serial1 — в заголовках) позволяет вам использовать дополнительные контакты или также иметь модуль Wi-Fi / xbee / BLE, но все еще можно заряжать и программировать через USB. Классный пример: благодаря встроенной поддержке CDC через загрузчик Leonardo вы также можете подключить LeoPhi прямо через USB к маршрутизатору TP-703n и по-прежнему иметь доступ к порту или контактам Serial1, одновременно получая доступ к LeoPhi через интерфейс RESTful! При некотором планировании корпуса, RGB-светодиод также может быть выведен для индикации!

Питание от аккумулятора

Используя питание от аккумулятора, мы уменьшаем вероятность ошибок контура заземления и шума контура от других датчиков!

Я хочу использовать шину 5 В для основного источника питания, так как она всего 3.7v LiPo Мне понадобится повышающий преобразователь. Хотя технически я мог бы использовать это для непосредственного питания LeoPhi, Vref аналогового входа будет медленно уменьшаться по мере разряда батареи. Также, если мы используем повышающий преобразователь, мы можем считывать вывод V + батареи напрямую с помощью вывода АЦП и получить приблизительное представление о заряде! Я получил преобразователь Boost и несколько этих батарей от моих друзей в SparkFun!

Все, что я сделал, это добавил стандартный штекер на батарею в разъемах. Это дает мне еще одно заземление, и я могу снимать напряжение батареи прямо отсюда.Здесь есть предостережение, так как вывод АЦП, с которого мы считываем напряжение, также будет иметь побочный эффект питания устройства в некоторых из моих тестов, я обнаружил, что он может даже включать дисплей. Поскольку я хотел иметь возможность переключаться из состояния зарядки в состояние работы, я решил использовать переключатель DPDT и также переключить вывод V + на АЦП.

Хотя это что-то вроде крысиного гнезда, переключатель просто меняет батарею с зарядки на выход 5 В и наоборот, другая часть отключает АЦП в режиме зарядки, мы не хотим, чтобы повышающий преобразователь работал во время зарядки. , Думаю батарейки бы очень огорчили! Кнопка подключается к входу, и мы выполняем некоторую диагностику программного обеспечения, это простой конечный автомат, и используем кнопку для изменения состояний (Cal7, Cal4, Info dump и Run).

Подготовьте корпус

Здесь немного, но куча грязных порезов, извините тех, кто надрывает задницы в проектах по упаковке

Чтобы закончить это, я просто сделал несколько черновых вырезов для ЖК-дисплея и одного для порта USB. Я использую настенное зарядное устройство для iPhone для зарядки аккумуляторов, вы также можете записывать данные через порт USB! Я оставлю большую часть экрана и частей корпуса на усмотрение людей, я ожидаю увидеть несколько потрясающих сборок, поэтому, пожалуйста, дайте мне знать, если у вас есть такая !!

Конечно, это некрасиво, но это работает, и для прототипа, который я построил менее чем за час, я бы сказал, неплохо (эй, мне нужно получить ЧПУ, чтобы я мог делать лучшие корпуса), особенно с использованием универсального ножа.Кроме еще одной плохой работы с чемоданом, все, что ему нужно, это застегнуть и зарядить!

Как это работает

Неплохо, я впечатлен тем, насколько легко откалибровать и использовать

Вау, на самом деле он довольно прост в использовании и отлично работает, я думал, что это будет удобно, но я обнаружил, что использую его везде, где могу. Одним из побочных эффектов является довольно быстрая разрядка аккумулятора благодаря большому ЖК-дисплею с разрешением 20 × 4. На этом этапе я хотел начать использовать OLED, поэтому я взял потрясающий цветной OLED от 4D-систем.(Чувак, этот экран действительно великолепен, изображение просто не передает его должным образом!), но об этом позже. Прототип портативного pH-метра работает достаточно хорошо, и я хочу его улучшить.

Лучший экран, меньший корпус

Я подумал, что один из способов улучшить общую сборку — это уменьшить корпус

Я решил уменьшить корпус и попытаться уменьшить форм-фактор, чтобы OLED-экран 96×96 пикселей смотрелся прямо на лицевой стороне корпуса. Находясь в JB Saunders, я нашел идеальный маленький футляр и решил использовать его для этой части сборки.Одним из побочных эффектов было то, что из-за противостояния было очень трудно установить LeoPhiV2, поэтому я откопал старую версию V1 и заставил ее работать.

Чемодан оказался действительно идеального размера, он был меньше, и в него было бы несколько сложно уместить все. Крысиное гнездо внутри очень похоже на более раннюю сборку, только более компактное, поэтому я не буду показывать все остальные части. к тому же корпус и экран такие же. Давайте подробнее рассмотрим OLED-экран. Эта штука потрясающая, цвета такие красивые и четкие, что на фотографиях трудно показать, насколько она великолепна.Я решил воспользоваться этим и добавить немного цвета, когда pH выходит за пределы диапазона, он будет показывать значение pH красным (то же самое с напряжением батареи) и желтым, когда немного вне диапазона. используя такой экран, вы можете передать тонну информации на таком маленьком пространстве. Придется больше работать с экранами 4D-систем, особенно с OLED! В целом вторая сборка великолепна, батареи хватает на очень долгое время, и вы можете получить много информации, просто взглянув на нее, некоторые улучшения, которые я бы сделал, — это добавить модуль BLE, чтобы можно было читать с телефонов или данные журнала и т.д. версия на одной плате, подходящая для поликорпуса, была бы потрясающей!

Трудно сказать, но эти цветные OLED-светодиоды сексуальны !!!!

У OLED-экранов также потрясающие углы обзора, я настоятельно рекомендую всем, кто собирается создавать проекты с экранами, изучать OLED-дисплеи.И в таких вещах вы не сможете превзойти системы 4D, которые могут работать с Arduino из коробки. Я надеюсь, что всем это пригодится!

[git: sourcecode_cpp @ https: //github.com/SparkysWidgets/DIYpHMeterFW/blob/master/DIYpHMeterOLED.ino]

pH-метр Arduino — Arduino Project Hub

В этом проекте мы будем делать настольный pH-метр, используя аналоговую схему pH Gravity и датчик от Atlas Scientific и Arduino Uno. Показания будут отображаться на жидкокристаллическом дисплее (LCD).

Примечание:

— Этот счетчик был разработан на компьютере под управлением Windows. На Mac не тестировался.

— Корпус не является водонепроницаемым.

Шаг 1: Подготовка корпуса

Безопасность: Не забывайте проявлять осторожность при обращении с инструментами / механизмами и носить надлежащее защитное снаряжение, такое как очки, перчатки и респираторы.

Используемый корпус представляет собой корпус из АБС-пластика. Его необходимо модифицировать для pH-метра.

Вырезанное отверстие для ЖК-дисплея

a) ЖК-дисплей размещается в верхней части (крышке) корпуса.Отцентрируйте прямоугольник 98×40 мм на крышке.

b) Поместите деталь в тиски и просверлите пилотное отверстие 3,2 мм (1/8 дюйма) в отмеченном прямоугольнике.

c) Используйте это пилотное отверстие в качестве начальной точки для 3,2 мм (1 / 8 дюймов) режущий инструмент для гипсокартона. Поскольку это небольшая работа, мы будем использовать сверло на ручном сверле, а не на станке для резки гипсокартона. Работайте с внутренней стороной прямоугольника, а не с линиями, так как это может быть немного затруднительно при прямом резании этим сверлом на сверле.

d) Затем с помощью ручного файла удалите излишки материала и сформируйте прямоугольник до необходимого размера.

Вырезанные отверстия для разъема BNC и портов Arduino

Отверстия для разъема BNC и портов Arduino находятся сбоку в нижней части корпуса.

a) Используя размеры, указанные ниже, отметьте центральную точку круга и контуры двух прямоугольников.

б) Вставьте деталь в тиски и прорежьте отверстия. Круглое отверстие делается с помощью сверл. Прямоугольные сделаны в соответствии с той же процедурой, что и отверстие для ЖК-дисплея.

Установите опорную пластину для установки компонентов

Опорная пластина используется для установки Arduino, датчика pH и мини-макета. Используется акриловый лист толщиной 3,2 мм.

a) Используя ленточную пилу, отрежьте акриловый лист до размеров 135×62,5 мм.

b) Отметьте позиции для четырех отверстий, как показано ниже. Просверлите отверстия диаметром 2,38 мм (3/32 дюйма). Зенковайте отверстия на одной стороне пластины до глубины 3 мм и диаметра 4,4 мм (11/64 дюйма). Это необходимо для того, чтобы при установке винтов для удержания стоек оставалась плоская нижняя поверхность.

c) Прикрепите 11-миллиметровые стойки с помощью прилагаемых винтов. Датчик pH поставляется с 4 стойками и винтами. Используйте два из них для Arduino.

Шаг 2: Установите электронику в корпус

a) Вставьте опорную пластину в нижнюю часть корпуса. Удерживать винтами или горячим клеем.

b) Установите датчик pH на опорную плиту. Закрепите на стойках винтами.

c) Установите Arduino Uno на опорную пластину. Закрепите на стойках винтами.

d) Добавьте мини-макетную плату на основание.

e) Припаяйте контакты заголовка к ЖК-дисплею (контакты входят в комплект). Вставьте ЖК-дисплей в верхнюю часть корпуса и используйте немного горячего клея, чтобы удерживать экран на месте.

Шаг 3. Соедините электронику вместе

Соедините компоненты, показанные на схеме выше.

Используйте миниатюрную макетную плату для 1 кОм и 220 Ом, а также для распределения контактов 5 В и заземления Arduino.

Два резистора используются для настройки контрастности экрана.

Таблицы данных

Гравитационный датчик pH, датчик pH

Шаг 4: Завершение сборки

После завершения электромонтажа:

a) Соедините верхнюю и нижнюю части корпуса с помощью прилагаемых винтов.

б) Подключите датчик к разъему BNC.

Шаг 5: Загрузите код в Arduino Uno

В коде этого проекта используются настроенные библиотеки и файлы заголовков. Вам нужно будет добавить их в вашу Arduino IDE, чтобы использовать код. Приведенные ниже шаги включают процесс внесения этого дополнения в среду IDE.

a) Подключите Arduino к компьютеру и откройте IDE. IDE можно загрузить по этой ССЫЛКЕ, если у вас ее нет. Перейдите в Инструменты -> Плата -> Выберите Arduino / Genuino Uno.Перейдите в Инструменты -> Порт -> выберите порт, к которому подключен Arduino.

б) Добавить библиотеку жидкокристаллического дисплея: в среде IDE выберите «Скетч» -> «Включить библиотеку» -> «Управление библиотеками». В строке поиска Менеджера библиотеки введите «жидкий кристалл». Ищите пакет под названием «LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit». Он может быть установлен, а может и не быть. Если нет, выберите пакет и нажмите «Установить».

c) Добавьте библиотеку датчиков силы тяжести Atlas: Загрузите zip-файл по следующей ССЫЛКЕ.Файл будет сохранен как «Atlas_gravity.zip». В среде IDE перейдите в Sketch -> Включить библиотеку -> Добавить .ZIP Library. Найдите файл «Atlas_gravity.zip» и выберите его, чтобы добавить.

d) Затем мы должны добавить код для pH-метра. Скопируйте код из этой ССЫЛКИ на рабочую панель IDE.

e) Скомпилируйте и загрузите код в Arduino.

f) Показания pH будут отображаться на ЖК-дисплее. Вы также можете просмотреть показания на последовательном мониторе. Чтобы открыть монитор последовательного порта, перейдите в Инструменты -> Монитор последовательного порта или нажмите Ctrl + Shift + M на клавиатуре.Установите скорость передачи 9600 и выберите «Возврат каретки».

Шаг 6. Калибровка датчика pH

Примечание. Если вы планируете использовать внешний источник питания для Arduino, подключите его к Arduino перед выполнением калибровки. Это обеспечит правильную установку опорных уровней, что поможет в правильной калибровке.

Этот pH-метр можно откалибровать для калибровки по одной, двум или трем точкам. Требуются стандартные буферные растворы (pH 4, 7 и 10)

Последовательный монитор используется для процесса калибровки.Пользователь сможет наблюдать постепенное изменение показаний по мере их стабилизации и отправлять соответствующие команды.

Данные калибровки хранятся в EEPROM Arduino.

Команды калибровки

Нижняя точка: калибровка, 4

Средняя точка: калибровка, 7

Высокая точка: калибровка, 10

Четкая калибровка: калибровка, очистка

Шаги

a) Снимите емкость для замачивания и промойте зонд pH.

б) Налейте немного раствора с pH 4 в чашку.Убедитесь, что этого достаточно, чтобы покрыть чувствительную область зонда.

c) Поместите зонд в чашку и перемешайте, чтобы удалить захваченный воздух. Наблюдайте за показаниями на серийном мониторе. Оставьте зонд в растворе до тех пор, пока показания не стабилизируются (небольшое перемещение от одного показания к другому является нормальным)

d) После того, как показания стабилизируются, введите команду cal, 4 в серийный монитор. На этом калибровка до pH 4 завершена.

Повторите шаги a-d для pH7 и ph20. Не забудьте промыть зонд при переходе к другим буферным растворам.

А как насчет температурной компенсации?

Датчик, используемый в этом проекте, имеет точность +/- 0,2%. PH-метр будет работать с этой точностью в диапазоне температур 7–46 ° C. За пределами этого диапазона измеритель необходимо будет модифицировать для компенсации температуры. Примечание. Датчик pH может работать в диапазоне от 1 до 60 ° C.

Гравитация: Комплект датчика / измерителя pH Arduino

Вы можете проверить последнюю версию — Gravity: Analog pH Sensor / Meter Kit V2 для удовлетворения ваших требований и Руководство по выбору датчика жидкости, чтобы лучше познакомиться с нашей серией датчиков жидкости.Вам нужно измерить качество воды и другие параметры, но у вас нет недорогого pH-метра? Сложно использовать с Arduino? Аналоговый pH-метр DFRobot, специально разработанный для контроллеров Arduino, имеет удобный и практичный разъем «Gravity» и множество функций. Мгновенное подключение к зонду Arduino для измерения pH при ± 0,1 pH (25 ℃). Для большинства любителей этот большой диапазон точности и низкая стоимость делают его отличным инструментом для биоробототехники и других проектов! Он имеет светодиод, который работает как индикатор питания, разъем BNC и Ph3.0 сенсорный интерфейс. Чтобы использовать его, просто подключите датчик pH к разъему BND и подключите интерфейс Ph3.0 к аналоговому входному порту любого контроллера Arduino. Если предварительно запрограммировать, вы легко получите значение pH. Поставляется в компактном пластиковом ящике с пеной для удобного мобильного хранения.

Создайте собственное устройство для измерения pH или станцию ​​мониторинга воды для ваших резервуаров с водой. Этот и другие наши датчики воды могут стать лучшим устройством для контроля воды. Используйте его для аквапоники, аквариумов или других материалов, требующих измерения.

Это лабораторный зонд, его нельзя слишком долго погружать в жидкость. Вы можете проверить здесь весь комплект аналогового датчика / измерителя pH для Arduino или запасной промышленный зонд в качестве замены

Что такое pH?

«pH означает мощность водорода, которая является мерой концентрации ионов водорода в организме. Общая шкала pH составляет от 1 до 14, 7 считаются нейтральными. Считается, что pH менее 7 является кислым, а растворы с pH более 7 — щелочными или щелочными.”

Arduino и измерение pH в соответствии с датчиком DFROBOT SEN0161 (pH-метр)

Датчик ph Arduino, как работают датчики ph, применение измерителя pH, калибровка датчика pH


PH SENSOR

Ика Озера

Примечание: Буферные растворы не включены.
После того, как вы получили посылку! Вы можете найти белые частицы на защитной пене, которая является кристаллизацией KCl из крышки.Пожалуйста, не беспокойтесь о кристаллизации в упаковочной коробке, это нормально. На самом деле, из-за ограничения транспортировки жидкости, мы вылили раствор KCL3N в крышку, небольшая кристаллизация в упаковочной коробке должна вытекать из остатка. В любом случае, как только вы получили зонд, вы должны хранить его в растворе KCL3N, вы не можете оставлять его в сухом месте.

Наука своими руками: Ученые создают светодиодный фотометр, который может измерять pH морской воды с точностью до 0.01, менее чем за 50 долларов США

Бо Ян, Марк К. Пацавас, Роберт Х. Бирн, Цзянь Ма, Измерения pH морской воды в полевых условиях: самодельный фотометр с точностью до 0,01 единицы, Морская химия, Том 160, 20 марта 2014 г., страницы 75-81, ISSN 0304 -4203, http://dx.doi.org/10.1016/j.marchem.2014.01.005.

В начальной школе вы могли измерять pH с помощью полоски, но это работает только для пресной воды. Вы не можете измерить pH морской воды с помощью полосок, потому что соль мешает индикатору.Вы можете измерить pH природных вод с соленостью более ~ 5 (вода в устьях рек, мангровых болотах и ​​некоторых озерах) с помощью стандартного водородно-хлоридно-серебряного электрода после калибровки электрода с использованием буферных растворов морской воды. Стоимость простых портативных устройств составляет от 100 до 200 долларов. Однако точность и точность для этих устройств ограничены.

Поскольку за последние несколько лет подкисление океана и устьев рек привлекло внимание ученых и политиков, необходимость разработки рентабельных и точных методов мониторинга химического состава наших побережий и океанов становится все более важной.Фонд X-PRIZE Foundation предлагает вознаграждение в размере 1 миллиона долларов изобретателям, которые могут создать экономичный инструмент, способный точно измерять pH, индикатор кислотности океана. Этот приз не зря: стоимость датчика pH, который можно использовать в полевых условиях для научных исследований, составляет от 8 500 до 6 000 долларов. Настольные pH-метры, которые используются в лаборатории, варьируются от 200 до 1000 долларов.

По мере того, как стоимость оборудования упала, а движение за открытый исходный код набрало обороты, наблюдается рост проектов DIY, использующих оборудование и программное обеспечение с открытым исходным кодом.Похоже, что движение за открытый исходный код уже захватило интересы ученых в области материаловедения. Такое применение оборудования было бы особенно полезно для лабораторий или организаций по мониторингу окружающей среды с ограниченным финансированием.

Янг и его коллеги из Университета Южной Флориды разработали портативный светодиодный фотометр, который производит измерения pH с точностью до 0,01 единицы ультрасовременных спектрофотометрических измерений (современная модель, использованная в этом исследовании, стоит около 6000 долларов. ) и имеет точность +/-.002. Все детали, использованные для сборки инструмента, можно найти в Интернете, а их общая стоимость составляет ~ 50 долларов США, включая доставку. Чтобы проверить достоверность измерений, Ян сравнил результаты измерений светодиодного фотометра и настольного спектрофотометра лабораторных и полевых образцов.

Как работает этот метод для измерения pH?

  • Создайте светодиодный фотометр (шаги описаны в публикации с открытым исходным кодом)
  • Используйте прибор, чтобы определить, «сколько» света поглощается вашим образцом по сравнению с эталоном.
  • Используйте значения измерения для расчета pH

Используя спектрофотометрический метод, вы определяете pH образца морской воды, измеряя интенсивность светового луча, проходящего через образец после добавления индикаторного красителя. Вы используете длину волны, чтобы определить интенсивность света. Этот подход работает, потому что каждая форма индикатора (краситель) поглощает энергию (свет) на определенной длине волны, и ее изменение называется спектром поглощения. Ваша цель — определить длину волны, на которой поглощение является наибольшим, известную как длина волны максимального поглощения.

В этом исследовании ученые использовали индикатор сульфонефталеина под названием мета-крезоловый пурпурный. В приведенном ниже уравнении индикатор представлен как «I», а концентрация ионов водорода (которая используется для определения pH) показана как H + .

HI

(водн.) = H + (водн.) + I 2-

Когда вы смешиваете индикатор и образец, ионы водорода в образце объединяются с индикатором с образованием HI . Сначала вы измеряете оптическую плотность вашего индикатора I 2-.Затем вы добавляете известный объем красителя в образец морской воды и измеряете его оптическую плотность. Используя соотношение измерений индикатора и морской воды, вы получите «Rb». «Rb» можно использовать в уравнении для определения pH.

Rb = (длина волны максимальной абсорбции индикатора x абсорбция индикатора) / (длина волны максимальной абсорбции образца, смешанного с индикатором, x абсорбция образца, смешанного с индикатором).

Значения, которые вы получаете от светодиодного фотометра, используются для расчета Rb.Если вы проводите измерения впервые, вам необходимо провести калибровку. По словам Янга, это нужно сделать только один раз. Измерьте соленость и температуру ваших образцов (в этом исследовании Ян использовал цифровой термометр и ручку солености). Вы делаете линейную аппроксимацию своих значений Rb, это калибровочная кривая. После этого вы исправляете значения Rb по калибровочной кривой.

Рис. 1: Слева. На этой диаграмме показаны максимальные длины волн светодиодных ламп по сравнению с поглощением кислотной и основной форм индикатора (мета-крезоловый пурпурный) от частей, используемых в этом исследовании.Максимум пиков должен выровняться. Справа — калибровочная кривая, полученная с помощью светодиодного фотометра. Rb — значение, полученное с помощью устройства, Rn получено с помощью поправки, использованной в Lui et al., 2011 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3103190/#eq18).

Используйте значения Rn, солености и температуры в простом уравнении, показанном в статье Янга, для определения pH.

Рисунок 2: Настройка светодиодного фотометра. Буровая установка размером 90x90x100 миллиметров достаточно мала, чтобы поместиться в коробке из-под обуви.

Ян и его коллеги предоставляют исходный код для отображения значений длины волны и поглощения на светодиодном мониторе устройства в разделе дополнительных материалов (см. Ниже). Язык Arduino основан на C / C ++.

Результаты: точность метода

Точность измерений pH будет зависеть от 1) качества буферов, используемых для построения калибровочной кривой, 2) качества и возраста индикаторного красителя, 3) качества оборудования и 4) точности вашей температуры. и измерения солености.Большинство из этих требований являются стандартными при измерении pH с помощью других устройств, таких как электрод. В этом исследовании добавлено требование, согласно которому светодиодные лампы, используемые в фотометре, должны излучать свет с интенсивностью, которую может поглотить образец. Янг и его коллеги определили точность прибора, сравнив его измерения pH с измерениями, сделанными Agilent 8453, узкополосным настольным спектрофотометром (обозначенным как pH t (N)).

Рис. 3. Слева. Разница между pH светодиодного фотометра и спектрофотометра Agilent отложена по оси ординат.По оси абсцисс отложено 2) значение pH спектрофотометра, б) соленость, в) температура. Справа — профиль глубины pH морской воды, измеренный обоими устройствами во время исследовательского рейса в северо-восточной части Мексиканского залива.

Образцы, использованные для измерений на Рисунке 3 слева, были взяты из двух мест в Мексиканском заливе. Первоначальная соленость образцов составляла от 36,1 до 36,2 частей на тысячу. Для тестирования устройства при различных значениях pH и солености образцы разбавляли деионизированной водой.Для оценки точности прибора при различных температурах образцы либо нагревали, либо охлаждали на водяной бане. На рисунке 3 справа показаны измерения pH на глубине (от 0 до 1400 метров), сделанные во время круиза по Мексиканскому заливу. Яну и его коллегам было важно, чтобы устройство было простым в использовании на корабле.

Уровень pH в рифовом аквариуме может увеличиваться из-за фотосинтеза или снижаться из-за дыхания. На рисунке 4 показано постоянство измерений pH в течение 16 часов.Обратите внимание, что две верхние строки — это измерения pH, выполненные датчиками, а две нижние — результаты недавно разработанного светодиодного фотометра и современного спектрофотометра.

Рис. 4. Как со временем изменяется pH в аквариуме с использованием различных инструментов. Зонды были откалиброваны с использованием другого буфера, называемого «NBS», и имеют шкалу pH, отличную от измерений, проводимых светодиодным фотометром и Agilent 8453. Смещение двух измерений может быть частично связано с различиями в шкалах pH.

На основе однократной калибровки светодиодный фотометр DIY обеспечивает измерения pH T в пределах 0,01 единиц спектрофотометрических измерений (7,6 ≤ pH ≤ 8,2, 30 ≤ S ≤ 36,2 и 15 ° C ≤ t ≤ 30 ° C) и имеет Точность pH ± 0,002. В этом диапазоне солености светодиодный фотометр D.I.Y можно использовать для измерения pH в открытом океане. Измерения pH в открытом океане важны, поскольку они помогают понять, как люди меняют химический состав Мирового океана из-за выбросов CO 2 .pH считается «главной» переменной, потому что он может влиять на протекание других химических реакций в нашем океане и может помочь нам понять, какие реакции имели место в недавнем прошлом. Это связано с тем, что морские ученые используют три взаимосвязанных значения (pH, общий растворенный неорганический углерод и общая щелочность), чтобы охарактеризовать водяной участок, как отпечаток пальца. Например, вода из глубин океана из Тихого океана имеет тенденцию иметь pH, растворенный неорганический углерод и концентрацию щелочности, которые отличаются от поверхностных вод, обнаруженных в заливе Наррагансетт, Род-Айленд.

Значение

Хотя создание светодиодного фотометра с такой точностью по такой низкой цене является огромным, важно помнить, что на точность могут повлиять резкие изменения температуры и солености, которые могут возникнуть в полевых условиях. Глубокий океан может быть холодным, от 0 до 3 ° C. Однако рисунок 3 показывает, что измерения точны на больших глубинах. Необходимо проделать дополнительную работу по разработке аналогичного фотометра, который можно было бы использовать в средах с большим диапазоном солености, таких как эстуарий.Поскольку движение за открытый исходный код продолжает расти, будет интересно увидеть более инновационные технологии, разработанные для использования в океанографии.

С чего начать?

Я бы сказал, что стоимость установки составит ~ 100 долларов, если вы начнете с нуля, что примерно равно цене простого электрода. Преимущество этого устройства в том, что Yang et al. утверждает, что прибор нужно откалибровать только один раз, и он более точен и точен, чем простые электроды. На мой взгляд, я бы время от времени выполнял калибровку, потому что не уверен, может ли точность измерений измениться с возрастом устройства.

  1. Скачать исходный код, а марку и модель деталей можно найти в дополнительном материале
  2. Ознакомьтесь с руководством по установке Arduino и скопируйте функции, которые вызываются в исходном коде Yang, например, liquidcrystal. Если вы застряли, существует множество онлайн-сообществ, где вы можете задавать вопросы, и люди с готовностью ответят на них (например, форумы).
  3. Приобретите необходимые инструменты и детали. Мне удалось найти почти все детали на этом сайте. Я считаю, что один резистор был снят с производства, но вы можете найти альтернативу или получить ее на другом веб-сайте.После добавления всех товаров в корзину общая сумма составила 50 долларов с учетом оценки доставки. Однако в стоимость не входит прибор для измерения температуры и солености. Дополнительно вам понадобится стеклянный флакон на 100 мл, индикатор и буферы. Вам также понадобятся базовые вещи для вашего Arduino, такие как сетевой адаптер питания (9 В постоянного тока, 650 мА). Вы можете купить стартовые комплекты с инструкциями и запчастями на Amazon за ~ 100 долларов. Имейте в виду, что вы можете получить ту же информацию с веб-сайта Arduino… бесплатно.

Кэт Тернер — кандидат в магистратуру Университета Род-Айленда.