Miernik TDS - przedrostek multimetru. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Miernik TDS - przedrostek multimetru. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

Komentarze do artykułu

Oferowany czytelnikom prefiks rozszerza możliwości multimetru M-830B (DT-830B), umożliwiając pomiar stężenia soli rozpuszczonych w wodzie. Za jego pomocą można ocenić przydatność do picia, „jakość” wody destylowanej, odróżnić prawdziwą wodę mineralną od podróbki. Dekoder jest zasilany przez multimetr i nie wymaga dodatkowych połączeń wewnątrz niego.

Jak wiadomo woda jest niezbędna do istnienia żywych organizmów. Dość powiedzieć, że w organizmie człowieka stanowi około 65% jego masy, znajduje się we wszystkich komórkach i tkankach, a wszystkie procesy życiowe zachodzą z jego udziałem. Żywy przykład potwierdzający znaczenie tej substancji: w obecności wody człowiek może żyć bez jedzenia przez około miesiąc, bez wody - tylko kilka dni.

Jednak nie każda woda, nawet jeśli jest przezroczysta i czysta z wyglądu, nadaje się do picia, dlatego zanim trafi do sieci wodociągowej, poddawana jest odpowiedniemu oczyszczaniu. Jakość wody z kranu w dużej mierze zależy od ilości zawartych w niej soli. Zgodnie z normami sanitarnymi Państwowego Komitetu Nadzoru Sanitarno-Epidemiologicznego Rosji całkowite stężenie soli rozpuszczonych w wodzie (tzw. mineralizacja całkowita) nie powinno przekraczać 1000 mg/l [1]. Woda o większej zawartości soli jest uważana za wodę mineralną. Do pomiaru stopnia mineralizacji służy specjalny sprzęt.

W związku z pogarszającą się sytuacją środowiskową na całym świecie wiele firm rozpoczęło produkcję urządzeń do ekspresowej analizy parametrów wody. Jednym z nich jest miernik Zepter TDS [2], który mierzy ilość rozpuszczonych cząstek (Total Dissolved Solids – stąd nazwa – miernik TDS) na milion cząsteczek wody. Liczbowo jego odczyty są równe całkowitej mineralizacji, mierzonej w miligramach na litr. Cena miernika TDS jest dość wysoka - 112 USD.

Jednak takie urządzenie można zmontować niezależnie, a koszt jego wytworzenia będzie niewielki. Zasada pomiaru takich urządzeń opiera się na zależności przewodności elektrycznej wody od ilości rozpuszczonych soli. Z fizyki wiadomo, że przewodnictwo roztworu określa wzór [3]

δ = F z+ n0+(u++u-)/NA,

gdzie F = 96,5 · 103 C/mol to liczba Faradaya; NA = 6,02 1023 mol-1 - liczba Avo-gadra; z+ - wartościowość dodatnio naładowanych jonów w roztworze; n0+ to liczba dodatnio naładowanych jonów na jednostkę objętości elektrolitu; u+, u- to odpowiednio ruchliwość dodatnio i ujemnie naładowanych jonów. Wzór wyraźnie pokazuje, że przewodnictwo jest proporcjonalne do stężenia rozpuszczonych związków. Oczywiście zależy to od substancji rozpuszczonej i temperatury roztworu [4], ale uważa się, że średnie stężenie 1000 mg/l odpowiada w przybliżeniu przewodności elektrycznej 0,2 S/m [5].

Zatem, aby określić stopień mineralizacji wody, wystarczy zmierzyć jej przewodność elektryczną lub rezystancję. Aby wykluczyć wpływ elektrolizy roztworu na wynik, pomiary należy przeprowadzić na prądzie przemiennym.

Proponowane urządzenie wykonane jest w formie przystawki do szeroko stosowanego multimetru M-830V [6] lub jego analogu DT-830B, który zamienia wyniki pomiaru przewodnictwa na napięcie. Zasilany jest napięciem 3 V z wewnętrznego stabilizatora mikroukładu ICL7106 multimetru. Pobór prądu, gdy elektrody czujnika nie są zanurzone w wodzie, nie przekracza 0,25 mA.

Błąd pomiaru urządzenia oszacowano porównując jego odczyty z odczytami wspomnianego miernika Zepter TDS. W zakresie stężeń od 0 do 1200 mg/l nie przekracza ±10%. Jeśli mineralizacja jest większa niż 1200 mg / l, błąd gwałtownie wzrasta ze względu na wzrost prądu pobieranego przez osprzęt i niską nośność stabilizatora. Należy również zauważyć, że podczas korzystania z dekodera z DT-830B błąd pomiaru może być nieco wyższy, ponieważ nośność stabilizatora bezramkowego analogu mikroukładu ICL7106, zwykle instalowanego w tych multimetrach, wynosi bardzo mały.

Schemat ideowy załącznika pokazano na ryc. 1. Jak widać, jest montowany tylko na dwóch mikroukładach i dwóch tranzystorach. Na chipie ICL7660A (DA1) wykonany jest konwerter polaryzacji napięcia. Aby prąd przemienny mógł płynąć przez elektrody czujnika, konieczne jest napięcie o innej biegunowości.

(kliknij, aby powiększyć)

Na wzmacniaczu operacyjnym DA2.1 montowany jest generator różnie biegunowych symetrycznych prostokątnych impulsów o częstotliwości powtarzania około 170 Hz. Sygnał ten jest wzmacniany przez wzmacniacz prądu oparty na tranzystorach VT1, VT2, którego obwód emitera zawiera czujnik przewodności, rezystor do pomiaru prądu R6 i termistor RK1, który częściowo kompensuje zależność przewodności wody od temperatury.

Napięcie przemienne z rezystora mierzącego prąd jest podawane na nieodwracające wejście wzmacniacza operacyjnego DA2.2, które działa jako prostownik półfalowy i wzmacniacz nieodwracający o wzmocnieniu około 12. Aby skompensować napięcie zerowej polaryzacji tego wzmacniacza operacyjnego, napięcie jest podawane na wejście odwracające przez rezystor R9 z dzielnika rezystancyjnego R5R7R8.

Aby znak minus nie był wyświetlany na wyświetlaczu multimetru, napięcie wyjściowe dekodera musi być dodatnie. Ponieważ napięcie zasilania o biegunowości dodatniej jest stabilizowane przez wewnętrzny stabilizator mikroukładu ICL7106 multimetru, a stabilność napięcia o biegunowości ujemnej nie jest wysoka, wzmacniacz operacyjny DA2.2 jest włączany przez wzmacniacz nieodwracający. Napięcie filtrowane przez obwód R12C7 podawane jest na wejście multimetru, do którego podłączone jest napięcie DC. Napięcie mierzone przez multimetr w miliwoltach odpowiada całkowitej mineralizacji w miligramach na litr.

Wszystkie elementy urządzenia, z wyjątkiem czujnika i termistora, umieszczono na płytce wykonanej z folii z włókna szklanego (rys. 2).

Miernik TDS - mocowanie do multimetru

Płytka jest przystosowana do stosowania stałych rezystorów MLT, trymera SP5-2, kondensatorów tlenkowych K50-16 (C1, C2, C4), reszta kondensatorów to prawie dowolne niskonapięciowe kondensatory ceramiczne. Kołki złączy X1-XXNUMX, za pomocą których dekoder jest podłączony do odpowiednich gniazd multimetru, są lutowane od strony drukowanych przewodów.

Zamiast chipa ICL7660A dopuszczalne jest użycie ICL7660 lub krajowego analogu KR1168EP1. Zastąpimy wzmacniacz operacyjny KR1446UD2A dowolnym z tej grupy, a także KR1446UD4A-KR1446UD4V, jednak prąd pobierany przez prefiks w tym drugim przypadku wzrośnie. Możliwe jest użycie OU KR1446UDZA-KR1446UDZV, ale mają one inny "pinout", więc płytka drukowana będzie musiała zostać dostosowana.

Podczas montażu wzmacniaczy operacyjnych należy zachować ostrożność: podobnie jak inne mikroukłady CMOS, często zawodzą z powodu elektryczności statycznej.

Tranzystory z serii wskazanej na schemacie można zastąpić dowolnymi tranzystorami małej mocy o odpowiedniej strukturze. Diody - dowolny impuls małej mocy, na przykład seria KD521 lub KD522. Prefiks wykorzystuje termistor MMT-9, jednak prawie każdy z ujemnym TKS i rezystancją około 620 do 750 omów będzie odpowiedni.

Rysunek czujnika pokazano na ryc. 3.

Miernik TDS - mocowanie do multimetru

Składa się z podstawy 1 - płytki z foliowanego włókna szklanego o grubości 2,5 ... 3 mm oraz samego czujnika - dwóch metalowych pinów 4 z powłoką antykorozyjną (wygodne jest użycie posrebrzanych lub złotych - platerowane piny o odpowiedniej średnicy od odłączanego złącza). Otwory w podstawie należy wywiercić na wiertarce iw taki sposób, aby kołki były w nie mocno włożone (zapewni to ich równoległość). Zamocuj kołki, przylutowując do folii. Następnie mniej więcej pośrodku podstawy, równolegle do krótszego boku, kawałek ocynowanego drutu 5 o średnicy 0,6 ... 0,8 mm i długości nieco mniejszej niż średnica termistora 3 przylutowuje się do większej folii następnie giętkie izolowane druty wielożyłowe 2 są przylutowywane do drugiego zacisku i obu podkładek foliowych.

W przypadku zastosowania termistora innego typu może zaistnieć potrzeba zmiany wymiarów i liczby podkładek folii bazowej, o ile termistor jest bezpiecznie przylutowany do folii. Należy pamiętać, że dokładność pomiarów zależy od jakości wykonania czujnika, dlatego średnica szpilek, długość ich wystających części z podstawy oraz odległość między nimi muszą być zachowane w granicach wartości wskazanych w Figa. 3 granice.

Urządzenie nie wymaga regulacji. Wystarczy podłączyć go do multimetru, włączyć przy granicy pomiaru napięcia 2000 mV i za pomocą rezystora trymującego R7 ustawić odczyty zerowe. Aby to sprawdzić, do styków czujnika podłączony jest rezystor 1,5 kΩ: multimetr powinien pokazywać napięcie około 1000 mV.

Podczas pracy z urządzeniem należy pamiętać, że termistor ma bezwładność cieplną, dlatego odczyty można odczytać dopiero po 1…1,5 minuty po zanurzeniu czujnika w wodzie (kiedy przestają się zmieniać).

literatura

.
.
Yavorsky B., Detlaf A. Podręcznik fizyki. - M.: Nauka, 1968.
<tos.urc.ac.ru/~tex/sensor/ion2.htrn>
Afonsky A., Kudrevatykh E., Pleshkova T. Kompaktowy multimetr M-830V. - Radio, 2001, nr 9, s. 25-27.

Autor: V. Chudnov, Ramenskoye, obwód moskiewski

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Podpis elektroniczny DNA 18.10.2016

Stworzono urządzenie, które może sortować pojedyncze cząsteczki DNA w zależności od ich struktury.

Tradycyjne manipulacje DNA odbywały się w płynnej pożywce: kopiowanie cząsteczek, rozdzielanie mieszaniny cząsteczek wzdłuż długości za pomocą elektroforezy, sekwencjonowanie. Potem pojawiły się tak zwane „metody nowej generacji”, które pozwalają pracować z pojedynczymi cząsteczkami i nie trzeba już przygotowywać roztworów.

Przechodząc przez nanoporowatą, elektrycznie przewodzącą membranę, cząsteczka DNA generuje fluktuacje prądu elektrycznego. Nazywano je „zakrzywikami”, co można przetłumaczyć jako „bazgranie” – pozornie losowe linie na wykresie bieżących zmian w czasie. Jednak nie są one przypadkowe: każda sekwencja nukleotydów ma swoje własne zawijasy. Do niedawna zjawisko to było swego rodzaju egzotyką, przedmiotem dyskusji teoretyków, teraz jednak specjaliści z firmy „Oxford Nanopore Technologies” wcielili je w prawdziwe przenośne urządzenie do „suchego” sekwencjonowania o nazwie MinION. Oprogramowanie do odczytu sekwencji zostało już stworzone, a samo urządzenie poleciało na ISS, gdzie zostało przetestowane pod kątem działania w warunkach mikrograwitacji.

Naukowcy z University of Nottingham, kierowani przez dr Matthew Luza, stworzyli bibliotekę sygnatur, która zawiera wiele interesujących odcinków DNA dla badacza - pozwala to szybciej rozpoznać cząsteczkę niż przechodzi przez por. Dzięki konsultacji z biblioteką cząsteczki DNA można sortować, odrzucać, sekwencjonowanie można zatrzymać po znalezieniu pożądanej sekwencji nukleotydowej – np. potwierdzenie obecności patogennego drobnoustroju w próbce. Dr Luz ma nadzieję, że metoda znajdzie wiele zastosowań, w tym będzie używana do dokładnego odczytywania części ludzkiego genomu, które są interesujące dla lekarza lub naukowca.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Z ekranem na piersi

▪ Utworzono ciecz o ujemnej masie

▪ Autobusy na ogniwa paliwowe od Toyoty

▪ Robot wystąpił przed brytyjską Izbą Lordów

▪ SpaceX wystrzeli satelitę wojskowego ASFPC-52

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja strony Narzędzia i mechanizmy dla rolnictwa. Wybór artykułu

▪ artykuł Ciężki, niegrzeczny, widoczny. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Gdzie można zobaczyć 176 fontann, które działają bez pomp? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Praca na maszynie do wkładania książek typu LIPPED itp. Typowe instrukcje dotyczące ochrony pracy