pH-Messung und Logo

[blabla33]

Hallo,

ich versuche mich gerade an einer eigenen Computerschaltung.
Ich möchte unter anderem die CO2-Zufuhr regeln. Dazu möchte ich die pH-Elektrode an die Logo Schaltung koppeln. Nach meinem Verständnis brauch ich dazu einen Messumformer.
Allerdings finde ich im Netz keinen geeigneten (und vor allem bezahlbaren) bzw. kenne auch keinen, der so einen bauen kann.

Vielleicht kann mir ja einer von euch helfen...

Liebe Grüße
Jay

 

[Wuestenrose]

Hallo,

Allerdings finde ich im Netz keinen geeigneten (und vor allem bezahlbaren) bzw. kenne auch keinen, der so einen bauen kann.

Richtig, zum Anschluß einer pH-Elektrode an eine Siemens LOGO! brauchst Du einen pH-Meßverstärker bzw. -Meßumformer. Die Dinger gibts von Jumo, Endress, Hanna, Meinsberg usw. usf. Was ist für Dich bezahlbar? In einem guten Meßverstärker bzw. -Umformer steckt jede Menge Know-How und das ist nunmal nicht umsonst.

Im großen Netz schwirren zwar jede Menge Schaltpläne und Bauanleitungen herum, aber ich selber halte diese größtenteils für unbrauchbar, weil sie einen Spannungswert liefern, der mit dem tatsächlichen pH-Wert soviel zu tun hat wie die Heuwaage vom Bauern Kunze.

Warum?

An einen pH-Meßverstärker werden folgende Anforderungen gestellt:

• möglichst hohe Eingangsimpedanz,
• keine Offset- und/oder Biasströme,
• möglichst unempfindlich gegen Störstrahlungen, wie sie z.B. von konventionellen und elektronischen Vorschaltgeräten ausgehen.

Es gibt Elektrometer-OPs, wie z.B. den OPA128, die einen Teil der Forderungen erfüllen. Den m.E. schwierigeren Teil macht die mechanische Konstruktion des Meßverstärkers aus. Ich habe hochprofessionelle Geräte von innen gesehen, bei denen der komplette pH-Meßverstärker in einem Kupfergehäuse untergebracht ist. Die Schaltung ist, soweit möglich, freitragend ausgeführt, und nur da, wo es gar nicht mehr anders geht, ist eine Platine eingesetzt. Das Platinenmaterial ist Glas. Aus dieser Beschreibung wird deutlich, daß die pH-Meßtechnik die Grenzen dessen überschreitet, was ein Amateur zu leisten vermag. Sicher, es gibt Selbstbau-pH-Controller. Und auch genügend zu kaufen, die diese Anforderungen nicht erfüllen. Wo die erzielte Meßgenauigkeit dieser Geräte in Wirklichkeit allerdings liegt, darüber liegt der Mantel des Schweigens. Oder, besser, des Mitleids.

Viele Grüße
Robert

 

[blabla33]

Hallo,

vielen Dank für die ausführliche und kompetente Antwort.

Ich würde schon lieber ein "richtiges" Modul haben wollen, allerdings ist natürlich das Budget nicht endlos.
Bei Jumo finde ich nur http://www.jumo.de/produkte/fluessigkei ... 02723.html

Schön wäre es, wenn es doch etwas für unter 200 EUR gäbe. Schließlich kommt ja noch die Schaltung und die Elektrode dazu... Hmmm...

Lg
Jay

 

[Wuestenrose]

Hallo,

in der Preisklasse unter 200 Euro fällt mir der P12 ein: http://www.hood.de/angebot/41567424/ph- ... er-p12.htm

Er besitzt allerdings nur einen 0...20 mA Stromausgang. Um den auszuwerten, benötigst Du noch ein AM2 Analog-Eingangsmodul zur LOGO!.

Dann gibt es noch den Hanna BL 931700-1 ein, der allerdings den gleichen Nachteil besitzt.

Edit: Du kannst auch mal bei Meinsberg anfragen, was das MV 3010 kostet.

Viele Grüße
Robert

 

[blabla33]

Hallo Wuestenrose,

vielen Dank für die Links.
Ginge denn auch so etwas (wg. ph 2-12)?
http://www.imo-ag.de/pH-Messung--LF-Mes ... -20mA.html

Ich bin hin und her gerissen, denn ich bin, was die Logo angeht absoluter Anfänger, aber irgendwie reizt mich das alles. Dabei bin ich gerne unabhängig mit dem was ich tue, weil ich dann auch für später mehr Gestaltungsraum habe. Deshalb möchte ich eigentlich kein "fertiges Produkt".
Allerdings stellt sich natürlich die Frage, ob es Sinn macht die Logo für die CO2-Regelung zu verwenden, da man neben der Steuerung über die Logo ja einfach einen eigenständigen Controller (z.B. JBL) verwenden kann. Dieser kostet dann eben auch 200 EUR, ist dafür aber betriebsbereit und funktioniert auf jeden Fall.

Die P12 scheint sehr günstig zu sein, also sehr verlockend. Aber ehrlich gesagt wirkt die auf mich ziemlich "historisch". Das ist jetzt kein fachliches Urteil, sondern wirklich nur so mein erster Eindruck. Kannst du vielleicht etwas zur Qualität sagen?

Lg
Jay

 

[Wuestenrose]

Hallo,

ich kenne keines der Teile, auf die ich verlinkt habe, ich habe mich nur bei den einschlägigen Firmen umgeguckt, was es so gibt. Leider kann ich daher zur Qualität der Geräte nichts schreiben

Der Messwandler von IMO hat das gleiche "Problem" wie die von mir gezeigten: Es besitzt einen Stromausgang, für dessen Auswertung Du noch ein AM2 Analog-Eingangsmodul benötigst.

Ich würde an Deiner Stelle wirklich mal bei Meinsberg nach dem MV 3010 fragen.

Viele Grüße
Robert

 

[blabla33]

Hallo,

der MV 3010 kostet etwas über 300 EUR, ist also keine echte Option.
Irgendwie überlege ich doch ob ein Bausatz nicht doch ausreicht, leider kann ich einen solchen Messumformer nicht selbst basteln und weiß auch nicht, wo ich einen solchen beziehen kann.

Denn wenn ich 200 EUR für einen Messumformer zahlen muss, kann ich ja gleich einen Controller von JBL kaufen.

Lg
Jay

 

[moeff]

Hi,

woran hapert es beim Selbstbau?

Grüße Marco

 

[Wuestenrose]

Hallo,

woran hapert es beim Selbstbau?

Daran. Alles, was ich bisher an Bauanleitungen für pH-Messverstärker im großen Netz gesehen habe, ist Pfusch bis großer Pfusch. Es fängt damit an, daß ungeeignete Operationsverstärker gewählt werden, deren Bias- und Offsetströme ein Zigfaches des Meßstroms betragen und hört bei ungeeignetem mechanischen Aufbau nicht auf.

Solche Schaltungen liefern alles mögliche, bloß keine dem pH-Wert proportionale Spannung. Ja, ich weiß, wovon ich schreibe und selber bin ich diesem Dilemma dadurch aus dem Weg gegangen, daß ich den Analogausgang eines käuflichen pH-Meters für meine pH-Steuerung herangezogen habe.

PH-Messumformer bzw. -verstärker gehen immer wieder für unter 100 Euro bei eBay weg. Das ist gegenüber dem Selbstbau immer die bessere Alternative.

Viele Grüße
Robert

 

[blabla33]

Hi,

woran hapert es beim Selbstbau?

Grüße Marco

Wenn die Frage auf mich bezogen war, dann u.a. daran, dass ich keine Platine ätzen und bestücken kann...

 

[moeff]

Hi,

man muss auch nicht immer ätzen, ich selbst habe derzeit keine Chemikalien mehr hier. Klar wird es mit zb. einen LF444 schnell unübersichtlich aber es soll Leute geben die für große Atmels nicht ätzen

Wie gesagt es ist eine kostengünstige Alternative. Ich habe mit einem handelsüblichen pH Controller meinen Messwandler (siehe Blog) kontrolliert und er funktioniert einwandfrei. Über eine Abweichung von 0,05 über pH 4,01 bis 7,01 mach ich mir in der Aquaristik jedenfalls keine Gedanken.

Grüße Marco

 

[blabla33]

Hallo,

ich verstehe Robert voll und ganz. Allerdings habe ich folgende Überlegung:

1) Derzeit - und das machen ja nicht wenige - wird der pH per Tropfentest geprüft. Ich behaupte mal, dass man da eine Genauigkeit von 0,1 hinbekommen kann. Kann man sich sicher auch drüber streiten. Zudem verwenden wohl auch viele einen Dauertest. Ist aber das gleiche Prinzip. Also eine gewisse Ungenauigkeit ist sicher da.

2) Bei jedem Wasserwechsel ändert sich mein pH, bis das CO2 wieder eingewaschen ist. Beim letzten Mal waren das bei mir 0,3. Insofern glaube ich, dass die Schwankungen in dem Rahmen keine Probleme darstellen.

3) In der Hinsicht glaube ich, dass die Genauigkeit der Selbstbau-Umwandler bestimmt ausreicht. Ich denke nicht, dass der einen pH von 6,0 ausgibt, wenn tatsächlich 7,0 vorliegen. Zudem kann man ja eine Zeit lang auch immer wieder per Tröpfchentest kontrollieren. Für alle, die keinen Dauertest verwenden, ist das Becken ja auch nicht rund um die Uhr überwacht.

Insofern glaube ich, dass für die Aquaristik ein Selbstbau durchaus reichen kann. 15 EUR gegenüber mehreren hundert Euro. Naja. Und falls das nicht gehen sollte, kann man immer noch einen professionellen Umwandler verwenden. In diesem Falle gebe ich gerne Rückmeldung. Dann können alles etwas davon lernen.

Zumindest ist das meine Denkweise.

@Robert: Trotzdem vielen Dank für die Hinweise. Hat mich dennoch weitergebracht.

@Marco: Gibt es irgendwo ein Bild von deinem Wandler? Ich habe deinen Beitrag gelesen, finde da aber nur das Schaubild. Ein "echtes" Bild würde mir sicher helfen.

Lg
Jay

 

[Delta6400]

Hey,
ich hab jetzt grade nicht alles durchgelesen, aber bezüglich einer selbst "gebastelten" Schaltung, kann ich dir helfen.
Ich besitz auch eine Logo und messe darüber den Ph-Wert. Steuern kann ich den bisher leider noch nicht, da ich kein Ventil gefunden habe das sich verstellen lässt und im bezahlbaren Bereich ist, das ist aber ein anderes Thema erstmal.
Hier wäre erst einmal mein Thema dazu:http://www.flowgrow.de/technik/aquariumsteuerung-mit-siemens-logo-t19773.html
Hab leider im Moment nicht so viel Zeit deswegen lad ich jetzt einfach mal den Schaltplan von meiner Schaltung hoch und erklär dir kurz ein paar Änderungen, da ich selbst erst Probleme hatte.

So:
Oben Links ist die Eingangsspannung, diese wird dann mit Hilfe eines Spannungswandlers (Pad 1-5) umgewandelt. Da dieser nicht in EAGLE vorhanden war hab ich Pads genommen. Name des Spannungsteilers: tmh2415d (google einfach mal).
Mit dem Poti P1 stellts du den Gain Wert ein.
Mit dem Poti P2 stelltst du die Nullpunktverschiebung ein.
Gegebenen falls musst du den Widerstand R6 gegen ein Poti noch tauschen. Ich musste dies machen da meine Elektrode nicht die werte brachte die sie normalerweise bringen sollte.
Die Tage schreib ich mal eine Ausführliche Beschreibung und änder den Schaltplan.
Wenn du sonst noch fragen hast, bezüglich der Programmierung, kannst de gerne fragen.
Gruß,
Andy

 

[Wuestenrose]

Hallo,

Hab leider im Moment nicht so viel Zeit deswegen lad ich jetzt einfach mal den Schaltplan von meiner Schaltung hoch und erklär dir kurz ein paar Änderungen, da ich selbst erst Probleme hatte.

An der Schaltung gefällt mir nicht, daß die Steilheit ("Gain") in Signalrichtung gesehen vor dem Nullpunkt eingestellt wird. Das hat den unschönen Effekt, daß sich die beiden Einstellungen gegenseitig beeinflußen und die Kalibrierprozedur daher ein paar mal hintereinander durchgeführt werden muß.

Du hast doch eine LOGO!, die rechnen kann, warum überlässt Du die Steilheits- und Nullpunktkorrektur nicht ihr? Ich habe mir jetzt keine so große Gedanken über ein entsprechendes Schaltprogramm gemacht, aber eigentlich müsste es möglich sein.

Gegebenen falls musst du den Widerstand R6 gegen ein Poti noch tauschen. Ich musste dies machen da meine Elektrode nicht die werte brachte die sie normalerweise bringen sollte.

Die Ausgangsspannung einer pH-Elektrode gehorcht der Nernst-Gleichung. Tut sie das in der Praxis nicht, gibt es zwei Möglichkeiten:

1. Sie ist entweder kaputt,
2. oder die Auswerteschaltung ist Schrott.

Den zweiten Fall halte ich hier für deutlich wahrscheinlicher, eben weil ein Amateur (und nicht nur die...) bei einer Eingangsstufe für eine pH-Elektrode mehr falsch als richtig machen kann. Ich hatte selber mal eine Elektrode, die an einem Billig-pH-Meter nur noch Mist anzeigte, an einem professionellen pH-Meter aber noch anstandslos funktionierte.

Eine pH-Elektrode ist eine Spannungsquelle mit einem sehr, sehr hohen Innenwiderstand (typisch > 500 MOhm). Daraus folgt, daß kleinste Leckströme, z. B. verursacht durch verlustbehaftetes Platinenmaterial (besonders übel: Pertinax), durch Flußmittelreste, durch verlustbehafteten Kondensator C1 in der obigen Schaltung, die Messung so stark verfälschen können, daß sie nix mehr taugt. Den Fall hast Du ja: Du musst sogar die Referenzschaltung aus dem Datenblatt verbiegen, um noch zu plausiblen Werten zu kommen.

Ich würde den Eingangspin des OPVs gar nicht erst in die Platine einlöten, sondern hochbiegen und mit einem Schutzwiderstand direkt mit der Eingangsbuchse verlöten. Der Kondensator C1 wird daher ebenfalls nur einseitig (mit dem Masseanschluß) eingelötet. Zudem muß der Kondensator ein sehr hochwertiger, verlustarmer Typ sein, z. B. ein Polystyrol-Typ, oder, noch besser, ein Glas-Kondensator. Und den bitte so einlöten, daß der Außenwickel (Kennzeichnung auf dem Gehäuse) auf der Masseseite liegt.

Wie ich bereits schrieb: Das elektrische und mechanische Design einer pH-Eingangsstufe, die diesen Namen auch verdient, ist alles andere als trivial.

Viele Grüße
Robert

 

[blabla33]

Hallo,

Der Messwandler von IMO hat das gleiche "Problem" wie die von mir gezeigten: Es besitzt einen Stromausgang, für dessen Auswertung Du noch ein AM2 Analog-Eingangsmodul benötigst.

Der Thread ist ja jetzt schon etwas älter, aber was spricht gegen diesen Umformer?
http://www.imo-ag.de/pH-Messung--LF-Mes ... --10V.html
Der scheint vernünftig zu sein und mit einem 0-10V-Signal kann die Logo doch etwas anfangen, so dass man sich das zusätzliche Modul sparen kann, oder?

Lg
Jay