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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Aquarium: CO2 Regelung, wie Gas steuern?


Autor: Anton Aus tirol (bingo_)
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Hi,
Ich überlege gerade einen uC für eine Aquariensteuerung zu bauen, bzw. 
einen Vorhandenen zu erweitern. Ich weiß das es hierzu schon mehrere 
Themen gibt, aber in keinem ist dies verwirklicht bzw. genauer darauf 
eingegangen.

Ziel (unter vielen anderen):
PH messen (mit PH-Elektrode) + OPV Messverstärker.
Zum beeinflussen des PH-Wertes wird nun CO2 aus einer Gasflasche ins 
Becker eingeleitet.
Ich überlege einen 2-Punkt-Regler zu nehmen oder einen PI oder I Regler.
Zuerst bereitet mir aba etwas anderes Kopfzerbrechen:
Das CO2 muss sehr klein Portioniert werden, normalerweise zählt man 
Blasen.. wie machen ich das????
Ich habe beim großen C ein Magnetventil gefunden:
http://www.conrad.de/ce/de/product/582097/MV-DIREK...
Best.-Nr.: 582097 - 62

Kann man mit dem so etwas machen?? Oder bin ich da auf dem falschen 
Dampfer??
Ich könnte auch ein sehr kleines manuelles Ventil nehmen und danach das 
Magnetventil das müsste gehen, aba dann müsste ich das manuelle 
nachstellen und das mag ich unbedingt vermeiden.

Wäre sehr dankbar, weil ich noch nie Gas ect. gesteuert habe..

Autor: b.s.keller (Gast)
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Ich besitze noch ein 230V Magnetventiel explizit für den aquaristischen 
Bereich. (spritzwassergeschützt und Gasdicht)
Das kann ich dir günstig abgeben.
Schreib mir einfach mal ne Mail an Kellerbs(ät)gmail.com bei interesse.
Kürzere Einschaltzeiten als 10 Sekunden halte ich für nicht sinnvol
(das ist schon ne recht kleine Dosis!)  ansonsten wirds für die Zwecke 
wohl ein 2 Punkt-Regler tun.
Das Ventil sollte meines Erachtens  eh nicht ständig an und aus 
geschaltet werden weil ich mir vorstellen kann, dass es sonst nicht ewig 
lebt.

Ich würde sagen 2 Punkt-Regler und ein optotriac für die 230V vom Ventil 
sollten reichen.

Autor: Anton Aus tirol (bingo_)
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aba wenn ich nur ein Ventil nehme und es 10sec auf mache geht die halbe 
Flasche CO2 raus (bei 5bar oder was die haben).
Genau das ist meine Frage/Problem.

Autor: MWS (Gast)
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Nimm 2 Ventile mit einem Stück Schlauch als Gasspeicher dazwischen, 
öffne das erste, lass damit Druck im Schlauchstück aufbauen, schließe 
das erste Ventil und öffne danach das zweite. Dann wird der Gasspeicher 
sich leeren und nur diese bestimmte Menge Gas wird abgegeben. Über die 
Schlauchlänge kann die gespeicherte und einmalig abgegebene Gasmenge 
variiert werden. Die total abgegebene Menge kann durch die Anzahl der 
Ventilzyklen bestimmt werden.

Autor: Bernd Funk (metallfunk)
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Hmm.

Bei Schutzgasschweißgeräten kommt auf die Co2 Flasche
erstmal ein Druckminderer. Der liefert über die gesamte Füllungs-
dauer der Flasche eine konstante, einstellbare Menge.
Danach kommt ein Magnetventil.

Autor: timmei (Gast)
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Oder einfach das Gas vorher drosseln. Willst doch wohl die Flasche nicht 
voll aufdrehen und dann alles durch ventile machen. Welche Gasflasche 
verwendest du? Große 200bar Flasche oder ne kleine?

Autor: Gas(t) (Gast)
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timmei schrieb:
> Welche Gasflasche
> verwendest du? Große 200bar Flasche oder ne kleine?
Wie groß sind solche Flaschen bzw. "wie viel" Gas ist da drin? Ich frage 
aus folgendem Grund: Wenn die ganze Apparatur undicht ist strömt das CO2 
mehr oder weniger unkontrolliert und schnell aus, ab einer bestimmten 
Konzentration könnte das gefährlich werden...

Autor: Volker R. (pcl86)
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Hallo,
prinzipiell ist deine Idee gut (die mit dem Messen des pH-Wertes), aber 
das Hantieren mit den CO2 Flaschen kann auch nach hinten losgehen.
Ich unterhalte selbst zwei Aquarien mir CO2-Düngung.
Wie die Kollegen schon geschrieben haben, du brauchst zwingend (!!!) 
einen Druckminderer. Wenn du versuchst, mit dem original Flaschendruck 
mit einem Magnetventil etwas zu "regeln"... dann gute Nacht. Glaube mir, 
das geht schief!!!
Ich weiß nicht, wie weit du als Aquarianer bist, aber die "üblichen 
Verdächtigen" wie Dennerle und co. bieten (für kernig viel Geld) solche 
Systeme an...
Natürlich wäre es auch für mich interessant, so ein System 
(nach-)zubauen, aber nie ohne geregelten Druck der CO2 Flasche.
Also: Flaschendruck mindern und über Magnetventil im 
2-Punkt-Regelverfahren je nach pH-Wert auf und zusteuern.
Viel Erfolg.

Autor: Bernd Funk (metallfunk)
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In der Bucht gibt es recht günstig Druckminderer für Bier-
zapfanlagen. Die sollten schon reichen.

Autor: Olaf (Gast)
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> prinzipiell ist deine Idee gut (die mit dem Messen des pH-Wertes),

Ist sehe genau da das Problem. Sind nicht pH Sonden im Dauerbetrieb und 
ohne besondere Wartung und Kalibrierung ein wenig aeh...heikel?

> Also: Flaschendruck mindern und über Magnetventil im
> 2-Punkt-Regelverfahren je nach pH-Wert auf und zusteuern.
> Viel Erfolg.

Das ist keine 2-Punkt Regelung da du ja ueber die Einschaltzeit den Wert 
linear aendern kannst. Also so eine Art PWM Ausgang.

Interessant stelle ich mir auch die Frage vor wieviel des CO2 bei 
welcher Temperatur und welcher Einleitungsform vom Wasser aufgenommen 
werden oder in die Umgebung abgeben werden.

Vermutlich steckt da einiges an Erfahrung drin bis man soetwas 
zuverlaessig laufen hat und die Dosierung ueber eine Drossel ist da 
sicher noch das einfachste. Ich hoffe die Fische kommen damit klar wenn 
die Regelung zu anfang ein paar mal an ihre Regelgrenzen faehrt?

Olaf

Autor: Anton Aus tirol (bingo_)
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Ich hatte schon so eine Aquarien CO2 Anlage aba eben eine Manuelle, und 
so haben sich auch die Hälfte meiner Fische verabschiedet, dann habe ich 
das blöde Ding schnellstmöglich wieder abgebaut.

Genau aus diesem Grund will ich es mit einem uC angehen. Die CO2 Flasche 
ist so klein das es max für die Fische gefährlich wird. Ich habe auch 
nicht vor das Ding an meinem Aquarium mit Fischen zu 
testen/einzustellen. Wie ich schon schrieb sind mir schon einmal Fische 
deswegen gestorben.. das System wird vorher sehr ausführlich ohne Fische 
getestet, kein Grund Fisch-Leben aufs Spiel zu setzten!

Das mit dem Druckminderer ist gut, ich wusste nicht das der immer den 
gleichen Druck ausläst, auch wenn die Flasche leerer wird.
Dann werde ich einen Druckminderer einbauen und danach 1 Magnetventil, 
wenn dies nicht geht versuche ich wie oben vorgeschlagen 2 Ventile.

Das der 2 Punktregler nicht geht aus Prinzip ist mir auch schon klar 
geworden.. ich brauche wirklich so eine art PWM Regler wo ich den 
Zeitraum zwischen dern Perioden veränder. Aber das einzustellen wird 
hart weil das System bestimmt extrem träge ist.

@Olaf:
http://www.zajac.de/websale7/Zac:-pH-Elektroden-mi...
Hatte diese Sonde ins Auge gefasst, die ist genau für diesen Zweck 
ausgelegt und sollte deswegen funktionieren.

Autor: Volker R. (pcl86)
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Hallo,
zwei Sachen muss ich hier nochmal sagen.
Ja, pH-Wert Messung ist eine Sache für sich. Systembedingt altern die 
Elektroden (rel.) schnell. Eine Nacheichung alle 4 Wochen mit den 
Pufferlösungen für pH 4und pH 7 ist Pflicht, da der Messbereich (wie 
erwähnt) "wegläuft". Ich nutze eine Elektrode vom großen C, die mit ca. 
25 EUR recht preiswert ist (sind die gleichen, die oben im Link 
angegeben sind). Alle 8 bis 12 Monate kriege ich das Ding dann nicht 
mehr nachgeeicht, ein Zeichen, dass eine neue her muss.
Dass der pH-Wert auch noch Temperaturabhängig ist, verleiht dem Ganzen 
noch mehr Freude ;-)
Für die Zwecke, für die wir den pH-Wert messen, reicht es aber aus.

Doch, die Steuerung des Magnetventils erfolgt im Zweipunktverfahren. 
Entweder, das Ventil ist auf und CO2 strömt über den "Flipper", in dem 
sich das CO2 im Wasser löst, oder aber, das Magnetventil ist zu, und es 
strömt kein CO2 in´s Aquarium.
Du musst also eine Blasenanzahl im Flipper voreinstellen (bei meinem 180 
Liter Becken habe ich ca. 25 Blasen/Min. eingestellt).
Ist der pH-Wert zu hoch, macht das Ventil auf und die beschriebenen 25 
Blasen/Min. strömen durch den Flipper in´s Aquarium. Dadurch sinkt der 
pH-Wert (sehr) langsam, und am unteren eingestellten pH-Wert macht das 
Ventil wieder zu.
Natürlich weißt du, dass der pH-Wert und auch das "Wohlfühlklima" für 
die Fische noch von anderen Parametern wie Karbonathärte, Lichtmenge, 
Anzahl Pflanzen und vielen anderen Dingen abhängt :-)
Gruß
Volker

Autor: Tom (Gast)
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> Das der 2 Punktregler nicht geht aus Prinzip ist mir auch schon klar
> geworden.. ich brauche wirklich so eine art PWM Regler wo ich den
> Zeitraum zwischen dern Perioden veränder. Aber das einzustellen wird
> hart weil das System bestimmt extrem träge ist.

Das ist doch wohl Quatsch, oder? Wie schnell ändert sich denn bitte der 
pH-Wert in ein paar hundert Litern Wasser? Zweipunkt reicht hier 
vollkommen aus, ne Raumheizung braucht auch keine PWM ;)

Autor: Micha (Gast)
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Hallo,

ich kenne mich mit Gasregeltechnik recht gut aus.
Es gibt zwei Möglichkeiten einen konstantten Gasfluss zu erzeugen.
A) Es gibt Geräte die nennen sich Mass-Flow-Controller mit denen kann 
man sehr genau Gasmengen steuern. (davon kann ich Dir welche verkaufen - 
Preis ab 450,- €)
B) Man kann auch einen (relativ) konstanten Gasfluss erzeugen indem man 
mit einem Druckminderer einen konstanten Druck erzeugt und mit einer 
verstellbaren Düse (Nadelventiil) den gewünschten Fluss einstellt.
Diesen Fluss kannst Du dann mit dem Magnetventi aus- und einschalten.

Entsprechende Nadelventile sind auch relativ teuer. Mit einem 
einfacheren Nadelventil und einer Paffrathrinne kann man die CO²-Düngung 
relativ preisgünstig realisieren.

Google einfach 'mal nach Paffrathrinne.

Gruß Micha

Autor: b.s.keller (Gast)
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Also bei den Aquarienanlagen wird auf jedenfall immer ein Druckminderer 
auf die Flasche gesetzt. Ich hätte übrigens auch noch einen von Denerle 
der auf ne 500ml? Flasche geschraubt wurde...
An dem Druckminderer kann man recht genau die Blasenzahl pro Minute 
einstellen, die bleibt dann auch bis zum Ende der Flasche konstant.
Konstante Blasenzahl, nicht zu kurze Intervalle und ne 
Zweipunktregelung.

Hast du dir mal angesehen wie die Fertigsysteme in dem Bereich 
funktionieren?
Ganz genau so.

Autor: Anton Aus tirol (bingo_)
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OK, soweit klar.

Was passiert mit dem Druckminderer wenn man das nachgeschaltete 
Magnetventil für längere Zeit zu macht (für Nachtabschaltung)?
Stoppt der Druckminderer wenn er seinen max (viel niedrigeren Druck als 
Flache) Ausgangsdruck erreicht hat oder baut er langsam den kompletten 
Flaschendruck auf?

Autor: Volker R. (pcl86)
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Anton Aus tirol schrieb:
> Was passiert mit dem Druckminderer wenn man das nachgeschaltete
>
> Magnetventil für längere Zeit zu macht (für Nachtabschaltung)?
>
> Stoppt der Druckminderer wenn er seinen max (viel niedrigeren Druck als
>
> Flache) Ausgangsdruck erreicht hat oder baut er langsam den kompletten
>
> Flaschendruck auf?

Hallo,

der Druckminderer verharrt bei seinem eingestellten (niedrigen) Druck.

Gruß
Volker

Autor: blauzahnmeister (Gast)
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Das hängt von der Qualität des Druckminderes ab. Einige tendieren bei 
abnehmendem Flaschendruck zu einer Druckzunahme in der Niederdruckstufe.
Bei meinem Ventil von tunze ist das z.B. der Fall.

Für Experimente rate ich Dir an, das an einem System ohne Fische laufen 
zu lassen, da diese doch, je nach Art, schnell sterben wenn zu viel co2 
im Wasser ist. Um experimentell die Co2 Sättigung im Becken wieder 
runter zu bekommen ordentlich Luft einsprudeln lassen, die wäscht das 
co2 aus .

Eine Ph-Elektrode würde ich schon von guter Qualität nehmen (teuer), 
diese halten dann auch 2 -5 Jahre. Ist übrigens auch wieder abhängig von 
der Qualität des Messgerätes, da schlechte einen zu hohen Strom durch 
die Sonde jagen.

Ansonsten, so mal als Idee, Anton, Hast Du schonmal über eine 
Sprudelanlage wie Aqua Max nachgedacht ?
Die ließe sich recht einfach über einen Servo etc. triggern und gibt 
schon recht kleine Mengen Co2 aus der Flasche ab, die praktischerweise 
gut zu wechseln ist.
Je mehr ich drüber nachdenke, desto doller will ich das gleich mal 
selber ausprobieren :)

Viel Spass

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Darf ich noch eine Anmerkung zur Sicherheit mit Co2 Gasen machen ?

Einen Druckminderer von Bierfässern würde ich eher außen vor lassen - 
klingti irgendwie nicht nach dem richtigen Zweck.

Empfehlen würde ich hingegen (soweit das Aquarium in Wohnräumen steht: 
einen CO2 Warner - für den Fall, dass irgendwas undicht sein sollte ...
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/CO2-Wa...)

Autor: micha (Gast)
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Lehrmann Michael schrieb:
> Darf ich noch eine Anmerkung zur Sicherheit mit Co2 Gasen machen ?
>
> Einen Druckminderer von Bierfässern würde ich eher außen vor lassen -
> klingti irgendwie nicht nach dem richtigen Zweck.
>
> Empfehlen würde ich hingegen (soweit das Aquarium in Wohnräumen steht:
> einen CO2 Warner - für den Fall, dass irgendwas undicht sein sollte ...
> http://www.elv-downloads.de/service/manuals/CO2-Wa...)

Da sollte man überlegen, ob das sinnvoll ist. Hängt von der Flaschen- 
und Raumgröße ab. Wenn ich mich richtig erinnere habe ich mal im 
Zoo-Fachgeschäft CO2-Flaschen von 1-2 l (eventuell auch nur 0.5l) 
gesehen.
Gehen wir mal von einem 20qm Raum und 2.5 m Deckenhöhe aus. Macht ca. 50 
m³=50000 l Luft. Eine mit 200 bar gefüllte 1l-Flasche enthält 200l CO2. 
Läuft die komplett aus sind dass 200/50000= 0.4 % "mehr" an CO2 
Konzentration. Lauf Wikipedia: "Unterhalb der Maximalen 
Immissions-Konzentration (MIK) von 3000ppm (0,3 %) bestehen keine 
Gesundheitsbedenken bei dauerhafter Einwirkung. Die Maximale 
Arbeitsplatz-Konzentration für eine tägliche Exposition von acht Stunden 
pro Tag liegt bei 0,5 %." In so einem Fall kann man IMHO auf eine 
Luftmessung verzichten, es sei denn man hat sehr kurzbeinige 
Mitbewohner.... ;-)

Autor: Anton Aus tirol (bingo_)
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Danke für eure Antworten, ich weis jetzt wie ich es machen kann!

@blauzahnmeister:
Weist du eine gute Ph-Elektrode?

Allg: Wenn zu viel CO2 im Wasser ist kann man es mit einem zusätzlichen 
Sprudel gut aus dem Wasser bekommen. Es ist darauf zu achten dass sich 
das CO2 auf der Wasseroberfläche auch ansammelt.
Man könnten in den uC noch eine Not-CO2-Minderung einbauen, die ein 
Sprudel einschaltet und einen Lüfter der es von der Wasseroberfläche 
absaugt. Das sind aber mehr kosten und viel Einbauaufwand (Loch in 
Aquariumdeckel für Lüfter)... der einfachere Weg ist einfach ein Peepser 
als Alarm einzubauen.

Autor: blauzahnmeister (Gast)
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Hallo Anton.

Ich persönlich benutze eine von tunze, die war teuer.
Läuft im Messgerät ununterbrochen sein 20 Monaten und ich überlege diese 
bald mal zu reinigen und neu zu kalibrieren.
Wichtig ist die an einer dunklen Stelle im Becken zu plazieren, damit 
der Algenbewuchs klein bleibt.
Kostet ca 80 € ist aber bestimmt woanders günstiger zu bekommen.
In der Bucht werden öfters welche zum Nachfüllen angeboten (kommt 
irgendwas mit Kalium rein (glaube ich)).
Ein ph Messgerät im Eigenbau ist aber eine Wissenschaft für sich.

Bis später

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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micha schrieb:

> Da sollte man überlegen, ob das sinnvoll ist. Hängt von der Flaschen-
> und Raumgröße ab. Wenn ich mich richtig erinnere habe ich mal im
> Zoo-Fachgeschäft CO2-Flaschen von 1-2 l (eventuell auch nur 0.5l)
> gesehen.
> Gehen wir mal von einem 20qm Raum und 2.5 m Deckenhöhe aus. Macht ca. 50
> m³=50000 l Luft. Eine mit 200 bar gefüllte 1l-Flasche enthält 200l CO2.
> Läuft die komplett aus sind dass 200/50000= 0.4 % "mehr" an CO2
> Konzentration. Lauf Wikipedia: "Unterhalb der Maximalen
> Immissions-Konzentration (MIK) von 3000ppm (0,3 %) bestehen keine
> Gesundheitsbedenken bei dauerhafter Einwirkung. Die Maximale
> Arbeitsplatz-Konzentration für eine tägliche Exposition von acht Stunden
> pro Tag liegt bei 0,5 %." In so einem Fall kann man IMHO auf eine
> Luftmessung verzichten, es sei denn man hat sehr kurzbeinige
> Mitbewohner.... ;-)

Nunja ich würde mich auf keine homogene Verteilung der Luft im Raum 
verlassen. Wenn das Aquarium neben dem Bet steht, dann könnte (!) es 
sein, dass man vielleicht nichtmehr oder mit Beschwerden aufwacht. Die 
paar Euro wären's mir glatt Wert ...

Autor: Anton Aus tirol (bingo_)
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mit dem CO2 mache ich mir keine Sorgen und werde auch nichts extra 
einbauen.
Zum eine sieht man sie Blasen die durchs Wasser gehen, falls wirklich 
vorher ein Leg sein sollte sieht man keine, aba dass würde der uC sehr 
schnell merken das er kein CO2 mehr hat und sagen würde dass man die 
Flasche wechseln sollte.
Ich denke das jeder Mensch so schlau ist und merkt das was nicht stimmen 
kann wenn er 2x pro Tag die Flaschen wechseln muss.
Die Kauf CO2 Dünnungen haben auch alle keine Überwachung eingebaut.

Autor: CO2 (Gast)
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@Michael

die CO2-Flasche hat kein 200bar, sondern so 50-60bar, je nach Temperatur


Gruß
Ludger

Autor: micha (Gast)
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CO2 schrieb:
> @Michael
>
> die CO2-Flasche hat kein 200bar, sondern so 50-60bar, je nach Temperatur
>
>
> Gruß
> Ludger

Na, dann kannst Du ja eine 4l-Flasche nehmen, dann passt die Rehnung :-)

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