Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik elektronischer PH-Sensor


von Marcel K. (viewer)


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Hallo liebes Forum,

ich weiß nicht genau in welchem Forum ich meine Fragen stellen soll. Da 
ich mich allerdings hier in diesem Forum sehr gerne aufhalte frage ich 
mal hier.

Wer kennt sich generell mit PH-Sensoren aus? Meine Idee ist, den PH-Wert 
eines Pools elektronisch zu überwachen. Ich habe schon etwas im Intern 
gesucht. Da kommen schon die ersten Fragen auf. Es gibt verschiedene 
PH-Sensoren. Von ca. 20€ bis über 250€. Worin bestehen die groben 
unterschiede? Bei einigen Sensoren habe ich gelesen, dass diese nur 1 
Jahr lang halten. Ist das generell bei PH-Sensoren oder gilt das nur für 
die "billigen".  Probleme scheint es auch in der Lagerung zu geben. Man 
sollte diese nicht austrocken lassen.

Hat vielleicht schon jemand von Euch einen elektronischen PH-Sensor 
gebaut? Kennt jemand eine Internetseite über solche "Pool-Sensoren"?
Ich wäre über jeden Hinweis sehr Dankbar…

Viele Grüße und einen schönen Abend,
Marcel (",)

von Maxwell F. (maxwell78)


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Hallo,

ich bin im Moment mit einem Kollegen dabei, eine Steuerung zur Erwärmung 
des Wassers im Pool mit Absorber Schleifen zu bauen. Neben Temperatur 
Messung haben wir auch die Messung von pH und Redox umgesetzt. Die 
Sensoren lagen preislich so um die 30 Euro pro Stück und müssen immer in 
der Flüssigkeit gelagert werden.
Die Steuerung hat übrigens auch ein Web Interface damit man schon auf 
der Arbeit schauen kann, wie warm der Pool ist ;)

Schau mal bei pooldoktor.net

Gruß
Maxwell

von Marcel K. (viewer)


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Hallo Maxwell,
erst mal vielen Dank für Deinen schnellen Antwort.

Könntest Du mir den Typ nennen mit dem Ihr den PH-Wert auswertet? Wie 
langlebig ist denn dieser Sensor?
Prüft Ihr auch den Chlor-Gehalt?

Eure Idee finde ich echt cool, vorallem das Web Interface sinde ich 
klasse ;o)

Grüße,
Marcel (",)

von MaWin (Gast)


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> Worin bestehen die groben unterschiede?

Unter anderem in der Qualität die sich in der Haltbarkeit und damit 
Langzeitbenutzbarkeit auswirkt.

Natürlich gibt es auch andere Unterschiede. Mit oder ohne 
Temperatursensor, auch als Redoxelektrode verwendbar, für aggressive 
oder moderate Flüssigkeiten geeignet, für niederohmige oder hochohmige 
Flüssigkeiten geeignet, zum Einstchen etc und der normale Wucher der 
Teuerpreisanbieter bei denen es auch Ramsch zum Rolexuhrenpreis gibt.

Schwimmbadwasser ist nicht aggressiv aber eher hochohmig. Die Greisinger 
GE 014 ist gut geeignet, die GE 106 reagiert schneller.

http://www.greisinger.de/index.php?task=2&wg=141


> Hat vielleicht schon jemand von Euch einen elektronischen
> PH-Sensor gebaut

Ja.

Es gibt im wesentlichen 2 Methoden:
Bei der einfacheren Art hängt der Sensor ständig im Wasser.
Wie du schon gelesen hast, hält er das vielleicht nicht mal 1 Jahr aus.
Ganz so schlimm ist es aber nicht, wenn man ihn ordentlich behandelt.
D.h. er wird elektrisch ABGETRENNT (gekapseltes Reed-Relais im 
Innenleiter) wenn nicht gemessen wird, damit nicht ständig irgendein 
noch so kleiner Strom über die Elektroden fliesst. Und ist Teflon 
isoliert.

Und wenn gemessen wird, wird sehr hochohmig gemessen, mit OpAmps die als 
Elektrometerverstärker gehandelt werden. Im Prinzip braucht man ja nur 
die Spannung und die Temperatur, also tut es ein simpler 
nicht-invertierender Verstärker. Beliebt war der CA3140, AD546, AD549, 
AD645, AD795, siehe Datenblatt.
Dann kann man jedes Frühjahr den Sensor ausbauen und neu kalibrieren so 
lange er sich noch kalibrieren lässt. Das kann schon mal 10 Jahre gut 
gehen. Tödlich sind für die Elektroden fliessende Ströme.

Oder man baut es richtig.
Dann hängt der Sensor in einem Messbecher mit Ablauf.
Dort werden durch Pumpen oder Magnetventile der Reihe nach 
Schwimmbadwasser, Leitungswasser, 3-molare KCl-Lösung und die 
Kalibrierlösungen eingefüllt, gemessen, und wieder abgelassen.
Der Messbecher sollte so gebaut sein, daß das Leitungswasser unter Druck 
den ganzen becher sauberspült, die anderen Flüssigkeiten können 
problemlos mit billigen Silikonschlauchpumpen eingefüllt werden. 
Destilliertes Wasser braucht man nicht. Den Ablauf kann man so 
konstrukieren, daß beim Überlauf das Restwasser mitgezogen wird. Dann 
werden die normalen Flüssigkeiten nur bis zur Normhöhe eingefüllt, und 
mit Leitungswasser zum Überlaufen gebracht woraufhin der Becher sich 
selbst ganz leersaugt.
Problem der Methode: Die Kalibrierlösungen halten auch nicht ewig, nach 
1 Jahr sind die meist hin (verschimmeln, ob sie vorher schon ungenau 
wurden weiss man ja nicht). Und sie sind relativ teuer. Letztlich steht 
der Sensor auch die ganze Zeit in Flüssigkeit, nur eben nun in 3 molarer 
KCl.


ABER: Wenn man sein Schwimmbad versteht, braucht man so was nicht. Nach 
dem Einfüllen im Frühjahr das Wasser 2 Tage stehen lassen, dann pH-Wert 
messen und einstellen. Erst danach kommen die restlichen 
Schwimmbadchmikalien rein, also i.A: eine Chlortablette und 5 Gramm 
Kupfersulfat pro Kubikmeter. Das Kupfersulfat reicht das ganze Jahr, die 
Chlortablette muß man erneuern wenn sie sich aufgelöst hat. Im 
Monatsabstand oder nach starkem Gewitter pH-Wert messen, meist muss man 
2 mal im Jahr den pH-Wert korrigieren, er geht bei mir regelmässig nach 
oben. An heissen Tagen bei denen es auch Gewitter gibt kann man schon 
präventiv etwas Chlorgranulat reinwerfen, die Menge die sich von der 
Tablette ablöst reicht bei warmem Wasser nicht.

Auf keinen Fall vorgefertige Schwimmbadchemikalien kaufen. Da kommt es 
schon mal vor, daß zur Steigerung des Profits wirkungslose bunte 
Wässerchen verkauft werden. So hat der lokale Schwimmbadfachhandel mal 
wirkungsloses Algenmittel blau verkauft (das fällt dann auf wenn täglich 
dutzende Kunden sich beschweren kommen), und der Chemikalienhändler 
gestrecktes Natriumbisulfat als kaum wirksamen pH-Senker. Die 
Chemikalien aus dem Baumarkt waren hingegen bisher immer ok.

von Marcel K. (viewer)


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Hallo Mawin,

erst mal vielen Dank für Deine ausführliche Beschreibung. Das weiß ich 
zu schätzen wenn man sich etwas mehr Zeit nimmt. Danke schön!!

Also als erstes hast Du völlig recht. Am aller besten wäre es, wenn man 
es einfach im Gefühl hat wie man seinen Pool behandeln muss. Ich arbeite 
ja daran und möchte es ja auch lernen :o)
Der Reitz einen elektronischen Sensor zu bauen ist aber ebenfalls sehr 
groß. Ich habe mir die von Dir vorgeschlagenen Sensoren mal angeschaut. 
Die sind Preislich echt OK. Mich würde aber auch mal interessieren wie 
man diese Sensoren auswertet. Haben alle Sensoren die gleiche Spannung 
bei z.B. PH = 7.0? Oder gibt es da unterschiede. In den Datenblättern 
des Herstellers konnte ich keine Angaben finden!
Dann habe ich noch eine Frage. In den Datenblättern steht, dass man die 
Sensoren nachfüllen kann. Was bedeutet das? Welche Rolle spielt denn die 
Temperatur? Es scheint ja Sensoren zu geben die noch einen 
Temperatursensor enthalten haben.
Ich merke schon ich muss da noch einiges lernen.

Viele Grüße,
Marcel (",)

von Matthias (Gast)


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Marcel K. schrieb:
> Dann habe ich noch eine Frage. In den Datenblättern steht, dass man die
> Sensoren nachfüllen kann. Was bedeutet das?

Für die pH-Messung wird die Diffusionsspannung zwischen zwei Elektroden 
ausgewertet. Die eine Elektrode (Referenz-Elektrode) befindet sich meist 
in einer KCl-Lösung (die ggf. nachgefüllt werden kann) und die andere 
Elektrode in deiner zu messenden Flüssigkeit. Beide Elektroden sind 
durch eine Membran getrennt. Insbesondere bei der Messung von schlecht 
leitenden Flüssigkeiten muß die Elektrode gut umspült werden.
http://www.sensorland.com/HowPage037.html
MfG

von Maxwell F. (maxwell78)


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Marcel K. schrieb:
> Hallo Maxwell,
> erst mal vielen Dank für Deinen schnellen Antwort.
>
> Könntest Du mir den Typ nennen mit dem Ihr den PH-Wert auswertet? Wie
> langlebig ist denn dieser Sensor?
> Prüft Ihr auch den Chlor-Gehalt?
>
> Eure Idee finde ich echt cool, vorallem das Web Interface sinde ich
> klasse ;o)
>
> Grüße,
> Marcel (",)

Hallo Marcel,

hier mal der Link zur Hauptseite von meinem Kollegen

http://rz-home.de/~fkiesow/

die Steuerung findet man unter

http://rz-home.de/~fkiesow/Solarsteuerung/solarsteuerung.htm

Was Erfahrungen bezüglich der Sensoren angeht, schreib einfach eine 
email
an meinen Kollegen.

Gruß
Maxwell

von MaWin (Gast)


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> Haben alle Sensoren die gleiche Spannung bei z.B. PH = 7.0?

Ja.

> In den Datenblättern steht, dass man die Sensoren nachfüllen kann.
> Was bedeutet das?

Sind sind undicht, ein Schlauch über einem Loch. Ist zu wenig 
Kaliumchlorislösung drin, muß man nachfüllen. Irgndwie bildest sich 
auskristallisiertes KCl an der Öffnung.

> Welche Rolle spielt denn die Temperatur?

Eine wichtige. Sie muss kompensiert werden sonst ist der Messfehler zu 
gross. Das kann der uC aus pH und Tempmesswert machen, die Formel ist 
bekannt, oder es kompensiert direkt der OpAmp mit einem Thermistor im 
verstärkungsfestlegenden Spannungsteiler.

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