Ich möchte die angehängte Photometer-Schaltung noch weiter vereinfachen. So würde ich die Diode am Anfang und die rote LED (Anzeige EIN/AUS) weglassen. 1) Jetzt ist mir nicht ganz klar, wieso bei dieser Schaltung ausgerechnet 8V benötigt werden (78L08). Muss ja irgendeinen Sinn haben. Ich selbst würde die gerne mit 5V betreiben (wenn das denn geht). 2) Und mein zweites Problem ist die Berechnung der notwendigen Widerstände: die 330 Ohm vor der grünen LED ist wahrscheinlich einfach Erfahrungswert (einfach wegen der LED, oder?); aber die 680 und 10k Ohm-Widerstände verstehe ich nicht und insbesondere welche Potis man einsetzen muss. 3) Welchen Fotowiderstand könnt ihr empfehlen? Ich wäre jetzt einfach mal bei M9960 - wobei ich nicht genau weiß ob 11A oder 11B Schon mal vielen Dank für eure Hilfe!!!
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Für den Fotowiderstand bringt mehr Spannung auch mehr Signal. Es müssen aber keine 8 V sein - auch die Schaltung würde mit 5 V gehen. Den Widerstand zur LED hat man entsprechend dem Strom für die LED gewählt. Da kommen 330 Ohm wohl gerade hin für knapp 20 mA. Die Widerstände für den Poti usw. ergeben sich aus dem Sensor: der gibt den 10 K Widerstand (eher etwas größer als der Sensorwiderstand) vor. Der Zweig mit dem Poti muss dann nur niederohmig genug sein, damit genug Strom für das Anzeigeinstrument fließen kann. Viel weniger als die 10 K von der anderen Seite bringt da nicht viel. Es hätten auch andere Potis sein können, aber 10 K ist wohl ein gängiger Wert, und der feine Bereich wird damit auch nicht zu unhandlich klein. Heute würde ich keinen Fotowiderstand mehr nehmen, sondern einen Fototransistor - da ist die thermische Drift geringer. Der Strom ist ggf. etwas kleiner, so dass der 10 K Widerstand eventuell etwas größer müsste. dafür sind aber auch moderne grüne LEDs viel heller. Da muss man aber ggf. wegen der Wellenlänge aufpassen: grün ist nicht gleich grün.
Ulrich H. schrieb: > a kommen 330 Ohm wohl gerade hin für knapp 20 mA. Von der Belastbarkeit ist der allerdings hoffnungslos überdimensioniert. Und eine etwas effektivere LED kommt auch mit dem halben Strom locker aus.
Ulrich H. schrieb: > Heute würde ich keinen Fotowiderstand mehr nehmen, sondern einen > Fototransistor - da ist die thermische Drift geringer. Wenn man damit quantitativ messen möchte, wäre wohl eine Photodiode mit nachgeschaltetem Transimpedanzverstärker die geeignete Detektorvariante.
Ulrich H. schrieb: > Heute würde ich keinen Fotowiderstand mehr nehmen, sondern einen > Fototransistor - da ist die thermische Drift geringer. Der Strom ist > ggf. etwas kleiner, so dass der 10 K Widerstand eventuell etwas größer > müsste. dafür sind aber auch moderne grüne LEDs viel heller. Da muss man > aber ggf. wegen der Wellenlänge aufpassen: grün ist nicht gleich grün. Bei einem Fototransistor würde man aber eher eine rote LED nehmen. Grün passt besser zu CdS. Die Frage ist natürlich, was Jay wirklich messen will. Gruss Harald
Ich möchte Nitrat und Kalium in Wasser anhand der resultierenden Trübung durch die Zugabe von Reagenzen messen. Jetzt suche ich natürlich eine möglichst einfache, günstige aber auch relativ genaue Möglichkeit der Bestimmung...
Harald Wilhelms schrieb: > Bei einem Fototransistor würde man aber eher eine rote LED nehmen. > Grün passt besser zu CdS. Die Frage ist natürlich, was Jay wirklich > messen will. Erstmal kommt es drauf an, wo die mit dem Photometer zu messende Substanz ihre Absorptionsbanden hat. Danach wird man die Wellenlänge auswählen und danach den Detektor.
Ulrich H. schrieb: > Der Zweig mit dem Poti muss dann nur niederohmig genug sein, damit genug > Strom für das Anzeigeinstrument fließen kann. Viel weniger als die 10 K > von der anderen Seite bringt da nicht viel. Es hätten auch andere Potis > sein können, aber 10 K ist wohl ein gängiger Wert, und der feine Bereich > wird damit auch nicht zu unhandlich klein. Super, danke! Wofür aber die 680Ohm vor den Potis?
Mike schrieb: >> Bei einem Fototransistor würde man aber eher eine rote LED nehmen. >> Grün passt besser zu CdS. Die Frage ist natürlich, was Jay wirklich >> messen will. > > Erstmal kommt es drauf an, wo die mit dem Photometer zu messende > Substanz ihre Absorptionsbanden hat. Danach wird man die Wellenlänge > auswählen und danach den Detektor. ACK! Aber, ob das Jay auch bewusst ist?
Jay Myon schrieb: > Wofür aber die 680Ohm vor den Potis? Damit die Potis nicht abrauchen, wenn man beide auf 0 dreht.
Harald Wilhelms schrieb: > ACK! Aber, ob das Jay auch bewusst ist? Sagen wir mal so: Die Schaltung oben wird genau dafür verwendet. Ich habe genau dieses Teil auch so gekauft und es funktioniert (mit grüner LED). Jetzt brauche ich das Ganze aber nicht mehr in einem gesonderten Gehäuse (wie jetzt), sondern möchte das in eine andere Apparatur einbinden und daher selbst bauen. Insofern würde ich am liebsten einfach bei einer einfachen grünen LED und einem Fotowiderstand bleiben - bin aber auch für neues offen und würde mich auch gerne an einer anderen Lösung versuchen...
Noch eine letzte Sache: Ich habe gesehen, dass in der aktuellen Version des Fotometers auf die Potis im Sinne von Drehknöpfen verzichtet wurde. Jetzt gibt es einen Reset-Button. (http://www.wasserpantscher.at/product_info.php?info=p4_fotometer-fuer-wassertests---guenstig-und-genau--neu-.html) Wie kann ich so etwas realisieren? Derzeit würde ich eine Leerprobe (reines Wasser) einsetzen und mit den Potis alles auf 0 bringen. Anschließend erfolgt dann die Messung. Wäre natürlich einfach nur perfekt, wenn ich auf dieses Nullen per Drehregler verzichten könnte, da ich dann alles komplett über einen Microcontroller machen könnte.
Die Ausführung mit Taster zum Abgleich geht vor allem mit einem µC - ohne wird es da schwer. Mit µC wird es aber schon etwas aufwendiger als die einfache Version hier.
Wobei die verlinkte Version ja ohne Mikrocontroller ist, da der Messwert schlicht mit einem Multimeter abgelesen wird. In meiner Version würde ich die Spannung per ADC und µC auslesen - aber das ist jetzt erst einmal unerheblich. Ansonsten wäre meine Alternative, dass ich auf die Potis verzichte und einfach Nullmessung und eigentliche Messung durchführe und per µC nur die Differenz der gemessenen Spannungen auswerte. Läuft doch eigentlich aufs gleiche raus, oder? Wenn ja, durch welchen festen Widerstand sollte ich dann die Potis am sinnvollsten ersetzen?
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Jay Myon schrieb: > Wäre natürlich einfach nur perfekt, wenn ich auf dieses Nullen per > Drehregler verzichten könnte, da ich dann alles komplett über einen > Microcontroller machen könnte. Dann tue das. Die Potis können einfach entfallen und der µC kann z.B. mit einem AD-Wandler die Spannung am Messteiler bestimmen.
Welchen Widerstand man dann in Reihe zum Sensor (Photowidestand oder Photodiode) braucht hängt vom Sensor / AD und der LED ab. Je nach AD braucht man ggf. auch noch eine Verstärkung oder wenigstens einen Kondensator. Wenn man schon auf einen µC umstellt, dann könnte man auch gleich die LED wechselweise ein und ausschalten. Damit ließen sich Offsets und ggf. Fremdlicht kompensieren. Ein Fototransistor wäre da wegen der besseren Linearität und Geschwindigkeit vorzuziehen.
Ulrich H. schrieb: > zum Sensor (Photowidestand oder Photodiode) > Ein Fototransistor wäre da wegen der besseren Linearität > und Geschwindigkeit vorzuziehen. ... gegenüber einem Photowiderstand. Bezüglich Linearität und Geschwindigkeit ist ein geeignete Photodiode sicher besser. (dahinter ein TIA für die Signalaufbereitung)
Jay Myon schrieb: > Ich möchte Nitrat und Kalium in Wasser anhand der resultierenden Trübung > durch die Zugabe von Reagenzen messen. Was sind denn das fuer ReagenzIen? Gerade Nitrat ist doch sehr interessant, wenn man auf dem Land lebt und mitbekommt, wie die Bauern das Land unter Guelle setzen. Da waere mal 'ne private Mess-Serie vom Bach interessant, so von Januar bis April. Dieses Jahr ist hier ein Loeschteich im Februar fast umgekippt, vor lauter Algen!
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Vielleicht kannst du für 5V mal diesen Aufbau versuchen. Um den Meßbereich einzustellen und deinen LDR und den Aufbau einmal anzupassen, ist der Trimmer dabei. Ausgangsspannung 0-2.5V entspricht dann der Trübung. Der Bereich läßt sich mit vielen uC gut auflösen.
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Der Fotowiderstand (LDR) ist links unten, aber was ist das Element in der Mitte (rechts von D1)? Transistor? Ist D1 eine Spannungsreferenz oder wie kommst du auf 2,5V am Ausgang?
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Vergiss diese gamzen Steinzeitschaltungen. Nimm einen digitalen ambient light sensor wie ISL29023 oder TSL235 und schliesse den an einen uC an, der dann durch Lichtdämpfung direkt umgerechnet die Konzentration anzeigt. 4 Bauteile, temperaturstabil, selbstkalibrierend.
Oh, das ist spannend für mich. Ich denke ich würde mich gerne mal an dem TSL235 versuchen. Leider verstehe ich noch nicht ganz, wie ich das Signal auswerte. Bislang habe ich immer mit I2C und einem RPi gearbeitet.
Jay Myon schrieb: > Der Fotowiderstand (LDR) ist links unten, aber was ist das Element in > der Mitte (rechts von D1)? Transistor? > Ist D1 eine Spannungsreferenz oder wie kommst du auf 2,5V am Ausgang? Transistor ist irgendein NPN, am besten mit guter Verstärkung. BC547C oder was grad in der Bastelkiste ist. D1 sorgt ein wenig für Temperaturkompensation und sollte in der Nähe vom Transistor sein. Ist aber nit unbedingt notwendig. Woher die 2,5V kommen: Von den 5V Betriebsspannung klaut die LED ungefähr 2V. Der Transistor regelt auf einen konstanten LDR-Widerstand, indem der Strom durch die LED entsprechend gesteuert wird. Der fließt dann durch R1 ab und läßt sich schön als Spannung messen. Dabei bleiben ca. 0,3-0,5V zwischen Kollektor und Emitter des Transistors hängen, danach ist er übersteuert und der Ausgangswert steigt nit mehr. Die Ausgangsspannung ist ein Indikator für den "optischen Widerstand" zwischen LED und LDR. Wenn du mit Digitalzeugs besser zurecht kommst, nimm einen fertigen Sensor.
Jay Myon schrieb: > Bislang habe > ich immer mit I2C und einem RPi gearbeitet. na dann mach doch .... http://www.ams.com/eng/Light-to-Digital Stefan
Jay Myon schrieb: > Leider verstehe ich noch nicht ganz, wie ich das Signal auswerte. Man misst die Zeit zwischen 2 Impulsen bzw. die Impulsanzahl in einem bestimmten Zeitraum. > Bislang habe ich immer mit I2C und einem RPi gearbeitet. Es gibt auch haufenweise I2C anschliessbare Sensoren, aber achte auf den Helligkeitsbereich, der ist oftmals eingeschränkt.
Habe jetzt noch ein handwerkliches Problem: Also der TSL2561 sieht ja sehr gut aus (http://www.conrad.de/ce/de/product/178448/Umgebungslichtsensor-Taos-TSL-2561-D-Gehaeuseart-TMB-6-27-36-VDC). Kann direkt per I2C angesprochen werden. Die Größe ist ja eigentlich auch super. Meine Messungen führe ich in einem Reagenzglas durch, d.h. dieses wird in eine Steckmuffe gesteckt (Lichtschutz), welche zwei Löcher hat: Einmal für die LED und einmal für den Sensor. Hat jemand einen Tipp, wie ich das praktisch verkabeln kann? Leider hat der TSL2561 keine Füßchen, wie ein TSL260 (der aber kein fertiges digitales Signal liefert. Die BreakoutBoards von Adafruit wiederum lassen sich aber irgendwie schlecht an ein Reagenzglas packen - vor allem so, dass kein Streulicht an den Sensor kommt. Oder doch?
MaWin schrieb: > Man misst die Zeit zwischen 2 Impulsen bzw. die Impulsanzahl in einem > bestimmten Zeitraum. Hört sich ja eigentlich nicht so kompliziert an. Ich arbeite in Python und habe leider noch kein kleines Beispiel gefunden, an welchem ich mich orientieren könnte... Was den Helligkeitsbereich angeht, so brauche ich ja eigentlich nur den Bereich, den so eine LED eben abdeckt. Damit wäre der TSL 2561 ja auch überdimensioniert (40.000 Lux). Oje.. In dem Dschungel finde ich einfach nicht das richtige für mich Wie gut kann der TSL235 denn in Hinblick auf eine LED auflösen?
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Der TSL235 liefert als Ausgangswert eine Frequenz. Die Auflösung bei der Frequenzmessung kann man sehr hoch treiben (20 Bit und mehr), wenn man will - so viel Auflösung wird aber der Sensor nicht bieten. Wie viel sehr das Signal Rauscht (als Frequenzrauschen) steht leider nicht im Datenblatt, aber die Auflösung kann schon recht hoch sein (> 12 Bit), denn der Messbereich geht auch noch recht weit runter, und die Angaben von <0,1% Nichtlinearität lassen schon darauf schließen dass man das auch Auflösen kann. Die Grenze wird vermutlich eher die Temperatur der LED und ggf. Fremdlicht sein. Auch die Ausrichtung der Optik kann ggf. variieren - da sollte sich nichts verschieben, wenn man das Reagenzglas einführt, und trotzdem muss die Position stabil / reproduzierbar sein. Gegen Fremdlicht kann man eine 2. Messung ohne Strom durch die LED machen und die Differenz bilden. Dafür müsste der µC / RPi die LED steuern können.
Ulrich schrieb: > Gegen Fremdlicht kann man eine 2. Messung ohne Strom durch die LED > machen und die Differenz bilden. Dafür müsste der µC / RPi die LED > steuern können. Oh. Daran habe ich gar nicht gedacht - habe ich aus deinem obigen Post hier nicht in Zusammenhang gebracht. LED ein und ausschalten ist ja nicht so schwierig ;-) Das bedeutet ich kann die Messung praktisch ohne Lichtschutz der Küvette machen. > Wie viel sehr das Signal Rauscht (als Frequenzrauschen) steht leider > nicht im Datenblatt, aber die Auflösung kann schon recht hoch sein (> 12 > Bit) Bis jetzt habe ich die Auflösung in Zusammenhang mit ADCs kennengelernt. Bei diesem Sensor wird doch die Auflösung durch den RPi selbst bestimmt, oder? Ich meine der Sensor liefert eine bestimmte Frequenz und ich muss an einer GPIO dieses Signal auswerten. Ich meine, der RPi kann doch mit Sicherheit die komplette Frequenz des Sensors auflösen, so dass doch der Weg über die Frequenz deutlich besser ist, als Sensoren, die per Spannung und ADC ein digitales Signal liefern, oder?
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Jay Myon schrieb: > Die BreakoutBoards von Adafruit wiederum lassen sich aber irgendwie > schlecht an ein Reagenzglas packen - vor allem so, dass kein Streulicht > an den Sensor kommt. Je nach dem, wie dick deine Suppe im Reagenzglas ist, muss Streulich (eigentlich Falschlicht) nicht unbedingt das Problem sein. Du machst einfach zwei Messungen nacheinander - einmal mit und einmal ohne leuchtende LED. Üblicherweise verwendet man bei besseren Photometern moduliertes Licht, dass sich schon in der Signalaufbereitung gut vom Falschlicht (Gleichlicht, 100Hz und Oberwellen) trennen läßt. Wenn du ein Reagenzglas als "Probenhalter" verwendest, mußt du mit dem Strahlverlauf etwas aufpassen. Das Ding wirkt als ziemlich dicke Zylinderlinse. Besser wäre eine Küvette, die wesentlich weniger auf den Strahlengang wirkt. http://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%BCvette
Vielen Dank euch allen! Ich habe mich jetzt für einen TSL235 entschieden und werde auch Küvetten nehmen. Gibt es irgendetwas, worauf ich bei der Wahl der LEDs achten muss? Standard oder hell/superhell? Klar oder gefärbtes Gehäuse? Geht so etwas: http://www.reichelt.de/SLK-3MM-GN/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=18149&artnr=SLK+3MM+GN Lassen sich leichte Trübungen besser mit viel oder wenig Licht auswerten? Jetzt muss ich es nur noch schaffen die Frequenz per Python auszulesen - da habe ich leider keinen Plan, wie das geht und im Internet bislang nichts für mich verständliches gefunden. Aber das ist ja ein anderes Thema.
Jay Myon schrieb: > Gibt es irgendetwas, worauf ich bei der Wahl der LEDs achten muss? Auf die Absorptionseigenschaften deiner Proben.
Aber die muss ich doch erst einmal ermitteln d.h. ausprobieren, oder? Deshalb dachte ich daran grüne, rote und blaue LEDs zu kaufen und mir dann mit Hilfe von verschiedenen Konzentrationen eine Kurve zu erstellen. Dann sehe ich, welche Farbe am Besten passt, oder? Die Frage bleibt aber: Lieber helle oder normale LEDs oder gibt es grundsätzlich welche, die eher zu empfehlen wären?
Jay Myon schrieb: > Aber die muss ich doch erst einmal ermitteln d.h. ausprobieren, oder? Eigentlich sollte es in der Literatur die Absorptionsspektren geben. Was für Farbreaktionen machst du denn für die photometrische Messung deiner Substanzkonzentrationen, i.e. welche Farbstoffe vermißt du letztendlich mit der Photometrie?
Ich weiß jetzt nicht, was der TO für Reagenzen verwendet. Ich tippe aber auf die klassischen, die man in jedem Zoofachhandel bekommt - und die zeigen Nitrat mit einer Rotfärbung an. EDIT: Ich bemerke gerade, dass es sich bei mit um Nitrit handelt. Ich meine aber, dass Nitrat eine ähnliche Rotfärbung ergibt. http://chemieplanet.org/wiki/Nitratbestimmung Die Extinktion der Probe wird bei 430nm photometrisch gemessen und der Gehalt über eine Kalibrierung bestimmt.
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Ich messe Nitrat, Kalium, Phosphat und Eisen. Leider sind bei den fertigen Produkten meist keine Angaben über die chemischen Inhaltsstoffe - ist ja meist ein Betriebsgeheimis... Ich kann nur sagen, dass Kalium eine weißliche Trübung erzeugt (bzw. der Test dazu), bei Nitrat kommt es zu einer rosa-rot-Färbung. Phosphat ergibt eine Blau-Färbung und Eisen ist wieder rötlich. Also: trüb-weiß, rot und blau. Nur wie hilft mir das weiter?
Könnte Kosten sparen. http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Nachweisreaktionen http://www.seilnacht.com/Chemie/reagenz.htm
Super Dank. Dann ergibt sich z.B. 1) Nitrat: Lunges Reagenz (rot) 2) Kalium: Nachweis als Kaliumperchlorat (weiß) Wie kann ich jetzt auf die Absorptionseigenschaften schließen?
Jay Myon schrieb: > Wobei die verlinkte Version ja ohne Mikrocontroller ist, da der Messwert > schlicht mit einem Multimeter abgelesen wird. > > In meiner Version würde ich die Spannung per ADC und µC auslesen - aber > das ist jetzt erst einmal unerheblich. > > Ansonsten wäre meine Alternative, dass ich auf die Potis verzichte und > einfach Nullmessung und eigentliche Messung durchführe und per µC nur > die Differenz der gemessenen Spannungen auswerte. Läuft doch eigentlich > aufs gleiche raus, oder? > Wenn ja, durch welchen festen Widerstand sollte ich dann die Potis am > sinnvollsten ersetzen? Im Eingangsposting schriebst du noch, ob man die Schaltung noch vereinfachen könnte. ????
Jay Myon schrieb: > 1) Nitrat: Lunges Reagenz (rot) > 2) Kalium: Nachweis als Kaliumperchlorat (weiß) > > Wie kann ich jetzt auf die Absorptionseigenschaften schließen? Optisch funktionieren diese beiden Nachweise im Photometer ganz verschieden. 1) Gegen weißes Licht durchgucken und wenn die Lösung klar und rot aussieht, heißt das, dass blaues und grünes Licht fehlt, also absorbiert wird. Rotes Licht aber geht (weitgehend) ungehindert durch. -> Blaue/Grüne LED, weil man da einen starken Effekt hat 2) Die Trübung wirkt ganz anders. Wenn du da einen feinen Lichtstrahl durch die Probe schickst, kannst du von der Seite den Stahl sehen, was nichts anderes heißt, als das Licht zur Seite verloren geht. Der Lichtstrahl wird also durch Streuung geschwächt, das Licht wird aber nicht absorbiert. Je nach Teilchengröße gibt es da unterschiedliche Effekte. http://de.wikipedia.org/wiki/Mie-Streuung http://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Streuung -> Blaue LED funktioniert auf jeden Fall.
Wegen der Absorbtion im grünen / brauen sollte wohl eine grüne oder blaue LED passen. Mehr Intensität sollte für die Messung besser gehen, einfach weil das Rauschen und Fremdlicht weniger Stören. Es ist auch zu überlegen die LEDs ggf. nicht mit dem maximalen Strom zu betreiben, damit die Erwärmung nicht zu stark wird - also eher eine super helle LED, und die dann mit vielleicht 5 mA betreiben. Von der Optik werden vermutlich LEDs mit relativ kleinem Öffnungswinkel am besten passen.
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