Popis

Krátky opis
CMA Senzor vodivosti BT27i sa používa na meranie vodivosti roztoku. Má tri rozsahy
merania, ktoré sa dajú zvoliť použitím spínača na bočnej strane škatule senzoru:
 0 až 200 S
 0 až 2000 S
 0 až 20000 S
Senzor vodivosti sa skladá zo zosilňovača a elektródy pre meranie vodivosti, ktorá je
jednoduchého ABS 2-bunkového grafitového typu. Môže sa použiť na meranie slanosti
a zmien vo vodivosti vo vzorkách vody. Aj keď nedokáže konkrétne identifikovať
prítomné ióny, môže sa použiť na stanovenie celkovej koncentrácie iónov vo vzorke.
Senzor vodivosti sa môže pripojiť priamo k analógovému BT vstupu CMA rozhrania
€Lab, CoachLab II/II+
a VinciLab. Senzorový kábel BT - IEEE1394, ktorý je potrebný
pre pripojenie konektora k rozhraniu nie je súčasťou balenia Senzora vodivosti a musí
2 | BT27i Senzor Vodivosti Príručka Užívateľa
byť zakúpený samostatne (CMA Article BTsc_1).
Rozpoznanie senzora
Senzor vodivosti obsahuje pamäťový čip (EEPROM) s informáciami o senzore: jeho
názov, merané množstvo, jednotku a kalibráciu. Prostredníctvom jednoduchého
protokolu sú tieto informácie načítané pomocou rozhrania CMA: €Lab, CoachLab
II/II+ 1
, VinciLab a senzor je automaticky rozpoznaný keď sa pripojí k týmto
rozhraniam. Všimnite si, že pre každý rozsah merania Senzora vodivosti existujú
vlastné EEPROM informácie. Poloha spínača určuje, ktoré informácie sa použijú. Ak
chcete zistiť, ktorý rozsah merania je aktuálne nastavený, najskôr odpojte senzor od
rozhrania, spínačom zvoľte želaný rozsah merania a potom znovu pripojte senzor
k rozhraniu.
Ak Senzor vodivosti nie je automaticky rozpoznaný, musíte manuálne nastaviť senzor
tak, že ho vyberiete z Coach Knižnice Senzorov.
Ako senzor pracuje
Senzor vodivosť meria schopnosť vodových roztokov viesť elektrinu. Keď sa vo vode
rozpustia soli a iné anorganické chemikálie, rozpadnú sa na elektricky nabité ióny. Ióny
zvýšia schopnosť vody viesť elektrický prúd. Medzi bežné ióny, ktoré vedú elektrický
prúd patria sodík, chlorid, vápnik a magnézium. Organické zlúčeniny, ako sú cukry,
oleje a alkoholy, nevytvárajú ióny.
Senzor meria vodivosť na jednoduchom princípe - dve grafitové dosky (články) sú
umiestnené vo vzorke, cez dosky sa pustí napätie a zmeria sa prúd. Senzor vodivosti
vlastne meria vodivosť roztoku (inverznú k špecifickému odporu R), ktorá je
determinovaná hodnotami napätia a prúdu podľa Ohmovho zákona (G = 1/R = I/V).
Na určenie vodivosti (C) sa používa špecifická článková konštanta (K) elektródy pre
meranie vodivosti. Vodivosť je vodivosť článku vynásobená článkovou konštantou (C
= G*K). Článkovú konštantu určuje separačná vzdialenosť elektródy vydelená
plochou elektródy. Nominálna článková konštanta (K) dodanej elektródy je 1,0 cm-1.
Jednotka vodivosti SI je Siemens (S). keďže S predstavuje veľmi veľkú jednotku,
vodivosť vodných vzoriek sa bežne meria v S a vodivosť v S/cm. Niektoré typické
rozsahy vodivosti vodných roztokov sú:
Príklad Vodivosť (μS/cm)
Čistá voda 0,055
Destilovaná voda 0,5
Deionizovaná voda 0,1 - 10
Dažďová voda 20 - 100
Pitná voda 50 - 200
Voda z vodovodu 100 - 1500
1 Iba cez BT vstupy senzora
BT27i Senzor Vodivosti Príručka Užívateľa | 3
Voda z rieky 250 - 800
Poloslaná (miešaná) voda 1000 - 8000
KCI 0.01 M 1410
MgSO4 5810
KCI 0.1 M 12900
Voda z oceánu 53000
H2S04 82600
KCI 1.0 M 112000
Aby sa zabránilo úplnej iónovej migrácii do dvoch elektród, senzor používa striedavý
prúd. Pri každom cykle striedavého prúdu sa polarity elektród vymenia, čo má za
následok obrátenie smeru prúdenia iónov. To zabráni elektrolýze a polarizácii.
Kalibrácia
CMA Senzor vodivosti BT27i je dodaný kalibrovaný. Výstup senzora je lineárny
vzhľadom na vodivosť. Každý rozsah merania má svoju vlastnú kalibráciu.
Dodané kalibračné funkcie sú:
 Rozsah merania 0 .. 200 S: C (S/cm) = 65,7 * Vout(V)
 Rozsah merania 0 .. 2000 S: C (S/cm) = 847,2 * Vout(V)
 Rozsah merania 0 .. 20000 S: C (S/cm) = 7819 * Vout(V)
Program Coach 6 umožňuje zvolenie kalibrácie uloženej v pamäti senzora (EEPROM)
alebo kalibrácie uloženej v Coach 6 Knižnica Senzorov. Pre väčšiu presnosť je možné
upraviť prednastavenú kalibráciu.
Pre ešte presnejšie merania je možné nastaviť novú kalibráciu používateľa v Coach.
Pred začatím kalibrácie senzora sa uistite, elektróda pre meranie vodivosti je čistá.
Ponorte špičku elektródy do destilovanej vody na 10 minút. Ak to nie je možné, pred
použitím špičku dôsledne opláchnite destilovanou vodou. Utrite vonkajšie časti
elektródy čistou papierovou utierkou. Silno zatraste, aby ste odstránili všetky kvapky
z článkovej komory. Povrch elektródy musí byť suchý.
 Na škatuli senzora zvoľte želaný rozsah vodivosti.
 Nulový kalibračný bod - vykonajte túto kalibráciu bodu s elektródou mimo
hocijakého roztoku (t.j. vo vzduchu). Toto je hodnota 0,0 S/cm.
 Kalibračný bod štandardného roztoku - umiestnite elektródu do štandardného
roztoku (ktorého vodivosť je známa). Uistite sa, že celý podlhovastý otvor
s elektródovými plochami je ponorený v roztoku. Počkajte, kým sa zobrazené
napätie stabilizuje. Zadajte hodnotu štandardného roztoku, t.j. 1000 S/cm.
Pre ešte lepšie výsledky môžete vykonať viacbodovú kalibráciu, a to použitím
štandardných roztokov, ktoré pokrývajú očakávaný rozsah hodnôt vodivosti. Výber
štandardu je veľmi dôležitý; mali by ste vždy zvoliť taký, ktorý má približne takú
vodivosť ako roztok, ktorého vodivosť chcete merať. Ak chcete overiť správne
4 | BT27i Senzor Vodivosti Príručka Užívateľa
fungovanie elektródy, mali by ste zvoliť štandard s hodnotami buď nad alebo pod
prvým štandardom.
Výber presného štandardného roztoku je nevyhnutné pre vykonanie dobrej kalibrácie.
Môžete si pripraviť vlastné štandardné roztoky, ako sú zobrazené v tabuľke.
Množstvo NaCl na výrobu
1 litra roztoku
Ekvivalent hodnôt vodivosti
0,0474 g 100 S/cm
0,491 g 1000 S/cm
1,005 g 2000 S/cm
5,566 g 10000 S/cm
Neexistuje žiadny presný vzťah medzi vodivosťou v µS/cm a celkovým obsahom
pevných látok TDS v ppm
2
(čiastok na milión). Experimentmi sa zistilo, že približný
vzťah existuje v rôznych typoch vody. Vo vode s vyšším podielom chloridu sodného
stačí pre zistenie ppm vynásobiť hodnotu µS/cm hodnotou 0,5. Pre väčšinu ostatných
vodných roztokov použite faktor 0,67.
Automatická kompenzácia teploty
Teplota má veľký vplyv na vodivosť. Elektróda pre meranie vodivosti má v sebe
zabudovaný senzor pre meranie teploty, ktorý sa používa na kompenzáciu zmien vo
vodivosti roztokov s teplotou medzi 5 až 35°C. Namerané hodnoty sa automaticky
vzťahujú k hodnote vodivosti pri 25°C - preto senzor nameria rovnakú vodivosť
v roztoku, ktorý má 15°C ako keby bol ten istý roztok zohriaty na 25°C. To znamená,
že jedna kalibrácia sa môže použiť vo vodných vzorkách pri rôznych teplotách. Bez
teplotnej kompenzácie sa namerané hodnoty menia s teplotou, hoci skutočná
koncentrácia iónov sa nezmenila.
Zbieranie dát
Ak chcete vykonať merania:
 Ponorte špičku elektródy pre meranie vodivosti do destilovanej vody po dobu asi 10
minút. Ak to nie je možné, poriadne špičku opláchnite destilovanou vodou.
 Utrite vonkajšie časti elektródy čistou papierovou utierkou. Silno zatraste, aby ste
odstránili všetky kvapky z článkovej komory.
 Spínačom zvoľte želaný rozsah merania.
 Pripojte senzor k rozhraniu. Vo väčšine prípadov je senzor automaticky rozpoznaný.
Ak sa to nestane, manuálne zvoľte Senzor vodivosti BT27i z Coach Knižnica
Senzorov.
2 Parts per million
BT27i Senzor Vodivosti Príručka Užívateľa | 5
 Elektródu pre meranie vodivosti umiestnite do testovanej vzorky. Vzorka musí mať
hĺbku aspoň 3 cm, aby sa zabezpečilo úplné ponorenie článkovej komory.
 Jemne roztok miešajte, kým nezmiznú všetky vzduchové bubliny uväznené
v článkovej komore. Počkajte 10 sekúnd, aby sa hodnoty stabilizovali.
 Ak meriate roztok s teplotou nižšou ako 10°C alebo vyššou ako 35°C, je potrebné
počkať dlhší čas kým sa namerané hodnoty stabilizujú.
 Pred ďalším meraním opláchnite koniec sondy destilovanou vodou.
 Po dokončení merania elektródu dôkladne vyčistite, aby sa predišlo kontaminácii.
Upozornenie:
Neklaďte elektródu do:
 viskóznych, organických kvapalín, ako sú ťažké oleje, glycerín (glycerol) alebo
etylénglykol.
 acetónu alebo nepolárnych rozpúšťadiel, ako sú pentán alebo hexán.
Používanie Senzora vodivosti s inými senzormi
Je veľmi dôležité uvedomiť si, že Senzor vodivosti sa bude vzájomne ovplyvňovať
s niektorými ďalšími senzormi v prípade, že ich umiestnite do toho istého roztoku
a pripojíte k tomu istému rozhraniu (t.j. ten istý VinciLab). A to z dôvodu, že Senzor
vodivosti vyšle signál do roztoku a tento signál môže mať následne vplyv na namerané
hodnoty inými senzormi. Nepripájajte k tomu istému rozhraniu a neumiestňujte do toho
istého roztoku tieto senzory:
 senzor rozpusteného kyslíka,
 pH senzor,
 senzor slanosti.
Ostatné senzory môžu byť pripojené k tomu istému rozhraniu v rovnakom čase, ale do
roztoku môžu byť umiestnené len jeden po druhom.
Navrhované experimenty
Senzor vodivosti je možné použiť na širokú škálu experimentov:
 Potvrdenie priameho vzťahu medzi vodivosťou a koncentráciou iónov vo vodných
roztokoch. Určenie koncentrácie iónov v neznámych roztokoch.
 Meranie zmien vo vodivosti zapríčinené fotosyntézou vo vodných rastlinách
s následným znížením koncentrácie iónov hydrogénuhličitanu v dôsledku spotreby
oxidu uhličitého.
 Sledovanie rýchlosti prebehnutia reakcia v chemickej reakcii, v ktorej sa rozpustené
ióny a vodivosť roztoku menia s časom v dôsledku výroby a spotreby iónových
látok.
 Vykonanie vodivosti titrácie za účelom určenia kedy sa zlúčia stechiometrické
kvantity dvoch látok.
 Hľadanie rýchlosti, pri ktorej sa ióny rozptýlia cez membránu, ako je dialyzačná
6 | BT27i Senzor Vodivosti Príručka Užívateľa
trubica.
 Sledovanie zmien vodivosti alebo celkového množstva rozpustených tuhých látok
v akváriu obsahujúcom vodné rastliny a zvieratá. Tieto zmeny môžu byť spôsobené
fotosyntézou alebo dýchaním.
Čistenie, uskladnenie a údržba elektródy pre meranie vodivosti
Elektróda pre meranie vodivosti musí byť udržiavaná v čistote. V závislosti od
aplikovaných vzoriek môže byť nutné jej pravidelné čistenie, aby sa zaistili presné
merania.
 Vo väčšine situácií stačí pre efektívne čistenie voda s jemným kvapalným čistiacim
prostriedkom. Ponorte elektródu do teplej vode s jemným čistiacim prostriedkom po
dobu 15 minút.
 Na čistenie elektródy je možné použiť aj etanol pokiaľ je doba čistenia maximálne 5
minút.
 Vápnitý alebo hydroxidový povlak môže byť odstránený ponorením do roztoku so
zriedenou kyselinou, ako je 0,1 M kyseliny chlorovodíkovej alebo 0,5 M kyseliny
octovej po dobu 15 minút.
 Aby nedošlo k poškodeniu článku, nepoužívajte na čistenie abrazívne alebo ostré
predmety.
 Po vyčistení elektródu dobre opláchnite destilovanou vodou, silno zatraste
a nechajte vysušiť.
 Elektródu skladujte v suchu.
Praktické informácie
 Vyvarujte sa poškriabaniu vnútorných plôch na sonde elektródy.
 Najbežnejším dôvodom nepresných meraní je krížová kontaminácia vzoriek.
Dávajte pozor, aby ste nepreniesli kvapky jednej vzorky do druhej. Medzi meraním
rôznych vzoriek vyčistite elektródu destilovanou vodou.
 Uistite sa, že vzorky majú uzáver, aby sa predišlo ich odparovaniu. Najlepšie je
naplniť fľaše až po okraj, aby sa vo vodnej vzorke nerozpúšťali plyny, ako je oxid
uhličitý.
 Nepoužívajte senzor v situáciách, ktoré môžu viesť k poškodeniu grafitových dosiek
v článkovej komore. Nepokúšajte sa vnútro článku vysušiť utretím alebo vysatím.
 Automatická kompenzácia teploty pre túto elektródu pôsobí v rozsahu 5
oC až 35oC,
ale môže byť umiestnená do roztokov s teplotou v rozsahu 0 až 80oC.
 Elektróda pre meranie vodivosti nemeria len vodivosť medzi grafitovými doskami,
ale, v menšej miere, aj v poli po stranách elektródy. V užšej nádobe môžu steny
rušiť toto pole. Umiestnenie elektródy príliš blízko hladiny tekutiny alebo iných
objektov (t.j. dno kadičky) môže zapríčiniť nesprávne namerané hodnoty.
BT27i Senzor Vodivosti Príručka Užívateľa | 7
Technické parametre
Typ senzoru Analógový, generuje výstupné napätie medzi 0 - 5 V
Rozsahy merania
Nízky:
Stredný:
Vysoký:
0 až 200 S/cm
0 až 2000 S/cm
0 až 20000 S/cm
Rozlíšenie s použitím
12- bitového 5V AD
konvertora
Nízky:
Stredný:
Vysoký:
0,1 S/cm
1 S/cm
10 S/cm
Presnosť ±1% celkovej stupnice pre každý rozsah
Doba odozvy 98% celkovej stupnice na 5 s, 100% na 15 s.
Teplota Kompenzácia: automatická medzi 5°C a 35°C.
Rozsah: medzi 0°C a 80°C
Článková konštanta 1.0 cm-1, ponorný typ, ABS body,
paralelné uhlíkové (grafitové) elektródy
Kalibračné funkcie
Nízky:
Stredný:
Vysoký:
C (S/cm) = 65,7 * Vout(V)
C (/cm) = 847,2 * Vout(V)
C (/cm) = 7819 * Vout(V)
Pripojenie IEEE1394 konektor pre BT-IEEE1395 senzorový kábel.
Senzorový kábel nie je dodaný spolu so senzorom.
Tento produkt je určený predovšetkým na vzdelávacie účely. Nie je určený pre priemyselné, medicínske,