pH-метр для воды (Troyka-модуль)

Надоело возиться с лакмусовыми бумажками в попытках определить pH-показатель раствора? Измеряйте кислотность жидкостей на Arduino с помощью электронного pH-метра в виде Troyka-модуля с погружным зондом. Он поможет создать комфортную среду для рыбок в аквариуме, приготовить питательный раствор для гидропонной системы выращивания растений, сделать домашний сок или квасное сусло.

Особенности

Датчик кислотности содержит лабораторный pH-электрод с точностью ±0,1 pH, который рассчитан на единичные или непродолжительные замеры.

Если вам нужен более продвинутый датчик, способный на непрерывные измерения с длительным погружением, — обратите внимание на промышленный pH-метр DFRobot Pro.

Довольно часто pH-метр используется в паре с солемером — такой тандем позволяет контролировать не только кислотность среды, но и концентрацию растворённых солей в воде.

Принцип работы

Водородный показатель pH (лат. potentia Hydrogenii) — мера кислотности, которая отражает концентрацию ионов водорода в жидкости. Различают три степени кислотности водных растворов:

• pH<7 — кислотная среда;
• pH=7 — нейтральная среда;
• pH>7 — щелочная среда.

Для измерения pH-показателя используют систему электродов, которые помещаются в раствор: по возникающей между ними ЭДС можно определить активность ионов водорода в жидкости. На этом эффекте основан принцип работы электронных датчиков кислотности.

pH-метр состоит из двух частей: выносного зонда для измерений и датчика в виде Troyka-модуля, который занимается фильтрацией и усилением сигнала. Чтобы начать измерения кислотности раствора, достаточно погрузить в него измерительный щуп, и примерно через минуту можно снимать стабильные показания.

Для точных измерений нужно периодически проводить калибровку pH-метра. Для этого удобно пользоваться буферным раствором с эталонной кислотностью pH=7,0, который залит в колпачке для хранения щупа. Не выливайте калибровочный раствор — он вам ещё пригодится!

Питание

pH-метр питается напряжением 3,3–5 В и потребляет ток до 25 мА. Выходной сигнал датчика — аналоговое напряжение в диапазоне от 0 до 0,8 Vcc.

Подключение

Измерительный зонд подключается к модулю обработки сигнала через разъём BNC. Модуль датчика кислотности подключается к управляющей электронике через трёхпроводной интерфейс.

• S — сигнал датчика, подключаемый к аналоговому входу управляющей платы.
• V — питание сенсора (3,3–5 В).
• G — общая земля.

Датчик входит в экосистему Troyka, которая позволяет подключать модули через плату расширения Troyka Shield аккуратными шлейфами без торчащих проводов. А если использовать Troyka Slot Shield, вы сможете обойтись вовсе без проводов.

В случае с Raspberry Pi вам понадобится плата расширения Troyka HAT, оснащённая встроенным АЦП для работы с аналоговыми датчиками.

Комплектация

• 1× Датчик кислотности жидкости (Troyka-модуль)
• 1× Погружной зонд с буферным раствором pH=7,0
• 1× Трёхпроводной шлейф

Характеристики

• pH-электрод: Ag/AgCl
• Напряжение питания: 3,3–5 В
• Потребляемый ток: до 25 мА
• Сигнал датчика: аналоговый
• Диапазон выходного сигнала:
  • При питании 5 В: 0–4 В
  • При питании 3,3 В: 0–2,6 В
• Диапазон измерений: 0–14 pH
• Точность измерений: ±0,1 pH (при 25 °C)
• Длина кабеля щупа: 0,9 м
• Размеры модуля: 25,4×25,4×39,1 мм
• Размеры щупа: 143,7×19,5×19,5 мм