pH Modul im Detail

Vorwort:

Immer wieder trudelten Anfragen ein, wie ich den pH-Wert mit meiner Siemens LOGO! und der Einstabmesskette (pH Elektrode) Schott N61 messe und weiterverarbeite. Dieser Artikel widmet sich nun genauer diesem Thema und dem Bau des von mir verwendeten Messwandlers, im Aquaristik-Bereich auch einfach pH-Controller genannt.

Erklärung:

Eine pH-Elektrode ist im grundegenommen eine Spannungsquelle mit einem extrem hohen Innenwiderstand (Impedanz). Daher kommt man um eine Mess/Signalumformung für eine Auswertung, bzw. Weiterverarbeitung des Signals nicht herum. Wer schon versucht hat mit einem Voltmeter den pH-Wert bzw (die Spannung) der Elektrode zu messen, wird dies gemerkt haben!

Schnell eine kleine Einführung: Mit jedem pH Schritt ändert sich die Spannung um +/-59mV, dies wird auch Steilheit genannt. Bei einem neutralen pH-Wert von 7 beträgt die Spannung im Idealfall genau 0V. Dies dient uns als Offset. Eine weitere Größe die bei der pH-Messung beachtet werden sollte ist die Temperaturkompensation, welche im von mir gebauten Messwandler eingestellt werden kann. Im Grunde genommen kann aber diese im Bereich der Aquaristik vernachlässigt werden, da hier keine großen Temperaturunterschiede vorkommen sollten.

Zum Controller/Schaltung:

Mit dieser Schaltung nur eine Einpunktkalibrierung möglich, dies gleich vorweg. Für den Aquaristik/Hobby-Bereich aber vollkommen ausreichend. Pufferlösungen für die Kalibrierung natürlich vorausgesetzt!

Der Controller selbst soll die von der pH-Elektrode erzeugte Spannung (welche -400mv bis + 400mv betragen kann) in eine für die Siemens LOGO verwertbare Spannung (0-10V) anheben. Es können durch den hohen Innenwiderstand nur hochomige Komponenten eingesetzt werden, da die Spannung andernfalls sofort zusammenbricht. Für eine Messvereinfachung wurde der Messbereich von ph 0-10 festgesetzt und diesem die Spannung von 0-10V zugeordnet.

Diese Schaltung ist relativ einfach gehalten und somit für den erfolgreichen Nachbau geeignet. Auch die Beschaffung der Bauteile über reichelt & co dürfte keine größeren Probleme bereiten.

Bauteile:

1x BNC Einbaubuchse (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=22014;)
1x LF444 (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=39416;)
1x IC SOCKEL 14 (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=8206;)
1x 680pF (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=7750;) – C1
2x 100nF Kondensator (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=12349;) – C2 + C3
2x 470k (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=13563;) – R1+R2
2x 2,7K (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=11599;) – R5+R11
3x 10K (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=11449;) – R3+R4+R10
1x 1K (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=11403;) – R7
1x 46,4K (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=11819;) – R6
1x 3,3M (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=11694;) – R8
1x 56K (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=11879;) – R9
1x 200K Trimmer (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=3641;) – R12
1x 2K Trimmer (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=3638;) – R13

weiterhin (optional/bauabhängig):
– Lochrasterplatine
– Buchsenleiste / Steckerleiste – zum senkrecht aufstecken der Platine
– Hutschienengehäuse (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=44866;)
– DC/DC Wandler (http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=35068;)
– Litze

Leider benötigt der LF444 +/-15V welche wir nicht zur Verfügung haben, daher muss zusätzlich ein DC/DC Wandler verwendet werden, welcher aus +12V die benötigte Spannung liefert. Hier kann natürlich auch ein passender 24V Wandler eingesetzt werden.

Um der Siemens LOGO! Schaltung und meinem Aufputzverteiler gerecht zu werden, entwickelte ich die Schaltung für den Einbau in einem Gehäuse für die Hutschiene. Dies ist sicher Verbesserungswürdig aber es erfüllt seinen Zweck.

Die Kalibrierung:

Wie schon oben erwähnt ist nur eine Einpunktkalibrierung möglich. Man stellt nun bei der Temperaturkompensation (200K Trimmer) 25°C ein (0-100° sind möglich – falls kein digitales Zählwerk vorhanden, regelt man eine 1/4 Umdrehung). Nun wird die pH Elektrode in eine Pufferlösung mit pH 4 oder 7 getaucht. Nun stellt man die Ausgangspannung mit dem zweiten Trimmer (2K Trimmer) auf 4 bzw 7V ein! Wer möchte kann nun eine Vergleichsmessung mit einem anderen pH Wert durchführen und eine feinkalibrierung vornehmen.

Das wars, für 15,- € und etwas Zeitaufwand kann man so einen eigenen pH-Controller bauen!

Ich wünsche viel Spaß beim Nachbauen.

Das vorerst letzte Projekt…

Nachdem der Aquarienschrank ca 1 Jahr (gefüllert) den halben Keller blockiert hatte, hatte ich mich endlich durchgerungen (Platz für Kinderwagen etc wird gebraucht 🙂 ), eine geeignete Farbe zu kaufen und mit dem Lackieren zu beginnen. Danke nochmal an Roger vom flowgrow-Team der mir das Poly-Harz und den Füller bereitgestellt hat. Die Farbe entspricht zwar nur annähernd dem Look meiner Giesemann Stratos Abdeckung, aber es waren keine anderen Weißaluminium seidenmatten Farben sonst erhältlich.

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Photos von der eigentlichen Lackierung hab ich leider keine. Aber wenigstens welche vom Endprodukt. Die Türen werden vermutlich nochmals geschliffen und lackiert (da sie nach dem 3ten Versuch immernoch fleckig erscheinen). Wenn ich nochmal von vorne beginne müßte, würde ich auf Spraydosen für den Lackauftrag zurückgreifen. Mit der Rolle bleiben entweder feinste Rollspuren oder Flecken zurück. Ebenfalls ist der Farbauftrag mit der Rolle einfach ungleichmäßiger.

Ein Bild nach der Füllerschleifaktion möchte ich euch aber auch nicht vorenthalten 😉

Nachdem das schwere Teil endlich auch seinen Weg in die Wohnung gefunden hatte, ging es mit der Einrichtung los.

50kg schwarzer Sand (Garnelen-Gümmer)
25kg Drachengestein (bloß 15kg im Einsatz)

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Da die Fische nur zum Übergang auf einen 10L Eimer und 27L Becken aufgeteilt waren, hatte ich leider keine große Zeit um ein ordentliches Hardscape zu entwickeln und bin daher mit dem Hardscape nicht 100% zu frieden. Der Goldener Schnitt, die Akzentuierung und einen Eindruck von Ruhe aus mehreren Blickwinkeln zu erreichen ist mir nicht ganz gelungen.

Danach stand ein kleiner Pflanzmarathon an, den ich mir letztendlich doch auf 2 Tage aufteilte um den geschundenen Rücken ein paar Pausen zu gönnen.

Hier das Ergebnis ( aber noch lange nicht fertig!)

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In den nächsten Wochen wird ein liegender CO² Reaktor gebaut, der Schrank mit Kaltlichtkathoden beleuchtet (wenn offen) und der Aufputzschrank mit der LOGO! Schaltung ebenfalls lackiert.

Nachwuchs erwartet… Aquaristik fast ade ;)

Da wir im November menschlichen Nachwuchs erwarten (vermutlich ein hoffentlich gesundes Mädchen), war es hier schon eine zeit lang still. Ich habe mich auf dem Bereich der Aquaristik, insbesondere der Garnelenzucht enorm verkleinert! Es gibt kein Zuchtregal mehr…

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Ich werde nun nur noch das 250L Becken sowie ein 25L Reserve/Quarantänebecken weiterpflegen. Da mir auch ziemlich oft die Zeit fehlt meine gegärtnerten Pflanzen in Foren oder anderweitig abzugeben habe ich auch eine Pflanzenabgabeseite erstellt. Auf dieser könnt ihr mich schnell und einfach kontaktieren. Ich werde so zeitnah wie es mir möglich ist auf jede Mail reagieren!

Ich hoffe hier schaut doch noch der ein oder andere öfters vorbei! Eventuell finde ich auch nochmal ab und an Zeit einen wissenswerten oder interessanten Artikel zu schreiben!

Durchlaufarmatur für PH-Elektroden

Da diese Woche auch eine PVC Lieferung eintraf, habe ich mich auch gleich an den Bau einer Durchlaufarmatur für eine PH-Elektrode gemacht. Die Elektrode soll Messdaten an eine Siemens-Logo übergeben und diese ein Magnetventil steuern.

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Bauteile:

2x Schlauchtülle (bei mir 12mm)
2x Reduzierung lang (DN25 passend auf Schlauchtülle)
3x Y-Stück DN25
1x Rohr DN25 (50cm reichen)
1x Schraubdeckel 1″
1x Schraubmuffe mit 1″ Gewinde DN25
1x 45° Winkelstück DN25
1x M20 Kabelverschraubung
1x M20 O-Ring
1x PH Elektrode (Schott N61)
1x Kabel für PH-Elektrode

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Werkzeuge:

Säge
Tangit
Spiritus
Schleifpapier
Stift

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Danach verklebt man alles! Das Rohrstück in der die Elektrode sitzt, habe ich noch nicht fest verklebt, um die Elektrode möglichst genau auf Wasserstandniveau und optimaler Umspülung der Spitze einzubringen.

jährlicher Leuchtstoffröhrentausch – ein Trugschluss …

Immer wieder stößt man auf die in Foren weit verbreitete Meinung, das man regelmäßig (alle 1-2 Jahre) die verwendeteten Leuchtstoffröhren tauschen sollte, da die Lichtleistung mit der Zeit abnimmt. Dem ist auch so, aber die Minderung der Lichtleistung ist marginal so gering, dass man vor allem T5 Leuchtstoffröhren bis zu ihrem endgültigen Ableben einsetzen kann.

Viel wichtiger ist der Einsatz von guten Reflektoren, welche die Lichtleistung die tatsächlich im Becken ankommt, erhöht. Die wohl derzeit beste Reflektorenart ist der M/W Reflektor. Das M bzw W beschreibt dabei die Form des Reflektors. Dieser ermöglicht gegenüber dem weit verbreiteten U-Reflektor, auch das direkt nach oben abgestrahlte Licht noch ins Becken zu lenken. Wichtig ist es die Reflektoren, wie auch Leuchtstoffröhren regelmäßig zu reinigen.

Das Problem bei einem M/W Reflektor das dieser eine etwas größere Spannweite benötigt, ein U Reflektor paßt aber an jeden Leuchtbalken. Jeder der LSR verwendet, sollte Reflektoren einsetzen. Ohne verschwendet man Licht bzw Strom und damit bares Geld. Außerdem haben Pflanzen und auch das Auge etwas davon mehr Licht ins Becken zu bekommen.

Also bitte nutzt eure Leuchtstoffröhren solang es geht, ihr entlastet die Umwelt mehr als ihr euch vorstellen könnt.

Eine extrem interessante Seite zu diesem Thema betreibt Robert Miehle-Huang: http://www.hereinspaziert.de/projekte.htm

Rasen für jedermann – Dry Start – Der HC (Hemianthus callitrichoides ‚Cuba‘) Teppich…

Wer kennt es nicht, diesen schön anzuschauenden rasenbildenden Bodendecker Hemianthus callitrichoides ‚Cuba‘. Durch die geringe Blattgröße und flächig gewachsen ist die Pflanze immerwieder eine Augenweide. HC gilt auch als kleinste Pflanze der Welt.

1640Photo by Oliver Knott (2004)

Es gibt mehrere Wege einen dichten HC Rasen zu erlangen. In einem bereits laufenden Becken wird man neu stecken und die Pflanze submers wachsen lassen. Hierbei gibt es aber immer wieder gerade in der Anfangsphase Probleme, sei es durch den pH Unterschied zwischen Boden und Wasser (beim Aquasoil), mit Auftrieb oder schlechtem Wurzelwachstum des Hemianthus callitrichoides ‚Cuba‘. Außerdem kann es durch schlechte Nährstoffversorgung immer wieder zu schlechtem Wachstum, Nekrosen oder sogar Algen kommen.

Bei einem neu aufgestellten Becken gibt es eine einfachere Methode, sie nennt sich „Dry Start„:

Schritt für Schritt:
1. Becken einrichten (Bodengrund / Steine / Holz)
2. Wasserstand auf Bodengrundhöhe einfüllen
3. HC/Pflanzen setzen (viele kleine einzelne Büschel, beschleunigen die Rasenbildung)
4. Becken abdecken (Frischhaltefolie, Abdeckung etc.)
5. Beleuchten (10-12h am Tag – mit soviel Lichtleistung wie möglich (ab 0.5W/Luftliter)
6. regelmäßig Lüften und neu mit Wasser besprühen
7. nach spätestens 2 Monaten sollte sich ein Rasen gebildet haben

163416371630Photos by Tom Barr (2008)

Wichtige Punkte:
– Bodengrund nur feucht halten, es sollte nicht unbedingt ein Teil „schwimmen“, außer es läßt sich durch das Scape nicht vermeiden (man sieht wenn AquaSoil feucht ist – dunkler)
– eine geringe Luftzirkulation muss vorhanden sein, eigentlich reicht bei einem geschlossenen Becken die Kabelaussparungen
– ordentlich Licht drüber setzen und lange beleuchten, dies fördert die Wuchsgeschwindigkeit
– des öfteren mit einem Wassersprüher den Boden und die Pflanzen befeuchten um einer Austrocknung vorzubeugen

Pro:
– keine Algen (im Prinzip sind sie aber auch vorhanden)
– keine Probleme mit Düngerzuführung
– keine CO² Zufuhr notwendig
– extrem pflegeleicht (keine Wasserwechsel, welche aber früher oder später kommen werden)

Kontra:
– eventuell Schimmelbildung bei zuviel Nässe und wenig Belüftung
– eventuell Schwierigkeiten konstant alles feucht zu halten vor allem bei extrem steil ansteigenden Scapes
– lohnt nur mit wenigen Pflanzenarten: HC, Glossostigma elatinoides, Marsilea crenata (andere kleinbleibende Pflanzenarten sollten aber auch ohne Probleme so zu kultivieren sein)

Die Kleinen nochmal ganz groß…

Ich will euch noch ein paar Bilder vom Nachwuchs zeigen. Die Tiere sind ca. zeitgleich (erste Februarwoche 2010) von 4 Elternteilen geworfen wurden. 1x Red Bee, 1x Black Bee, 1x Red/Black Bee, 1x Snowwhite.

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Die nächste Red Bee entläßt derzeit einen weiteren Wurf. Zur Aufzucht wird Shirakura Chi Ebi und Biomax (kleinste Größe) eingesetzt. Ab und zu gibt es auch etwas extrem kleine Mengen Mineral Puder dazu.

das Herzstück (kurz vorgestellt)…

Anfangs noch suchend auf dem Markt der Aquariencomputer, entschied ich mich 2008 für den Aufbau eines eigenen „Aquariencomputer“ über eine Siemens LOGO!. Die Vorteile hierfür lagen auf der Hand: Variabilität, Konfigurationsreichtum, Kostenminimierung

Und nicht zu letzt kam das Basteln noch dazu, außerdem lag ein Grundmodul sowie das 24V Netzteil im Keller sinnlos herum. Über die Jahre hinweg wuchs der Aufputzschrank von einer 2-reihigen Version zu einer 4-reihigen heran. Die maximale Anzahl der schaltbaren Relais-Ausgänge werde ich wohl noch in diesem Jahr ausbauen und ausnutzen.

Viele fragten mich, ob man viele Kenntnisse zum Aufbau einer solchen Anlage bedarf. Ich kann klar sagen, man sollte Grundlagen im Bereich der Elektronik mitbringen und für das softwareseitige Programmieren Flussdiagramme lesen können. Aber auch jeder Unerfahrene kann sich ohne weiteres mit etwas Einarbeitungszeit an das Thema wagen.

Mittlerweile schaltet, regelt und mißt meine Anlage folgendes:

– 2 Leuchtbalken (Licht on/off – einzeln auch über Tasten steuerbar)
– 0-10V Dimmung der Leuchtbalken (Sonnenauf/untergang, Wolkensimulation, Veränderung der Beleuchtungslänge übers Jahr)
– Kaltlichtkathode (Kaltlichtkathode on/off)
– 2 Dosierpumpen (on/off – Millisekundengenau – über Tasten gesonderte Zugabemengen steuerbar)
– CO² Magnetventil (in Abhängigkeit einer Schott N61 pH Elektrode)
– Durchlaufheizer/Kühlung (in Abhängigkeit eines PT100 Temperatursensors)
– Messen des pH Wertes
– Messen der Temperatur
– Betriebsstundenzähler Leuchtstoffröhren

Module:
Logo Grundmodul (4x 230V AC)
DM8 (4x 12V DC)
AM2 (2x Analogeingang)
AM2 AQ (2x 0-10V Analogausgang)

Spannung:
Logo Netzteil (24V DC)
Netzteil (12V DC 4,5A)

ein weiteres DM8 ist wie oben bereits erwähnt in Planung!

Die großen Basteleinheiten waren die Module für Temperatur- und pH-Messung. Welche ich demnächst noch einmal gesondert vorstellen werde.

Gut Ding will Weile haben

Leider mußte ich in den letzten Monaten aquaristisch etwas zurücktreten, um nun aber wieder voll da zu sein. Der schon letztes Jahr im März geplante ADA Schrank, nimmt nun immer mehr Formen an.

Ich hoffe das das Lackieren und Schleifen ohne Probleme von statten geht und spätestens im April das 250L Becken auf ihm steht. Außerdem muss der Keller endlich etwas leerer werden.

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Der komplette Schrank besteht aus 19mm MDF, gedübelt, geleimt! Da durch das Dübeln leider immer kleine Abweichungen entstehen, mußte auch etwas mehr geschliffen werden. Die Grundierung und Wasserfestigkeit erfolgt über einen Polyesterharzauftrag (Danke an Roger aus dem flowgrow Forum).

Mr. Jackson
@mrjackson