Sudaki Elektrik İletkenliğini Ölçme ve Sorunları

[LeventAli]

İyi günler. Yeni üyeyim ama çok uzun bir süredir sitenizi takip ediyorum. Bilgisayar programcısıyım. Hobyy olarak da elekronikle ilgilenmeye başladım. Aslında biraz da evin damına topraksız tarım serası kurunca kaçınılmaz oldu.

Pic programlamanın da zevkine ETE Bey'in harika dökümanları sayesinde, çok da zorlanmadan vardım. Ancak iş sadece programlamayla bitmiyor bir de elektronik kısmı var işin. Yine netten edindiğim ve haricen yardım aldığım kadarıyla sulamayı otomatik hale getirdim.

Şimdi ihtiyacım olan şey, suyun içerisindeki iletkenliği ölçmek. Bayağı bir araştırma yaptım. Basit bir devre de tasarladım ve sonuçları lcd ekrandan aldım. Yaptığım ölçüm testlerinde bir takım aksaklıklara rastladım.

Basit devreyi ekte gönderiyorum.

Sorularım ve sorunlarım şunlar. Cevaplayacaklara şimdiden teşekkür ederim.

1- Su iletkenliği ölçülürken 1-3 khz aralığında ve AC voltajla ölçüm yapılması öneriliyor. İyonların dağılımı nedeniyle. Bu deneyde 6 volt ac adaptör kullanıp, çıkışı doğrultarak (1. resim) pice verdim. Ancak 1-3 khz değil, direk şebeke çıkışını kullandığım için 50 hz vermiş oldum.

Şöyle sonuçlar çıkıyor:
a) 20 ms arayla 100 ölçüm alıp ortalamasını alıyorum, 3 sn bekletip, aynı işlemi yeniden yapıyorum ve iki ayrı sonucu lcdye yazdırıyorum. İlk ölçümde bir sonuç çıkıyor. örn. 195 - 215. 1 dakika sonra yeniden ölçüm yapıyorum, bu sefer her iki değerde de düşüş oluyor örn. 187 - 205. 1 dakika sonra yeniden ölçüm yapıyorum yine aynı şekilde düşüş oluyor.

Bu düşüşün nedeni 1-3 khz arasında değilde 50 hz trafo ile yaptığım için olabilir mi?

2- Pic devresinde ve ölçüm devresinde iki ayrı adaptör kullanıyorum. DC ve AC. AC adaptörü sırf ölçümün AC yapılması için kullanıyorum. DC'den AC'ye çevrim için tarattığımda hep inverter çıkıyor. Benim gerilimi artırmak gibi bir sorunum yok. İkinci verdiğim resimde 555 le kare dalga üretip AC ye çeviren bir devre mevcut. Elektronik bilgim çok yok ama aklıma şu geldi.

Pici beslemek için zaten bir adaptör kullanıyorum ve DC. Picten PWM ile 1-3 khz arasında bir çıkış alıp, ikinci resimdeki transistör ve sonrası bölümünü, yani npn ve pnp transistörle, mevcut DC voltajı AC ye çevirip ölçüm alabilir miyim? Yoksa, bu devreyi de ilave etmem mi gerekiyor?

3- İkinci devrede L1 denilen bobin 1uH. Bizim buralarda bulamadım. Ne olduğunu anlatana kadar akla karayı seçtim. Bunu mutlaka devrede kullanmalı mıyım? Yerine başka bir değer koyabilir miyim?

Saygı ve sevgilerimle...

[medes]

leventAli- L1- bobini olmasada devre çalışır yalnız burada -L1- şönt bobini olarak kullanılmıştır o zaman şönt bobini konmadan devre nasıl
çalışır çıkış kare dalgadır  şönt bobini konarak çalıştırılr ise şönt bobin ac akıma karşı koyma özeliğinden dolayı kondansatörün yavaş yavaş dolmasına ve deşarj olmasından dolayı kare dalganın köşelerinde kırpılmalar olacağından sanki yapay sinus gibi
bir dalga şekli ortaya çıkar. olay budur bu bobini bulamıyor isen bir ferit nüve üzerine 0,20 emaye telden 50 vaya 100 sipir sararak dene
osilakopla şekli görebilirsin sipir sayısını arttırır isen şarj ve deşarj durumu dahada yavaşlar onun için uygun bir sarım yeterlidir.

[tekniker çağdaş]

Merhaba hocam. ben picle sıvı seviye kontrolü yapmak istiyorum. devresini yaptım pic de 10 tane giriş var bu 10 giriş 1 olduğu zaman %100 oluyor ama bu 10 girişin  1 olduğunu pic e anlatamadım yardımcı olurmusunuz. şimdiden teşekkür ederim iyi çalışmalar.

[ete]

AC sinyal değerleri ölçülürken RMS yada tepe değerler ölçülmelidir. Zira 50 Hz lik bir sinyal her 10 ms de bir sıfır noktasından geçer ve o anda ölçüm alırsanız okuyacağınız değer sıfırdır. Öncelikle hangi sistemi kullanacağınıza karar vermeniz gerekiyor. İşin doğrusu düşük voltajlı ve 1-3 khz lik bir sinyal oluşturup bunun alınıp alınmadığının kontrol edilmesidir.
AC 50Hz ile çalışacaksanız bir sıfır noktası tespit sistemi kurup en azından sıfır noktasından 8-10ms sonra ölçüm yapacak şekilde düzenek hazırlamanız gerekir. Bu şekilde bile çok sağlıklı ölçüm yapabileceğinizi sanmıyorum. Teorik olarak mümkün ancak pratikte programda oluşacak bazı gecikmeler aksaklıklara yol açabilir. Denemek lazım.
Ölçüm için 8 bitlik sistemi kullanıp 100 ölçümü topluyorsanız sorun yok ancak 10 bitlik ölçüm alıyorsanız 100 okumayı toplayamazsınız. Maksimum değerin 1023 olacağını düşünürsek 100 ölçüm tamamı maksimum ise 102.300 gibi bir rakam ortaya çıkarki bu word tipi değişkende owerflow yani taşma oluşturur. Maksimum word değeri 65535 olacağına göre yaklaşık 63 adet okumayı toplayabilirsiniz demektir. Programınız burada olmadığı için alternatiflere göre uyarmak istedim.

Sıfır noktası algılayarak her 10 ms de birölçüm yapsanız işiniz kolaylıkla görülebilir.

Diğer konuda pic yardımı ile bir sinüs yada sinüse en yakın bir sinyal şeklinin elde edilmesi en güzeli olur sanırım. Hatta çok kısa aralıklı bir kare dalganın bile sıvıya verilmesinin fazla mahsuru olacağını sanmıyorum. Sinyali verip karşılığına bakmak ve ardından hemen sinyali kesmek bir sorun çıkarmaz diye düşünüyorum.  Şemayı bakılırsa, 100 ohm luk R3 direnci (dahil) ve sonrasını kullanarak işi bir pic ile halledebilirsiniz. Yapmanız gereken 3 Khzlik HPWM sinyalini 100 ohm direncin ucundan girmek olacaktır. Ölçüm alma işinde ise yalnızca tek diyot dan geçirip ölçüm alabilirsiniz. Ancak ölçeceğiniz iletkenliğin seviyesi burada önem kazanır. Şayet %100 iletkenlik gibi bir arayışınız var ise ölçüm probundan epeyce yüksek bir sinyal almanız kuvvetle muhtemel. Yok geçirgenlik seviyesi düşükde olsa işimi görsün diyorsanız belkide bir opamp kullanıp ölçüm kazancını kuvvetlendirerek ölçümünüzü değerlendirmeniz gerekir.

Ete

[LeventAli]

Hayırlı günler,

Sayın medes, ilginiz ve cevabınız için teşekkür ederim. Ferit nüve üzerine 50-60 sipir 0,20 telden sarıp deneyeceğim. Osiloskop olmadığı için bakma şansım yok.

Sayın ete, öncelikle hem anlayabileceğim kadar açık, hemde yeterli bilginizden ötürü teşekkür ederim.

Yazımda da dedim, amatör olarak 18 m2 evimin damına bir topraksız sera yaptım. Ve marul, domates, biber, soğan vs. yetiştirdim ve hala yetiştirmekteyim. İşin eylenceli kısmı, herşeyi gidip manuel olarak kendinizin kontrol etmesi. Zaten uzun zamandır da öyle yapıyorum. Manuel bir EC metre ile ölçümümü yapıp, gübre ilavelerini yapıyorum.

Ancak, iş yoğunluğu özensiz bir ilgi yaratıyor. Bu vesile ile sulamayı 16F628A kullanarak, saat başı 15 dakika sulayacak şekilde ve sabah 06'da başlayıp, 19'da son sulamayı yapacak şekilde ayarladım ve gayet rahatım.

Amatörlüğün en güzel yanı yaptığınız işte maksimum hassasiyet aramama özgürlüğünüz oluyor. Bende bunu tepe tepe kullanmaktan hiç kaçınmadım, yaptığım amatör işlerde.

Elektronik bilgim de amatör düzeyde. İnsan bir şeyi başardığı zaman durduramıyor kendini. Manuel olarak ölçtüğüm EC (elektrik iletkenliği) şimdi pic yardımıyla ölçmek istiyorum.  Yani su deposu içerisindeki gübreli suyun (yaklaşık 50-60 lt) gün sonunda bir kez iletkenliğini ölçerek, gübrenin azalıp azalmadığını tespit ediyor, azalmışsa gübre ilave ediyoruz. Yani gübre eksilmesini suyun iletkenliğini ölçerek sağlıyoruz.

0-5 EC düzeyinde bir ölçüm yapmak ve 0,1 hassasiyet kurmak benim için yeterinden fazla bile. 6 EC değerinde yaptığım ölçümde,(1. devrede) 2.34 v çıkış alıyorum DC. Elimdeki analog ölçü aletinin max. değeri bu olduğu için 0,5 aralıklarla sular hazırlayıp yaptığım ölçüm sonucu bu. Yani %100 bir iletkenlik söz konusu değil.

Yapmak istediğim şey, taşınabilir olmasını istediğimden iş biraz karışıyor. 9 v bir pil ile pici 7805 ile çalıştırmak, ve aynı 5 volt gerilimi AC ye çevirip, 1-3 khz arasında probdan ölçüm almak.

Bunu şu anda 1. şemayı kullanarak ve 2. AC 5 v adaptörü kullanarak yapıyorum. Devreye bir adet buton bağlayıp, çıkışın birine role sürüp, Ölçüm başladığında gerilimi veriyor bittiğinde kesiyorum. Örnek kodu ekte gönderiyorum. Aslında, basic yazıyordum bugüne kadar. Etraftan yardım eden arkadaşların çoğu CCS kullandığı için bende CCS kullanmak zorunda kaldım. Basic'e daha hakimim. 1-2 günlük bir CCS tecrübem var. C# kullandığım için pek zorlanmıyorum.

10 bit kullanıyorum. Ancak değişkenleri int32 tanımladım. O yüzden 100 ölçüm alabiliyorum. Ya da aldığımı sanıyorum!

Eğer yanlış anlamadıysam bir de şu konu kafama takıldı. İkinci devrede eklemeyi düşündüğüm bölüm olmadan, PWM çıkışını direk ölçüm probuna gönderebiliyorum; kısa bir ölçüm aralığında. Yanlış anlamışsam lütfen düzeltin.

Eğer yanlış anlamışsam, 2. devredeki 100 ohm'luk R3 direncinden sonraki bölümü 1. devreye ekleyip, PWM çıkışını buraya bağlamam ve çıkışta tek diyot üzerinden picin adc sine göndermem gerekiyor.

Not-1: Devredeki ölçümlerin okunma işini şimdilik ham değer olarak ekrana yansıtıyorum. Prob ucuna (Bu arada prob iki adet bir birene yapıştırılmış adaptör jakından oluşuyor şimdilik) LM35 bağlayarak (bunu da su geçirmez hale getirdim yapıştırıcı ile) ısı ölçümünü de ham olarak alıyorum. Gönderdiğim kod incelendiğinde görülecektir.

Çok iyi bir proteus kullanıcısı değilim. O yüzden yaptığım devreyi bu şekilde gönderdim. Mevcut devreyi proteusta çizebilirsem onu da ekleyeceğim. Bitirdiğimde de buradan yayınlar, diğer amatörlere ilham kaynağı oluruz.

Not-2 : Dün bu yazıyı yazdıktan sonraki araştırmalarımda bir takım ilave notlara rastladım. Bir notta, ölçümlerinizde elektroliz olayının başlama voltajından düşük bir voltaj seçin. Bu da 1v'un altıdır. Siz 0,500 v. seçin diyor. Bir başka notta da, bu benim ölçümlerim için geçerli, probun suyun içindeki derinliğinin her ölçüm için sabit olması konusunda uyarıyor. Bir başka notta, peş peşe ölçümlerde iyonların prob ucuna toplanmasından dolayı probun mutlaka referans suyuna batırılması gerektiğine vurgu yapılıyor. Bu açaklamalar bilimsel makalelerde olduğu kadar, amatör uygulamalarda da vurgulanıyor. Bilgi açısından not düştüm.

[ete]

İdeal ölçüm koşulu sisteme sinüs işaretinin basılması ile sağlanır. Bu nedenle direk PWM sinyalini problara yada proba verirseniz kare dalga yüklemiş olursunuz. Bu şekilde kullanmak sakıncalı olabilir. Ancak bu şekilde bile kendinize bir usül tutturabilirseniz başka şey aramaya gerek kalmaz. Usülden kastım direk PWM sinyalini verip bir başka düzenek ile gelen sinyali alıp değerlendirmeyi kast ediyorum.
Değerlendirme nasıl olur henüz düşünemedim. Ancak bir bant geçiren filtre düzeneği kurulur ise örneğin 3Khz lik bir filtre ye sinyali verirseniz çıkıştan bir bilgi alırsınız sıvı iletken değil ise çıkıştan bir şey alamazsınız gibi düşünebilirsiniz.

Asıl anlatmak istediğim ise 555 li devrede ön taraftaki 555 kısmını atıp yerine pic den gelen HPWM sinyalini basmanız şeklinde idi. Çünki 555 sonuçta size 3Khz lik bir PWM sinyali verecektir. Onun yerine pici kullanırsak ve sinyalide 100 ohm aracılığı ile push pull bağlanmış iki transistöre verirsek trafo çıkışından yine sinüs sinyalini alabilirsiniz şeklinde düşünmüştüm.

Konunuz teorik olarak bildiğim ancak hiç bir deneme yapmadığım bir konu. O yüzden bilgilerim biraz yüzeysel olabilir.
Yalnızca işin teorisini biliyorum hepsi bu.

Ete

[LeventAli]

Sayın ete,

İlginiz için teşekkür ederim. İkinci söylediğiniz öneriyi, yani ikinci devredeki 100 ohm'luk direnç sonrasını devreye ekleyip, testler yapıp, sonuçlarına göre yeniden değerlendirmek doğru olur kanısındayım.

Bugün akşam deneyip, sonuçları buradan yayınlarım.
Saygı ve sevgilerimle...

[. Kağan]

Şöyle sonuçlar çıkıyor:
a) 20 ms arayla 100 ölçüm alıp ortalamasını alıyorum, 3 sn bekletip, aynı işlemi yeniden yapıyorum ve iki ayrı sonucu lcdye yazdırıyorum. İlk ölçümde bir sonuç çıkıyor. örn. 195 - 215. 1 dakika sonra yeniden ölçüm yapıyorum, bu sefer her iki değerde de düşüş oluyor örn. 187 - 205. 1 dakika sonra yeniden ölçüm yapıyorum yine aynı şekilde düşüş oluyor.

Probunuz sabitse ve sıvıda sabitse (akışkan değilse) her ölçümde değerleriniz düşer.

Niçin? Çünkü probların arasındaki sıvıdaki iyon seviyesi problarınız azda olsa elektroliz yaptığından azalacaktır. Voltajınız yüksek olursa kısa sürede propların üstünde iyonların yüklenmesinden katman oluşur ve ölçümler her seferinde değişir. bu nedenle düşük hızda bir karıştırma yaparsanız tanktaki sıvının iletkenliğini daha doğru ölçersiniz.  Karıştırma yaptığınızda sıvının derinliği v.s. etkili olmaz. Ayrıca ölçüm süreniz ve voltaj verme süresinide kısaltırsınız. Bu da probları daha uzun süre kullanmanızı sağlar. İletkenlik ölçümünde probların birbirine uzaklığıda önemli bir etkendir. Aralık fazla olursa iletkenlik düşükmüş gibi görünür. Orjinal EC (elektro konductivimetre) lerde aralık 1-2 mm kadardır.

[LeventAli]

Merhaba Sayın kaganayanoglu,

Verdiğiniz bilgiler çok önemli ve dikkate alacağım. Ancak kafamı karıştıran probların aralığı konusu. Siz 1-2 mm diyorsunuz. Benim okuduğum hemen tüm makalelerde 1 cm hep standart tutulmuş. EC aletlerine internette bakıldığında da ya da problarına onda da yine mesafe bu kadar görünüyor.

http://en.wikipedia.org/wiki/Conductivity_(electrolytic)
Mesafe doğru orantılıdır diyor zaten.

Benim elimde analog da olsa bir EC metre var. Devreyi stabil çalıştırdığımda bununla ölçüp, öyle bir hesaplama yaptıracağım zaten. İşin o kısmına gelemedim henüz.

Elektroliz voltajının altında (bazı kaynaklar 1 v. altı diyor) acaba iletkenlik ölçmede, iletkenliği doğru ölçebilir miyiz bundan da emin değilim.

Saygı ve Sevgilerle...

[. Kağan]

Verdiğiniz bilgiler çok önemli ve dikkate alacağım. Ancak kafamı karıştıran probların aralığı konusu. Siz 1-2 mm diyorsunuz. Benim okuduğum hemen tüm makalelerde 1 cm hep standart tutulmuş. EC aletlerine internette bakıldığında da ya da problarına onda da yine mesafe bu kadar görünüyor.

1) hiçbir elektronik EC 1 cm mesafe ile çalışmaz. 0,5-1 volt gerilimi, sertliği 3-10 Fr (fransız sertlik derecesi) değerindeki su iletemez. Ancak sizin oraların sertlik dercesi 25 FR üzerinde ise birşeyler okursunuz. Konductimetre birimi 1 cm küp suyun elektrikğe gösterdiği dirençtir. Siz bu nedenle 1 cm okuyorsunuz. Ayrıca prob genişliği de çok önemlidir.

2) Elektroliz voltajı 1 voltun altında olduğundan sizde 1 voltun altında AC verirseniz ölçerkende doğrultursanız 5-100 ma arasındaki gerilimi 2-50 mv gibi görürsünüz ki bunuda pic ölçmez. Bu nedenle opamp kullanmanız gerekir.

3) Opamp kullanmayacaksanız 5v AC yi çok kısa süreli kullanabilirsiniz kanaatindeyim.

[LeventAli]

Sayın kaganayanoglu,

Verdiğiniz bilgiler için teşekkür ederim. Yazımı dönüp yeniden okuduğumda mesafe terimi kullanmışım ki, bende olsam öyle anlardım. Mesafeden kastım, probun iki ucu arası. Problar arası genişlik 1 cm.

5 volt AC kullanacağım ve kısa süreli ölçeceğim.

Şu ana kadarki yaptığım ölçümlerin (50 hz) ilkinde, sürekli bir döngüyle, değerleri sürekli ekranda göstererek olan biteni görmek istedim. Hızla artarak bir noktaya geliyor, bir süre (saniyeden kısa ama ölçmedim) bekliyor ve değerler Örn. 233 iken, 232, 231, 230,229 gibi sürekli düşüyor. Bu süre zarfında voltajı kesmiyorum, göngüyü durdurmuyorum.

Bu arada belirteyim, deney yaptığım şey su bardağı, yaklaşık 50-60 ml. Yarım doldurdum. Bu değerler ham değerler. Ben buradaki rakamları ne şekilde değerlendirmem gerekir acaba. Yani tepe noktasını mı? Yani benim EC diye dikkate alacağım ve hesaplama yaptıracağım değer hangisi olmalı? Bir de bu kısa süre ölçüm ne kadar sürmeli?

Birazdan iki devreyi birleştirip, 1-3 khz arası bir AC akımla yeniden ölçümler yapacağım. Sonuçlarını burada yayınlarım.

Saygı ve sevgiler...

[. Kağan]

En fazla bir sn süren ölçümlerin ortalamasını doğru değer olarak kabul etmelisin. Elektronik EC ler böyle çalışıyor. 5v için 1 cm aralık olabilir ama 1v ve altı için problar birbirine çok uzak kalır. Eğer çok sert su ise yani çok miktarda iyon içeriyorsa 2 cm dende ölçersin. Ama ben 1 cm yi geçme derim. Prob kalınlığı en fazla 2,5 kesitli bakır telden en fazla 1 cm uzunluğunda olabilir. Ben bu konuda baya çalışmıştım.

[LeventAli]

Sayın kaganayanoglu,

Verdiğiniz bilgiler için tekrar teşekkür ederim. Söylediğiniz değerleri kullanarak testlerimi yapacağım. Sizin verdiğiniz bilgiler ışığında görülüyor ki, ben testlerde bayağı bir hatalar yapmışım. Gerçi iyi oldu. Üç prob hazırlamıştım. Onları da klemenslere bağlamaştım. Prob genişlikleri ve uzunlukları farklı olan problar oluşturmuştum. Haliyle hepsinde farklı sonuçlar aldım. Aslında yaptığım test sonuçlarını yeniden incelediğimde hemen hepsinde stabiliteye ulaşmışım.

En büyük hatam, ölçme süresini fazla tutmanın çıkardığı sonuçlardan, bir stabiliteye ulaşamadığımı düşünmem olmuş. Bir de 50 hz ölçüm tabiki.

Ölçümlerde 1-3 khz aralığını kullanın deniyor çoğu kaynakta. Ulaştığım bir kaç kaynakta da 2.2 - 2.5 khz de en iyi sonuçların alındığı söyleniyor. Bu değerler konusundaki yorumunuzu da merak ediyorum.

Bakır, iyi bir iletken. Ama probun sürekli suyun içerisinde kalması durumuna pek uygun olur mu bilemiyorum. Bu konudaki yorumlarınızı da merakla bekliyorum. Yani uzun süreli bir prob ucunu paslanmaz çelikten mi yapmak gerekir? Ya da gümüş kaplama ya da direk gümüşten. Çünkü gübreli suda tuz oranı 2 EC civarında. Bunun da oksitlenmeyi artıracağını düşünüyorum.

Saygı ve sevgiler...

[. Kağan]

2KHZ çok yüksek bir frekans bu iş için kullanabilirsiniz tabii. Ama AC kullanmaktaki amaç probların + ve - uçlarını değişmesi ile problarda kaplama olmaması. 555 kullanarak yada pic kullanarak ac elde ettinizmi? İki devreyi birleştirmekten bahsetmiştiniz. Eğer devre şemasını ve kodu paylaşırsanız bende devreyi oluştururum ve EC metre ile laboratuvarda ölçüm yaparak sonuçları paylaşabilirim. Örneğin ikimizde 1 lt saf yada deiyonize suya 1 gr iyotsuz tuz katarak stabilite elde edebiliriz ve sonuçları karşılaştırırız.

Gümüş yada paslanmaz çelik daha iyi olacaktır. Bakır bir süre sonra kendiliğinden oksitlenecektir. Bu da sonuçların değişmesine neden olur.

[LeventAli]

Sayın kaganayanoglu,

Devreyi birazdan yapacağım. Ete Bey'in önerileri doğrultusunda, ikinci devredeki R3 direnci dahil alıp, picten pwm olarak 2 khz bir çıkış alıp bu dirence vereceğim. Bir de geri dönüşte doğrultma konusunda uyarısı var tek diyotla dönmemi istemiş. Devreyi bir bordda yapıp, buraya şemasını ve kodlamaları aktarırım. Elimde çok hassas terazi de mevcut. 0,01 gram ölçen. Gübre hazırlamak için almıştım.

Ölçüm yapacağım su miktarını, tuz miktarlarını ve sonuçlarını buradan paylaşırım bilgilerinize..

Saygı ve sevgilerle...