Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

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immi07
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Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von immi07 »

[EDIT by lemmi 31.3.21: abgetrennt aus dem thread historische Experimentierkästen, da eigenes Thema]

Hallo Vanadiumpentoxid,
Die Abbildung ist doch ein astab. Multivibrator. Und ich vermute mal, sie werden die zu untersuchende Flüssigkeit als zeit(takt)bestimmenden Widerstand benutzen. Und wenn sich die Leitfähigkeit der Flüssigkeit ändert, dann ändert sich die Blinkfrequenz der Lampe.
Gruß Thomas
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Glaskocher
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Re: historische Experimentierkästen

Beitrag von Glaskocher »

Würde es sich lohnen, eine derartige Schaltung zur Bestimmung der "Salzigkeit" einer "Suppe" zu nutzen? Man müßte dazu den Kondensator auf ein sinnvolles Grundintervall auswählen und den variablen Widerstand (mit fester Anordnung der Elektroden) in Salzlösungen bekannter Konzentrtation tauchen. Dann muß man "nur" noch eine Kalibrierkurve aufnehmen, um später messen zu können...

Eine "Zitronenbatterie" liefert vermutlich nicht genug Strom (bei brauchbarer Spannung), um eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen, wenn die Schaltung auch noch Energie verbraucht. Einen kleinen Gleichstrommotor mit geringem Innenwiderstand kann man mit der "Kraft der Zitrone" gut betreiben.

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immi07
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Re: historische Experimentierkästen

Beitrag von immi07 »

Hallo Glaskocher,
mit NE555 Generator-Modul auf Tonfrequenz 1 kHz mit Summer am Ausgang umgestrickt. Gibt dann so ein Signal, wie bei den SAT-Findern. Klingt machbar. Bliebe noch die Frage der Elektroden.
Gruß Thomas
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Glaskocher
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Re: historische Experimentierkästen

Beitrag von Glaskocher »

Der Klassiker bei den Leitfähigkeitselektroden ist ja die Platinelektrode. Zwei je einen Quadratzentimeter große Flächen im Abstand von einem Zentimeter, rückseitig isoliert.

Im vereinfachten Aufbau werden es auch Graphitelektroden tun, die in einem Kunststoffrohr mit Heißkleber eingebettet sind. Bei entsprechend vorbereiteten Batterie-Kohlen (MnCl2-Thread) hat man ja die lötbare Kontaktierung oft gratis. Das feste Einbetten hat den Vorteil, daß man diese Elektrode bewegen kann, ohne daß sich mit dem Abstand der Widerstand ändert. Vorne muß halt eine gewisse Länge heraus schauen, um genug "Kontaktfläche" zur Lösung zu haben. Eventuell ist es sogar hilfreich, wenn man eine löchrige Schiebehülse hat, die die Kohlen gegen Abbrechen oder grobe Verschmutzung schützt.

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immi07
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Re: historische Experimentierkästen

Beitrag von immi07 »

Hallo Glaskocher,

du meinst, wir sollen ein nervig lautes Leitfähigkeitsmeß-Kinderspielzeug erfinden. Kohleelektroden aus den Batterien sind da.

Gruß Thomas

Edit meint, dann müßte man mit deinem 16:50 Uhr Beitrag beginnend das ganze von den Exp.kästen abtrennen.
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Glaskocher
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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von Glaskocher »

Das Ding soll nicht piepen, blinken UND hüpfen. Einfaches Blinken und eine Stoppuhr sollten ausreichen, wenn die "Grundfrequenz" abzählbar schnell ist. Als "Grundfrequenz" bezeichne ich mal den "Vollausschlag" des Messgerätes bei höchster Konzentration. Eventuell muß man auch noch eine Vorverstärkerstufe in den Messkreis einbauen, um die Strombelastung der Lösung gering zu halten. Die hätte den Vorteil, daß man unterschiedliche Empfindlichkeitsstufen schalten kann, um nicht Sprüche wie "der blinkt ja so lahm, daß ich locker mit dem Hund von der üblichen Runde zurück bin" zu ernten.

Man könnte zusätzlich noch einen Zähler (Chip aus dem Schaltkreis des "Platinenrätsels) an die Lampe hängen. Dann braucht man weniger Schaltstufen im Eingangssignal, um die Blinkfrequenz im erträglichen Bereich zu halten.

Ich habe keine richtige Ahnung, wie man das jetzt auf die Platine bringt. Allerdings weiß ich, daß Transistoren sich als proportionale Verstärker eignen, als Spannungsvergleicher und als Schalter. Da müssen halt die Umgebungen entsprechend konstruiert sein.

Vanadiumpentoxid
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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von Vanadiumpentoxid »

Ui, hier hat sich sich seit meinem letzten Besuch von heute Nachmittag aber Einiges verselbstständigt. Da ich von Elekronikbausätzen fast gar nichts verstehe, bin ich bei den vorangegangenen Beiträgen eigentlich schon raus.
Ich würde nur gern nochmals auf mein letztes Anliegen zurückkommen und fragen wollen, ob man als blutiger Elektronikanfänger mit so einem kleinen Starterset von Amazon wirklich den Bausatz des C2 nachahmen kann. Hat das hier schon mal jemand versucht? Dann würde ich mir nämlich die entsprechenden Experimente aus der Anleitung vornehmen, die ich bisher auslassen musste.
Gott gebe mir die Kraft, zu ändern, was ich verändern kann,
die Gelassenheit, hinzunehmen, was ich nicht verändern kann,
und die Weisheit, das eine vom anderen zu unterscheiden.
_______________________________________________

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immi07
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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von immi07 »

Hallo Glaskocher,

gegen den kommen wir nicht an.
Was soll unser Gerät also können. Deinen Studenten und meiner Tochter können wir prinzipiell zeigen, daß die Zugabe von Salz die Leitfähigkeit erhöht und die Zugabe von dest. Wasser die Leitfähigkeit verringert. Und es ändern sich nicht nur Zahlen auf einem Meßgerät. Eichfähig wird das Teil eher nicht werden. Von welchen Größenordnungen Leitfähigkeit reden wir eigentlich. Ja man kann mit dem 555 einen vollbeschalteten 4017 ansteuern und ein Lauflicht machen. Und du willst über einen Mehrstufenschalter am Reseteingang eine Frequenzteilung machen - geht auch. Wobei ich die Tonfrequenzvariante immernoch favorisiere. 50 Hz bis 15 kHz da kann man aus der Tonhöhe die Leitfähigkeit abschätzen.

Und wie weit soll das ganze gehen? Schaltplan, Platinenlayout, Zeichnen, Ätzen, Bohren, Bestücken, Gehäuse oder ein fertiges 555 Modul umstricken.

Eigentlich wollte ich zu Ostern den Eisberg machen, aber die Geschichte hier ist schon wieder spannend.

Mach mal ein Blockschaltbild, wie du dir die Sache vorstellst.

Gruß Thomas

Edit hat mal ein wenig gelesen:

acht häufige Fehler bei der Leitfaehigkeitsmessung
wasseranalytik mit Leitwerttabelle
Schülerversuch zur auditiven Wahrnehmung der elektrischen Leitfähigkeit PDF

Das Hauptproblem für eine semiprofessionelle Nutzung ist die Elektrolyse bei Gleichspannung.

137 Seiten NE 555 PDF

das warn noch Zeiten mit dem Bastlerbeutel von RFT PDF
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mgritsch
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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von mgritsch »

Einen Frequenzgenerator wirst du auf jeden Fall brauchen da Leitfähigkeitsmessungen aus Gründen der Polarisierung der Elektrode (vereinfacht: man will ja keine Elektrolysezelle aufbauen...) mit Wechselstrom erfolgen müssen. Idealerweise möglichst hochfrequenter Wechselstrom (Muss mal messen mit welcher Frequenz zB mein Gerät konkret arbeitet...). Gleichspannung ist einfach ein No-Go, keine Option wenn da irgend was sinnvolles rauskommen soll.

Kohleelektroden passen auf jeden Fall sehr gut! Die müssen auch nicht wahnsinnig weit herausragen. In meinem Messgerät sind das 2 Graphitelektroden ca 5mm Durchmesser, ca 5 mm Abstand, aus dem Ende ca 2 mm heraus ragend, rundum mit einem "Käfig" ein wenig vor mech. Beschädigung geschützt.

Messbereich für die Praxis sollte von <1 µS/cm (demin. Wasser) - 500 µS/cm (Leitungswasser) 100 mS/cm (starke Elektrolyten, starke Salzlösungen) gehen.

Ob man dann die gemessene Leitfähigkeit als Input für einen anderen Frequenzgenerator benutzt - Geschmackssache.
Die Alternative wäre sonst halt die Leitfähigkeit in eine Spannung umzuwandeln und ein Multimeter odgl zu nutzen. Muss sich ja nicht ausschließen, akustisch für die "audiovisuellen" und Zahlenwert für die Techniker :)

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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von Glaskocher »

Im Hörsaal geht das ganz einfach, mit Leuchtanzeige. Über einen Trenntrafo werden 220V mit 50Hz mit Hilfe einer Platinelektrode "baden" geschickt und dann eine Kohlefaden-Glühbirne zum Leuchten gebracht. Dest. Wasser leitet "nicht" (real zu wenig) und wenn man einige Körner Kochsalz in 0,5L Wasser löst, dann geht das Licht entsprechend der Leitfähigkeit an. Genauso funktioniert es mit dem Zusatz von Salzsäure.

Es läßt sich aber überhaupt keine Quantifizierung machen, ohne Kalibration und Messgerät. Da sollte eventuell schon mit einem Voltmeter parallel zur Messstrecke ein brauchbarer Wert heraus kommen.

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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von mgritsch »

Glaskocher hat geschrieben:
Donnerstag 1. April 2021, 14:04
Es läßt sich aber überhaupt keine Quantifizierung machen, ohne Kalibration und Messgerät. Da sollte eventuell schon mit einem Voltmeter parallel zur Messstrecke ein brauchbarer Wert heraus kommen.
Mit dem Glühbirnchen wird das mit Quantifizierung sicher schwierig, aber man kann ja eine Photozelle einbauen um die Helligkeit zu messen :angel:

Bei anderer Geometrie (definierte rechteckige Bleche, parallel) könnte man die Zellkonstante errechnen und somit ohne Kalibration zumindest einen brauchbaren Anhaltswert haben. Die Geometrie von 2 Stabelektroden dürfte da etwas komplexer sein ;) Ist aber kein Beinbruch, es gibt ja "genormte" Maßlösungen von KCl die definierte Leitfähigkeiten haben. Volt -> µS/cm sollte eine einfache Faktor-Umrechnung sein.

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immi07
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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von immi07 »

Hallo Glaskocher,
über der Meßstrecke die Spannung, durch die Meßstrecke den Strom und mit dem Ohmschen Gesetz kannst du den Leitwert als reziproken Widerstand berechnen. Und mit Korrekturfaktoren für Geometrie und Temperatur bekommst du ein schönes Thema für eine Diplomarbeit.

nettes Video zu den Meßprinzipien

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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von mgritsch »

immi07 hat geschrieben:
Donnerstag 1. April 2021, 16:41
Und mit Korrekturfaktoren für Geometrie und Temperatur bekommst du ein schönes Thema für eine Diplomarbeit.
das wird eine kurze Diplomarbeit. Ich denke niemand macht sich die Mühe mit Geometrie und Korrekturfaktoren zu spielen sondern du hältst das Ding in die Kalibrierlösung und fertig :)

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immi07
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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von immi07 »

Hallo,

man muß dem großen Orakel nur die richtige Frage stellen...

DIY Leitfähigkeitsmesser PDF

Gruß Thomas
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Re: Leitfähigkeitsmesser selbst gebaut

Beitrag von Glaskocher »

Du hast Recht. Die Schaltung sollte brauchbar sein und sich nachlöten lassen. Bestimmt besser, als sie selber neu zu erfinden, wenn man "nur" messen will.

Ich vermute, daß oft der Teufel im Detail (=der Auswahl passender Widerstandswerte) liegen kann.

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