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谈谈PH控制器

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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:03:04 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-21 00:10 编辑

PH控制器是水草养殖方面比较少见的设备,之所以少见一方面是因为其价格不菲,另外一方面也是因为它相对复杂,不好操作,第三个原因是因为它可有可无,有了当然更方便,没有也不要紧,经常测量水质就行了。本文是无眠版主首发在《观赏鱼之家》网站上的,被360图书馆收藏,经本人截图并用OCR软件识别修改后,算是起死回生了,希望能对广大鱼友有所帮助。

控制器003.jpg


2楼:什么是PH控制器;
3楼:PH探头电极测试原理;
4楼:怎样用PH控制器控制水的PH值;
5楼:为什么要用PH控制器;
6楼:PH控制器工作流程;
7楼:PH控制器的安装和调试;
8楼:PH控制器使用注意事项;
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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:03:22 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-21 22:29 编辑

一、什么是PH控制器

PH控制器,顾名思义,就是能够控制水的PH值的设备。

PH控制器,首先是一个PH监测仪,可以实时检测出水的PH值。

PH控制器,还是一个自动控制设备,当水的PH值偏离我们设定之外时,可以控制其它设备去改变PH值,从而使PH值能够稳定在我们要的范围内。

工业控制器.jpg


上图为工业用的PH控制器,下图为水族用的PH控制器:

水族控制器.jpg
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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:03:37 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-22 09:50 编辑

二、PH探头(电极)测试原理

控制器探头.jpg


测量PH值的方法主要有化学分析法、试纸比对法、电位分析法。

PH控制器采用的是电位分析法进行监测。

PH探头是由2个电极组合而成:指示电极和参比电极。指示电极是一个由对PH敏感的特殊材料制成的“玻璃泡”,内部装有含饱和氯化银的3MOL/L氯化钾缓冲液。参比电极为一根镀有银-氯化银的电极,位于“玻璃泡”内部,浸在缓冲液中。

该组合电极仅对氢离子有敏感作用,当它浸入被测溶液内,则被测溶液中氢离子与电极球泡表面水化层进行离子交换,形成一电位。球泡内层也同有电位存在。因此球泡内外产生一电位差,此电位差随外层氢离子浓度的变化而改变。由于电极内部的溶液氢离子浓度不变,所以只要测出此电位差就可知被测溶液的PH值。

将这两个电极之间的直流电压进行放大并进行适当的转换矫正,再送入到一个数字电压表中,即可显示PH值了。

这种PH探头对于纯水难以测准PH值,这是由于纯水中离子含量几乎为零,难以测量其电势。不过好在我们的草缸中并不会缺乏导电离子。
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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:04:01 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-22 09:57 编辑

三、怎样用PH控制器控制水的PH值

电磁阀.jpg


我们知道,向水中施加CO2会导致水的PH值降低,而CO2正是水草生长所要的。PH控制器本身可以通过很多方法控制PH值,比如说通过控制电磁阀施加酸、碱溶液等等。所以PH控制器实际上并不是专门为水草养殖而设计的仪器,并且应用最多的是化工厂、制药厂、化学实验室等地方。之所以我们会用到PH控制器,完全是因为CO2对水的PH值的影响。

PH控制器带有一个可控的继电器输出,当PH值高于某个值时,该输出端即提供220V电压,可以将CO2系统的电磁阀打开,向水中注入CO2,从而使得PH值下降。当PH值下降到某一数值时,该继电器断开,220V电压消失,电磁阀关闭,CO2停止注入。如此反复,可以使水的PH值稳定在一定范围之内。
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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:04:18 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-25 00:34 编辑

四、为什么要用PH控制器

坐标图1.png


我们使用PH控制器,最主要的原因其实并不是为了稳定PH值,那只是个“副产品”,真正的原因是为了稳定水中CO2的浓度。

我们知道,当水的硬度固定以后,水的PH值与CO2浓度有看一定的对应关系,CO2浓度越高,PH值则越低。

在没有干扰离子的情况下,我们可以通过测量PH值、KH值来确定CO2浓度,那么,如果我们要使水中保持一定的CO2浓度,只要用PH控制器稳定住水的PH值就可以了。

水草的光合作用效能与水中的CO2浓度有很大关系,如果CO2浓度过低,会对光合作产生强烈的抑制作用,严重时,会导致水草的死亡。

当然,PH控制器并不是唯一的保持CO2浓度的办法,还有很多人工方法可以使用。但是不可否认的是,这是一种最方便轻松的方法,并且是最稳定的方法。由于对PH值的稳定效果最理想,因此对于一些高难度水草来说,无疑是提高了这些水草的成活率。
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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:04:36 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-21 00:07 编辑

五、PH控制器工作流程

PH控制器的流程见下图:

控制器001.jpg


PH控制器在电气上的原理是非常简单的,其控制流程是检测-比较-输出,形成一个封闭的负反馈循环。

该原理图仅仅是一种“逻辑化”的原理,实际的PH控制器既可以用模拟元器件来完成这些功能,也可以采用数字电路(DSP)来完成。

其中的“窗口比较器”是一种比较常用的用于自动控制的信号比较器,它的特点是信号在一定的范围之内不动作,可以防止控制器在设定值范围内反复动作(频繁开闭〕,从而造成被控设备(电磁阀)的过早老化失效。

窗口比较器接有一个可调整的参考电压源,当检测探头产生电位差高于这个参考电压时,比较器就会产生输出电压,驱动内部的继电器打开或者关闭。该电源是一个可调电源,用螺丝刀旋转调整,可以改变其两端电压差,从而改变PH控制器的起控点。

数字电压表可以反应测量的PH值的高低,也可以切换显示设定值的高低(即参考电压源的电压)。

此外,当PH控制器的继电器打开时,会有一个LED指示灯同时点亮,指示控制状态。
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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:05:28 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-21 00:17 编辑

六、PH控制器的安装和调试

本文以WEIPRO的PH2010 PH控制器为例,简单介绍一下如何安装和使用PH控制器

1、检查配件和功能

PH控制器的组件包括:

PH探头:PH探头为一蓝色笔状物,前端有白色保护帽,内装缓冲液以保护脆弱的玻璃泡,探头尾端为信号线,采用的是Q9型工业插头,该插头具有比较可靠的连接性能,但是注意它并不防水。

控制器002.jpg


PH控制器:PH控制器带有设置开关、调节孔、LED数字显示表、探头连接插座、电源线,其中电源线上有一个连接插座,用于控制CO2系统电磁阀的开闭。

控制器003.jpg


校正液:校正液存放在白色密封塑料瓶内,其PH值为7.0,要注意避光、低温保存。(最好是放在不透明纸盒内,再放进冰箱的冷藏室里。)

控制器004.jpg


调整杆附件:为一短塑料棍,前端为楔形,便于插入调整孔旋转里面的电位器旋钮。

控制器005.jpg


使用说明书一份

PH控制器没有用于安装探头的吸盘,因此要额外购买,要购买那种固定直径10-12毫米的固定吸盘。

2、校准

将PH探头与PH控刮器连接好,摘掉PH探头上的保护帽,用纯净水或者蒸馏水将其反复冲洗干净,将校正液倒入其中,再套回探头上。要汪意不可将探头直接插入存放校正液的的瓶子里,以免对校正液造成污染,并且倒出的校正液也下可再倒回瓶中。

首先要确定“PH SET”开关位于“PH”位置上,如果不是要拨到拨个位置上。
将PH控制器加电,用调整杆调整“CAL PH7”调整孔内的电位器,便PH控制器的显示数值为7.00,调整前要注意观察,等显示数值稳定后再进行调整。调整后也要继续观察几分钟,直到数值稳定在7.00左右(误差不超过0.03)
调整过后请将保护帽清洗干净,校正液瓶盖拧紧,与调整杆一同保存在合适的地方。

控制器006.jpg


3、安装探头和控制器

探头可安装在过滤系统的进水口附近,用两个吸盘夹好,固定在缸壁上,要注意尽量不要让电线浸入水中,玻璃泡距离水面10-15厘米为好。

控制器007.jpg


从上面看是这样的:

控制器008.jpg


控制器背面有挂钩口,可以将一颗自攻螺钉拧在底柜背面或者侧面,将控制器挂上即可。

控制器009.jpg


都装好后,将探头的插头插在PH控制器的插座上,要注意需要稍微用力向里推,然后顺时针旋转插头,便插座上的“卡头”与插头上的卡扣锁死,保证连接稳固。连接完毕后,即可给PH控制器加电了。

4、设定

设定PH值之前需要測试水质的KH值,然后对照下表去确定合适的PH值:

控制器011.jpg


要注意,此表考虑了干扰因子,因此在实际使用中,应该将设定值向左侧推2-3格(也就是实际设定值比标准值要低),如果没有KH测试剂也可以用简单的方法进行调整,一般来说,在水质不是太硬的情况下(GH:2-8),设定值可以比不加CO2时的测量值低0.4-0.8,水质越硬,变化应该越小,当GH值大于20时,建议放弃使用PH控制器,此时PH值受CO2浓度影响太小,控制误差太大。
设定PH值要先将“PH SET”开关拨到“SET”位置,然后用调整杆调节“SET”孔内的旋钮,直到显示数值达到期望值。
调整完毕后要将“PH SET”开关拨回到“PH”位置。

5、连接CO2设备

将CO2系统的电磁阀电源线插到PH控制器的控制插座上即可。如果你的CO2系统不具备电控开闭的功能,请自行升级控制系统或者干脆放弃使用控制器。

控制器010.jpg


6、观察

调整完毕后,需要经过一定时间再进行观察和调整(水体容积越大,等待时间越久)注意观察PH值是否和设定值相等。如果长时间不能相等,那么多半是CO2系统的溶解速率不够所致,请将将CO2系统的供气量增加到该系统所能溶解的最大。一般来说供气量越低,CO2系统的溶解能力越强,控制精度就越高。
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本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-21 00:20 编辑

七、PH控制器使用的注意事项

1、PH控制器属于电子仪器,因此要放置在防水、防潮的地方,避免阳光直晒和过高的环境温度。

2、PH探头属于比较娇贵的测量装置,尤其是玻璃泡的机械强很低,因此要注意轻拿轻放,以免磕破一玻璃泡如果被磕破,PH探头也就报废了,基本上不可修复。

3、要注意清洁玻璃泡表面,定期拭清洗,清洗时一定要小心,可以用百洁布擦拭,但不要用力过度。

4、PH探头正常工作温度为20-30度,如果超过这个温度,需要对PH控制器重新校准。

5、为保证PH控制器的精度,最好每3个月对控制器校准一次。

6、在便用KH-PH-CO2对应表来确定PH设定值时,要考虑干扰离子的影响,比较合适的做法是先将缸内的水取出,经过充分曝气后测量其KH和PH值。此时干扰离子对PH值的影响是最大的,记下此PH值和KH值,再和KH-PH-CO2对应表上最右侧对照,表上的PH值和实測的PH值差值则为干扰值。设定值则应为标准值减去干扰值。例如,测得的KH=2,PH=6.8,标准PH值应该是7.8一8.0,则干扰值应该是1.0左右。从对应表中可以查到,KH=2时,理想CO2浓度对应的PH值是7.0左右,那么设定值应该调整到7.0一1.0=6.0。加入CO2后,KH值可能还会有些变化,那么应该以变化后的KH为准,同为上例,如果KH提高到4左右,那么PH值可以再上调0.1-0.2。

7、PH探头的安装位置要考虑水流循环的问题,不宣安装在出水口或者细化器附近,这些地方的PH值相对来说会比较低,容易造成其它地方CO2浓度偏低。

8、PH探头最好不要放在光照过强的地方,PH电极也会有一定“光电池”效应,会产生测量误差。

9、PH控制器要远离电子镇流器、冷水机等可能产生较大电磁干扰的设备,避免影响测量精度以及产生误动作。

(全文完)
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菠萝兔 发表于 2018-9-21 00:06:04 |显示全部楼层
本帖最后由 菠萝兔 于 2018-9-21 00:28 编辑

根据本人的经验,这个设备用在砂质底床的水草缸上比较好用。如果使用水草泥的话,因为那个对照表会出现较大误差,所以不大好用。
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