(SKU:SEN0161-V2)Gravity: Analog pH Meter V2 模拟pH计V2

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目录

简介

DFRobot Gravity: 模拟pH计V2专门用于测量溶液的pH,衡量溶液的酸碱程度,常用于鱼菜共生、水产养殖、环境水检测等领域。

本产品作为pH计V1的升级版本,极大的改善了用户体验与精度:板载稳压芯片,支持3.3~5.5V的宽电压供电,兼容5V和3.3V主控板;输出信号经硬件滤波,抖动小;配套软件库采用2点校准的方式,能自动识别两种标准液4.0和7.0,简单方便。

本产品配合主控板(如Arduino)与配套的开源软件库,就可迅速搭建出一套pH检测仪,即插即用,无需焊接。DFRobot提供多种水质检测传感器产品,尺寸与接口统一,满足各类水质检测的需求,也适合搭建多参数水质检测仪。

pH是衡量溶液酸碱度的一个值,亦称氢离子浓度指数、酸碱值,是溶液中氢离子活度的一种标度。pH在医学、化学、农业上都有广泛的用途。通常pH是一个介于0~14之间的数,在热力学标准状况下,pH=7的溶液呈中性,pH<7时呈酸性,pH>7时呈碱性。

Warning yellow.png
  • 1. BNC座子与转换板必须保持干燥和清洁,否则会影响输入阻抗,导致测量不准确。如不慎受潮,需烘干处理。
  • 2. 转换板不可直接放置在潮湿的平面或半导体平面上,否则会影响输入阻抗,导致测量不准确。建议用尼龙柱固定,让转换板与平面留有一定的距离。
  • 3. pH电极头部的敏感玻璃泡不得与硬物接触,任何破损和擦毛都会使电极失效。
  • 4. 测量完毕,转换板断电后,请及时将pH电极与转换板断开连接。pH电极不可长时间接在未供电的转换板上。


技术规格

  • 信号转换板(变送板)V2:
    • 供电电压:3.3~5.5V
    • 输出电压:0~3.0V
    • 电极接口:BNC
    • 信号接口:PH2.0-3P
    • 测量精度:±0.1@25℃
    • 板子尺寸:42mm*32mm
  • pH电极:
    • 电极类型:实验室级电极
    • 检测范围:0~14
    • 温度范围:5~60℃
    • 零点:7±0.5
    • 响应时间:<2min
    • 内阻:<250MΩ
    • 寿命:>0.5年(与使用频率有关)
    • 线缆长度:100cm


引脚说明

SEN0161-V2:模拟pH计V2
引脚说明
标号 名称 功能描述
1 - 供电电源负极(0V)
2 + 供电电源正极(3.3~5.5V)
3 A 模拟量输出(0~3.0V)
4 BNC pH电极接口


使用教程

本教程将演示如何使用这款pH计进行校准与测量。请仔细阅读每个步骤。

  • 测量另一种溶液之前,务必清洗好pH电极并用吸纸吸干残余水滴,防止溶液间交错污染。推荐使用蒸馏水清洗pH电极。


准备

  • 硬件
    • 1 x Arduino UNO主控板(或类似主控板)
    • 1 x pH计V2信号转换板(变送板)
    • 1 x pH电极
    • 1 x 4.0 pH标准液
    • 1 x 7.0 pH标准液
    • 1 x 模拟传感器连接线(或杜邦线)
    • 1 x 被测溶液


接线图

pH电极使用前,先从保护盖中取出电极, 然后按照如下图所示的方式连线。使用完毕后,请清洗好电极,然后再放入保护盖中。

SEN0161-V2 Connection.png

校准

为保证测量精度,初次使用的电极,或者使用了一段时间的电极,需要进行校准。
本教程采用2点校准,因此需要4.0和7.0的pH标准液。
下面将详细说明如何进行2点校准。

  • 1.上传样例代码至arduino主控板中,上传完毕后,打开串口监视器,即可看到温度与pH。如自行添加了温度传感器,务必写好相应的功能函数并调用。

  • 2.用蒸馏水清洗电极,然后用吸水纸吸干残余水滴。将pH电极插入到7.0的pH标准液中,轻轻搅拌,等待数值稳定。

  • 3.待数值稳定后,即可进行第一点的校准。具体步骤如下:
1.在串口监视器中输入enter指令,进入校准模式。
Ph cal1.jpg
2.输入cal指令进行校准,校准成功与否会有相应的提示。程序会自动识别2种pH标准液:4.0和7.0。本例会自动识别出7.0的pH标准液。
Ph cal2.jpg
3.校准完毕后,输入exit指令,保存好相关参数并退出校准模式。必须输入exit指令后,相关参数才能保存下来。
Ph cal3.jpg
4.经过上述步骤,第一点的校准就完成了。下面进行第二点的校准。

  • 4.用蒸馏水清洗电极,然后用吸水纸吸干残余水滴。将pH电极插入到4.0的pH准液中,轻轻搅拌,等待数值稳定。

  • 5.待数值稳定后,即可进行第二点的校准。与第一点校准步骤一致,具体步骤如下:
1.在串口监视器中输入enter指令,进入校准模式。
2.输入cal指令进行校准,校准成功与否会有相应的提示。程序会自动识别2种pH标准液:4.0和7.0。本例会自动识别出4.0的pH标准液。
3.校准完毕后,输入exit指令,保存好相关参数并退出校准模式。必须输入exit指令后,相关参数才能保存下来。
4.经过上述步骤,第二点的校准就完成了。

  • 6.完成上述步骤后,2点校准就完成了,之后就可用于实际的测量。校准过程中的相关参数已经保存至主控板的EEPROM中。


样例代码

请先下载DFRobot_PH库文件,然后安装。如何安装库?

/*
 * file DFRobot_PH.ino
 * @ https://github.com/DFRobot/DFRobot_PH
 *
 * This is the sample code for Gravity: Analog pH Sensor / Meter Kit V2, SKU:SEN0161-V2
 * In order to guarantee precision, a temperature sensor such as DS18B20 is needed, to execute automatic temperature compensation.
 * You can send commands in the serial monitor to execute the calibration.
 * Serial Commands:
 *   enter -> enter the calibration mode
 *   cal -> calibrate with the standard buffer solution, two buffer solutions(4.0 and 7.0) will be automaticlly recognized
 *   exit -> save the calibrated parameters and exit from calibration mode
 *
 * Copyright   [DFRobot](http://www.dfrobot.com), 2018
 * Copyright   GNU Lesser General Public License
 *
 * version  V1.0
 * date  2018-04
 */

#include "DFRobot_PH.h"
#include <EEPROM.h>

#define PH_PIN A1
float voltage,phValue,temperature = 25;
DFRobot_PH ph;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);  
  ph.begin();
}

void loop()
{
    static unsigned long timepoint = millis();
    if(millis()-timepoint>1000U)  //time interval: 1s
    {
      timepoint = millis();
      voltage = analogRead(PH_PIN)/1024.0*5000;  // read the voltage
      //temperature = readTemperature();  // read your temperature sensor to execute temperature compensation
      phValue = ph.readPH(voltage,temperature);  // convert voltage to pH with temperature compensation
      Serial.print("temperature:");
      Serial.print(temperature,1);
      Serial.print("^C  pH:");
      Serial.println(phValue,2);
    }
    ph.calibration(voltage,temperature);  // calibration process by Serail CMD
}

float readTemperature()
{
  //add your code here to get the temperature from your temperature sensor
}                            


常见问题

Q1. pH电极使用多长时间后需要校准?

A. 校准的间隔和使用频率有一定关系。通常情况下,一个月校准一次即可。如使用频繁,可一个星期校准一次。校准时,尽量使用新鲜的pH标准液。


Q2. 校准过程中,是否必须完成2点校准?可否只完成1点校准?

A. 要求不高的情况下,可只用中性标准液(7.0)进行校准,称为单点校准,用来确认pH电极的实际零点,此时斜率采用理论值。然后再用酸性标准液(4.0)进行校准,即可确认pH电极的实际斜率。因此,为了保证测量精度,推荐使用2点校准。


Q3. 第一次校准时,总是校准失败,或者打印出异常的值,可能是什么原因?

A. 校准时,相关的参数是保存在EEPROM中指定的位置的。如果之前恰好有保存过其他参数到EEPROM中的这个地址,可能会有冲突,导致不能正常校准。可用下述代码,擦除EEPROM中指定位置的内容。运行一次即可,然后重新上传样例代码,再进行校准操作。
#include <EEPROM.h>
#define KVALUEADDR 0x00
void setup(){
    for(byte i = 0;i< 8; i++ ){
      EEPROM.write(KVALUEADDR+i, 0xFF);
    }
}
void loop(){
}

更多问题及有趣的应用,可以 访问论坛 进行查阅或发帖。


pH电极维护事项

  • 电极在初次使用或久置不用后重新使用时,需要把电极球泡及砂芯浸在3NKCL溶液中活化8小时。
  • pH电极头部的敏感玻璃泡(在塑料保护栅内)不得与硬物接触,任何破损和擦毛都会使电极失效。
  • 测量完毕不用时,应将电极保护盖套上,保护盖内应放少量3mol/L KCL溶液,以保持电极球泡的湿润。
  • 电极的引出端(插头),必须保持清洁和干燥,绝对防止输出两端短路,否则将导致测量结果失准或电极失效。
  • 电极应避免长期浸在蒸馏水、蛋白质、酸性氟化物溶液中,并防止和有机硅油脂接触。
  • 电极经长期使用后,如发现电极的百分理论斜率(PTS)略有降低,则可把电极下端浸泡在4%HF(氢氟酸)中3~5秒钟,用蒸馏水洗净,然后在0.1mol/l HCl溶液中浸泡几小时,用去离子水冲洗干净,使之复新。
  • 被测溶液中如含有易污染敏感球泡或堵塞液接界的物质,会使电极钝化,其现象是百分理论斜率(PTS)降低、响应时间长、读数不稳定。为此, 应根据污染物质的性质,以适当溶液清洗,使之复新。
  • 选用清洗剂时,如能溶解聚碳酸树脂的清洗液,如四氯化碳,三氯乙烯,四氢呋喃等,则可能把聚碳酸树脂溶解后,沾污敏感玻璃球泡表面,而使电极失效,请慎用!



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