6.4. Датчик PH
В различных химических средах может происходить процесс диссоциации химических соединений, будь то соль, кислота или щелочь. Данное явление заключается в распаде исходных молекул вещества на противоположно заряженные ионы, одним из которых может быть катион водорода H. Отслеживая число этих ионов в объеме среды, можно определить такой её параметр, как кислотность. Живые организмы, устройство которых основана на химических взаимодействиях, очень зависимы от этих показателей, поэтому их необходимо учитывать при взращивании растительных культур. Для этого можно применить химические методы анализа, но удобнее воспользоваться электронным устройством вроде датчика pH.
6.4.1. Устройство датчика
Действие pH-метра основано на измерении величины ЭДС электродной системы, которая пропорциональна активности ионов водорода в растворе. То есть, измерительная схема, по сути, представляет собой вольтметр, проградуированный непосредственно в единицах pH, так как зависимость напряжения и кислотности прямая.
Входное сопротивление прибора должно быть не менее 1011 Ом, а входной ток не более 10 11 А.
В состав прибора обычно входит три электрода: измерительный, индикаторный и вспомогательный.
Измерительный реагирует на ионы водорода. Измерительные электроды сделаны из боросиликатного стекла, которое не боится окислителей. Но в то же время, борсиликат достаточно тонкий и электропроводный.
Индикаторный электрод имеет вид трубки с шариком на конце. Трубка наполняется смесью хлорида серебра и соляной кислоты. В эту суспензию помещается серебряная проволока, выполняющая роль электрода. В трубке перемещаются положительно заряженные ионы водорода.
Вспомогательный (или электрод сравнения) выглядит как ртутно-каломелевая паста, которая помещена в хлорид калия. Раствор хлорида калия выполняет роль проводника между исследуемой средой и пастой. Работает в паре с индикаторным электродом.
Современные рН-метры обычно совмещают в одном корпусе измерительные и вспомогательные электроды. Это позволяет производить измерения быстро, с минимальными погрешностями.
6.4.2. Калибровка датчика
Строение датчика предполагает необходимость задания определенных значений в настройке для исправной работы. Для этого перед введением датчика в эксплуатацию требуется провести калибровку на минимум двух растворах с известными значениями кислотности. Так как наблюдается прямая зависимость между ЭДС в среде и показателем pH, то по двум известным значениям можно провести настройку
Важной деталью является влияние температуры среды. Её перепады могут вносить определённую погрешность в показания прибора.
Примечание: значения, выделенные голубым цветом, соответствуют погрешности менее 0,1 и могут не требовать температурной компенсации. Значения, выделенные темно-синим цветом — это температура и pH, при которых нет погрешности измерения pH в зависимости от температуры.
Большинство измерителей, контроллеров и других приборов облегчают этот процесс.
6.4.3. Датчик от цифровой лаборатории LFS.
В комплекте лаборатории есть 2 датчика pH: для раствора и для почвы.
Датчик pH раствора
В рабочей части датчика расположен стеклянный шарик – измерительный электрод. Именно он погружается в раствор и снимает показания индуцируемого в нем потенциала
Результаты измерений после взятия датчика в изучаемый раствор. График приобретает вид прямой, так как значение pH в растворе не меняется.
