TDS メーター - マルチメーターのプレフィックス。スキーム、説明

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TDS-meter - マルチメーターの接頭辞。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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読者の注意を喚起するプレフィックスは、M-830B (DT-830B) マルチメーターの機能を拡張し、水に溶解した塩の濃度を測定できるようにします。その助けを借りて、飲酒の適性、蒸留水の「品質」を評価し、本物のミネラルウォーターと偽物を区別することができます。セットトップボックスはマルチメータから電源を供給され、内部に追加の接続を必要としません。

ご存知のように、生物が存在するためには水が必要です。人体では、それはその質量の約65％を占め、すべての細胞と組織に含まれており、すべての生命プロセスはその関与によって進行すると言えば十分です. この物質の重要性を確認する顕著な例：水の存在下では、人は水なしで約XNUMXか月、食物なしで生きることができます-わずか数日です.

しかし、透明できれいな水であっても、すべての水が飲用に適しているわけではないため、給水システムに入る前に適切な浄化が行われます。水道水の水質は、含まれる塩分の量に大きく左右されます。ロシアの衛生疫学監督委員会の衛生基準によると、水に溶解した塩の総濃度 (いわゆる総ミネラル化) は 1000 mg/l を超えてはなりません [1]。塩分の多い水はミネラルウォーターと呼ばれます。鉱化度を測定するために特別な装置が使用されます。

世界中で環境状況が悪化しているため、多くの企業が水パラメータの高速分析用の装置を製造し始めました。そのうちの 2 つは、Zepter の TDS メーター [112] で、XNUMX 万の水分子あたりの溶解粒子 (総溶解固体 - したがって TDS メーターという名前) の数を測定します。数値的には、その測定値は、ミリグラム/リットルで測定される総石灰化量と等しくなります。 TDS メーターの価格は非常に高く、XNUMX ドルです。

ただし、このような装置は独立して組み立てることができ、その製造コストは低くなります。このような装置の測定原理は、水の導電率が溶解塩の量に依存することに基づいています。物理学では、溶液の導電率は次の式で決定されることが知られています [3]

δ=Fz + n0 +（u ++ u-）/ NA、

ここで、F = 96,5・103 C/mol はファラデー数です。 NA = 6,02 1023 mol-1 - アボガドロ数; z+ は溶液中の正に荷電したイオンの価数です。 n0+ は電解質の単位体積あたりの正に荷電したイオンの数です。 u+、u- はそれぞれ正および負に帯電したイオンの移動度です。この式は、導電率が溶解した化合物の濃度に比例することを明確に示しています。もちろん、溶解物質や溶液の温度によって異なります [4] が、平均濃度 1000 mg/l は、電気伝導度 0,2 S/m にほぼ相当すると考えられています [5]。

したがって、水のミネラル化の程度を判断するには、その電気伝導率または抵抗を測定するだけで十分です。結果に対する溶液電気分解の影響を排除するために、測定は交流電流で実行する必要があります。

提案された装置は、導電率の測定結果を電圧に変換する、広く使用されているマルチメータ M-830V [6] またはそのアナログ DT-830B へのアタッチメントの形で作られています。マルチメータのICL3マイクロ回路の内部スタビライザーから7106Vの電圧で給電されます。センサー電極を水に浸さない場合の消費電流は0,25mAを超えません。

デバイスの測定誤差は、その読み取り値を前述の Zepter TDS メーターの読み取り値と比較することによって推定されました。 0 ～ 1200 mg/l の濃度範囲では、±10% を超えません。塩分濃度が1200mg/l以上になると、アタッチメントの消費電流の増加とスタビライザーの負荷容量の低下により、誤差が急激に大きくなります。 DT-830Bでセットトップボックスを使用する場合、通常これらのマルチメーターに取り付けられているICL7106マイクロ回路のフレームレスアナログのスタビライザーの負荷容量が非常に小さい。

アタッチメントの概略図を図に示します。 1. ご覧のとおり、7660 つの超小型回路と 1 つのトランジスタだけで組み立てられています。 ICLXNUMXA (DAXNUMX) チップには、電圧極性コンバータが含まれています。交流電流がセンサー電極を流れるには、異なる極性の電圧が必要です。

（クリックして拡大）

DA2.1 オペアンプは、約 170 Hz の繰り返し周波数を持つ異なる極性の対称方形パルスの発生器を組み立てるのに使用されます。この信号は、トランジスタ VT1、VT2 を使用した電流増幅器によって増幅されます。そのエミッタ回路には、導電率センサー、電流測定抵抗器 R6、および水の導電率の温度依存性を部分的に補償するサーミスター RK1 が含まれています。

電流測定抵抗からの AC 電圧は、DA2.2 オペアンプの非反転入力に供給されます。DA12 オペアンプは、半波整流器および約 9 のゲインを持つ非反転増幅器として機能します。このオペアンプのゼロバイアス電圧は、抵抗分割器R5R7R8から抵抗RXNUMXを介して反転入力に印加されます。

マルチメータディスプレイにマイナス記号が表示されないようにするには、セットトップボックスの出力電圧が正である必要があります。正極性の電源電圧はマルチメータのICL7106マイクロ回路の内部安定器によって安定化され、負極性の電圧の安定性は低いため、DA2.2オペアンプは非反転増幅器によってオンになります。 R12C7回路によってフィルタリングされた電圧は、DC電圧を測定するために接続されたマルチメータの入力に供給されます。ミリボルト単位のマルチメータによって測定された電圧は、XNUMXリットルあたりのミリグラム単位の総鉱化作用に対応します。

センサーとサーミスターを除くデバイスのすべての要素は、フォイルグラスファイバー製の基板上に配置されています (図 2)。

TDSメーター-マルチメーターへの取り付け

このボードは、固定抵抗 MLT、トリマー SP5-2、酸化物コンデンサ K50-16 (C1、C2、C4) を使用するように設計されており、残りのコンデンサはほぼすべての低電圧セラミックコンデンサです。 X1-XXNUMXコネクタのピンは、アタッチメントをマルチメータの対応するソケットに接続するのに使用され、プリント導体の側面にはんだ付けされています。

ICL7660A チップの代わりに、ICL7660 または国内のアナログ KR1168EP1 を使用することができます。 KR1446UD2A オペアンプをこのグループのいずれか、および KR1446UD4A-KR1446UD4V に置き換えますが、後者の場合、プレフィックスによって消費される電流が増加します。 OU KR1446UDZA-KR1446UDZV を使用することは可能ですが、「ピン配置」が異なるため、プリント基板を調整する必要があります。

オペアンプを取り付けるときは注意が必要です。他の CMOS マイクロ回路と同様に、静電気の影響で故障することがよくあります。

図に示されている一連のトランジスタは、対応する構造の低電力トランジスタに置き換えることができます。ダイオード - KD521 または KD522 シリーズなどの任意の低電力パルス。プレフィックスは MMT-9 サーミスタを使用しますが、負の TKS と約 620 ～ 750 オームの抵抗を持つほぼすべてのもので十分です。

センサーの図を図 3 に示します。 XNUMX。

TDSメーター-マルチメーターへの取り付け

これは、ベース 1 - 厚さ 2,5 ～ 3 mm のフォイルグラスファイバーラミネートで作られたプレートとセンサー自体 - 防食コーティングが施された 4 本の金属ピン 5 (銀メッキまたは金メッキを使用すると便利です) で構成されます。 - 取り外し可能なコネクタからの適切な直径のメッキピン）。ベースの穴は、ピンがしっかりと差し込まれるようにボール盤で開ける必要があります (これにより、ピンの平行度が確保されます)。フォイルにはんだ付けしてピンを固定します。次に、ベースのほぼ中央で、短辺と平行に、直径が 0,6 ～ 0,8 mm で長さがサーミスタ 3 の直径よりわずかに短い錫メッキ線 2 をサーミスタ XNUMX の箔にはんだ付けします。後者は、ベースの端から突き出た部分の端にはんだ付けによって固定され、その後、柔軟な多芯絶縁ワイヤ XNUMX がその XNUMX 番目の端子と両方の箔領域にはんだ付けされます。ホイル側の導電性表面（ピン、ワイヤ、サーミスタのベース）は、防水ワニスまたは接着剤で覆われています。

異なるタイプのサーミスタを使用する場合、サーミスタがフォイルにしっかりとはんだ付けされている限り、ベースフォイルの寸法とパッドの数を変更する必要がある場合があります。測定の精度はセンサーの製造品質に依存するため、ピンの直径、ベースからの突出部分の長さ、およびそれらの間の距離は、に示されている値内に維持する必要があることに注意してください。図。 3つの制限。

デバイスを調整する必要はありません。唯一のことは、それをマルチメーターに接続し、2000 mV の電圧測定限界でオンにし、トリミング抵抗 R7 で読み取り値をゼロに設定することです。確認するために、1,5 kΩ の抵抗がセンサーの接点に接続されています。マルチメーターは約 1000 mV の電圧を示すはずです。

デバイスを操作するときは、サーミスタには熱慣性があるため、センサーが水に浸されてから 1 ～ 1,5 分しか読み取れないことを覚えておく必要があります (センサーが変化しなくなったとき)。

文学

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Yavorsky B.、Detlaf A. HandbookofPhysics。 -M .: Nauka、1968。
<tos.urc.ac.ru/~tex/sensor/ion2.htrn>
Afonsky A.、Kudrevatykh E.、Pleshkova T. コンパクトマルチメーター M-830V。 - ラジオ、2001 年、第 9 号、p. 25-27。

著者：V。Chudnov、Ramenskoye、モスクワ地方

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