Волшебные руки
Мастер-классы, инструкции, полезные советы, рецепты.

Прибор для проверки проводимости воды

9

Advertisement

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!

Как известно, вода, текущая из водопровода вовсе не является дистиллированной, ведь в ней растворено множество минеральных веществ, примесей. Если их количество не превышает безопасного уровня, пить такую воду не просто безопасно, но и полезно, ведь минеральные вещества, которые мы получаем с водой, жизненно необходимы для живого организма. В магазинах можно купить дистиллированную воду — из неё путём дистилляции удалены все минеральные вещества, такую воду можно назвать идеально чистой. Но вот пить её в течение долгого времени не рекомендуется, ведь организм недополучит нужный объём минеральных веществ. Внешне отличить дистиллированную воду от обычной дистиллированной никак нельзя, они выглядят абсолютно одинаково. Но вот отличает их один важный параметр — электрическая проводимость. Если, например, растворить в воде большое количество соли (а соль — минеральное вещество), то она станет довольно неплохо проводить электрический ток, то есть будет иметь низкое сопротивление. Конечно, оно не сравнится с нулевым сопротивлением медного провода, но всё же будет на достаточно низком уровне, его можно даже замерить мультиметром в режиме измерения сопротивления, опустив щупы прямо в воду на небольшом расстоянии друг от друга. Дистиллированная вода же наоборот, очень хороший диэлектрик. Но не стоит забыть, что как только в дистиллированную воду попадут какие-либо минеральные частицы, она также станет проводником. Как было сказано выше, отличить на глаз дистиллированную воду от недистиллированную невозможно, а потому для этого можно собрать небольшой приборчик, наглядная схема которого показана ниже.

Схема содержит две микросхемы — операционный усилитель и таймер NE555. В левой части схемы видны контакты, подписанные как «water sample», что дословно можно перевести как «водяной пробник» — эти контакты должны быть погружены в воду на определённом расстоянии друг от друга, схема будет «измерять» сопротивление между этими контактами. Вверху схемы показаны два контакта, обозначенные как плюс и минус — это питание схемы. Оно может лежать в пределах 9-12В. Схема потребляет ток не более 100 мА, а потому для её питания подойдёт практически любой источник на заданное напряжение. Например, это могут быть всевозможные сетевые адаптеры, от роутеров, зарядных устройств и т.д. Также схему можно питать и от повышающего DC-DC преобразователя, а в качества источника напряжения использовать зарядное устройство телефона с USB выходом или li-ion аккумулятор, во втором случае устройство получиться ещё и автономным. В нижней части схемы можно увидеть обозначение динамика — здесь можно использовать как наушники, так и любые динамики с сопротивлением 4-16 Ом, даже самые маломощные на десятые доли ватта. Найти динамики для использования в данной схеме можно в любом неисправном аудиоустройстве, либо купить небольшой динамик в радиомагазине. Также схема содержит небольшое количество выводных компонентов, резисторы и конденсаторы, переменный резистор, который служит для настройки схемы. Конденсатор, имеющий в своём обозначении на схеме знак «+» — электролитический, должен подключаться с соблюдением полярности, его напряжение должно быть как минимум 16В. Резисторы подойдут с мощностью 0,125 — 0,25Вт. Неполярный конденсатор — керамический либо плёночный. В качестве переменного резистора можно использовать как потенциометр с удобной ручкой, так и миниатюрный подстроечный резистор любой конструкции, имеющий полное сопротивлении 100 кОм. При соблюдении всех номиналов деталей и правильной сборке схема запускается сразу.

На картинке ниже показан делитель напряжения на двух резисторах — он наглядно описывает принцип работы данной конструкции. Например, нижний резистор — это непосредственно участок с измеряемой водой, а верхний — постоянный резистор на заданное напряжение. Сопротивление верхнего резистора всегда остаётся постоянным, а сопротивление нижнего меняется, в зависимости от сопротивления участка воды. Таким образом, напряжение на выходе делителя, в его средней точке, зависит напрямую от проводимости измеряемого участка воды — именно этот параметр и замеряет схема.

Advertisement

На картинке ниже показан вариант реализации щупа прибора. В промышленных приборах подобного принципа работы используются специальные платиновые электроды, но они стоят непомерно дорого и будут неуместны в нашем случае. Рабочий вариант — использовать две монетки, они имеют подходящую форму и размеры. Очень важно закрепить их так, чтобы они были жёстко закреплены друг относительно друга. Ведь даже небольшое изменения расстояния между монетками-пробниками приведёт к тому, что изменится длина измеряемого участка воды, а значит, появится большая погрешность в измерении проводимости. Использовать можно, например, небольшой отрезок пластика с двумя отверстиями, через которые продеты и закреплены зажимы-крокодилы, а уже с ним цепляются щупы-монетки, как показано на фото. Если кусок пластика будет достаточно массивным и пористым, соответственно плавучим, то конструкция будет просто лежать на поверхности воды, обеспечивая максимальную точность измерения.

Собрать схему можно на макетной плате, она специально нарисована так, чтобы быть простой и наглядной для сборки. Но при желании можно и развести печатную плату и собрать прибор на ней, в этом случае схема получится максимально компактной и её можно будет установить в миниатюрный корпус.

Несколько слов о процессе измерения, или как пользоваться прибором. Первым делом нужно подготовить несколько ёмкостей с водами из разных источников: например, с дистиллированной водой, обычной водой из под крана, солёной водой, водой, очищенной фильтром. Теперь нужно поочерёдно опускать щуп прибора в каждую из ёмкостей, слушаю при этом звук динамика. Чем выше будет тон звука, тем выше и сопротивление воды. Таким образом, дистиллированная вода должна создавать наиболее высокочастотный звук, а вода с солью — наиболее низко частотный. При необходимости диапазон издаваемых прибором частот можно подстроить с помощью переменного резистора. Конечно, данная схема не является особо точной, ведь её щуп достаточно примитивный, и измерение производится буквально на слух, по тону звука. Однако, данная схема может стать достаточно наглядным примером, какая большая разница между дистиллированной и водопроводной водой. Также данная схема имеет большой простор для дополнений и модификаций: например, индикацию сопротивления участка воды можно сделать с помощью стрелочной головки, это обеспечит максимальную наглядность измерений.

Не стоит забыть, что между электродами, погружёнными в воду, имеется разность потенциалов, попросту постоянное напряжения, а значит, в воде будет протекать процесс электролиза, особенно в солёной. Данное явление может отрицательно повлиять на точность прибора, а потому измеряемый образец воды нужно непрерывно помешивать, чтобы вода под электродами не стояла на месте. Либо проводить измерения быстро — не более 5-10 секунд на каждый образец воды. После измерения каждого образца воды рекомендуется протирать электроды щупа, чтобы не перенести минеральные частицы из одного образца в другой. Удачной сборки!

Advertisement

Оставьте ответ