Прибор для определения электропроводимости воды (Ванюшин И.И.)

Для характеристики общей минерализации воды используется понятие о электропроводимости, которая изменяется в зависимости от количества солей, диссоциирующих в растворе. Вода становится проводником электричества, когда в ней появляются ионы - переносчики зарядов. Чем выше их концентрация, тем меньше сопротивление раствора. На этом принципе созданы специальные электрические приборы для измерения электропроводимости воды.

При измерениях солености в различных районах мира выяснилось, что наиболее обессоленная вода в Амазонке и ее притоках.

Измерение электропроводимости дает возможность оценить используемую для аквариума воду с точки зрения ее общей засоленности. Постоянный контроль за проводимостью в аквариуме дает возможность своевременно уловить тенденцию увеличения солености воды и принять меры. В случаях, когда не требуется высокой точности, можно обходиться только измерением электропроводимости воды, не пользуясь химическими способами.

В домашних условиях можно изготовить несложный прибор для измерения электропроводимости воды, снабдив его звуковой индикацией. В схеме нет дефицитных радиодеталей, а прибор может быть портативным (см. рисунок).

Прибор работает от источника 9-12 В. Можно рекомендовать питание от 2-3 плоских батарей или аккумулятора.

Схема прибора для измерения электропроводимости воды: Т_р — выходной звуковой трансформатор от транзисторного малогабаритного радиоприемника с соотношением обмоток 4:1; R₁, R₂ — сопротивление 3,9 кОм; R₃ — сопротивление 22 кОм; R₄ — сопротивление 12 кОм; R₅, R₆ — сопротивление 1 кОм; R₇ — сопротивление 150 кОм; R_x — измеряемое сопротивление воды; C₁, С₃, С₄ — конденсатор 0,1 мкФ, 16—20 В; С₂ — конденсатор 0,22 мкФ, 16—20 В; Т₁, Т₂ — транзистор КТ — 315; Р—потенциометр 1—2 кОм; Л₁ — сигнальная лампочка, 9 В; ТЛФ — телефон высокоомный, 900—1600 Ом; ВКЛ — выключатель; А, Б — клеммы; Э_у — электрод угольный

Основным логическим элементом прибора является мостик сопротивлений, одна из диагоналей которого запитывается электротоком, поступающим через трансформатор из левой части схемы, а в другую через усилитель включен высокоомный телефон. Левая часть схемы - транзисторный генератор вырабатывающий звуковую частоту 0,8-1,0 кГц.

При отсутствии равновесия в мостике через его диагональ идут колебания звуковой частоты, слышимые в телефоне. Равновесие в мостике достигается установкой потенциометра Р. Когда его сопротивление достигает величины Rx, разница напряжений на концах диагонали, в которую включен телефон, становится равной нулю, звук в телефоне исчезает или заметно слабеет. Таким образом, отсчет величины электропроводимости производится в момент минимальной слышимости тона. Показания снимаются со шкалы, располагаемой вокруг оси потенциометра.

Наиболее сложна калибровка шкалы прибора, так как получаемые показания зависят не только от концентрации солей в воде, но также от площади поверхности электродов, погруженных в воду, и от расстояния между ними. Каждый изготовленный прибор имеет свой поправочный коэффициент, величину которого можно определить путем сравнения получаемых показаний с показаниями эталонного прибора (или уже откалиброванного) или путем измерения электропроводимости в эталонных растворах. Поскольку то и другое достаточно трудно раздобыть, утешает то, что в домашней практике можно обойтись и без точной калибровки.

Температурный режим

В аквариумной литературе описана емкость для измерения проводимости, близко соответствующая по своим параметрам профессиональным приборам. Такой емкостью является пластмассовый стакан объемом 0,4 л, имеющий высоту 110 мм при диаметре 68 мм. В его стенки на расстоянии от дна 30 мм вклеены электроды диаметром 6 мм, выступающие над внутренней поверхностью стакана на 3 мм. В качестве электродов подходят угольные стержни от плоской батарейки. К наружной стороне электродов (к металлическому колпачку-контакту) припаиваются провода и подсоединяются к точкам А и Б мостика сопротивлений. Испытуемой воды наливается 0,1 л.

Следует заметить, что на результат измерений значительно влияет температура испытуемой воды: повышение температуры увеличивает электропроводимость. Поэтому нами дается таблица поправочных коэффициентов при определении проводимости воды (см. таблицу).

При отсутствии эталонного прибора или растворов составить шкалу можно при подключении вместо электродов мерной емкости переменное сопротивление и использовать следующую зависимость:

где R - сопротивление, S - электропроводимость.

Пример. Если подключить к прибору сопротивление 4 кОм, то ему будет соответствовать электропроводимость в 250 μS, так как

Установив потенциометром Р минимум слышимости сигнала в телефоне, отметим на шкале прибора полученное значение проводимости. Изменяя сопротивление на входе, можно таким способом составить всю шкалу.

В своем приборе я пользуюсь не мерной емкостью, а датчиком, который опускаю в испытуемую воду (стакан, аквариум, водоем и т. д.). На плаву датчик удерживается пенопластовым поплавком. Датчик изготовлен из полистироловой трубки, в центральной части которой имеются широкие продольные вырезы, свободно пропускающие воду, а на торцах укреплены электроды от плоской батареи, рабочей частью направленные внутрь. Наружная часть электродов и проводка к ним изолированы водостойким составом: с помощью клея суперцемента, эпоксидной смолы или даже битума.

Самые-самые

САМОЙ морозостойкой является редкая рыба даллия, или черная рыба, живущая в небольших реках и болотах Чукотки, а также у побережья Аляски. Водоемы там промерзают до самого дна. Даллия зарывается в ил и так зимует, вмерзает даже в лед. При этом она промерзает настолько, что становится хрупкой, и в таком состоянии находится всю долгую зиму. Весной даллия оттаивает и продолжает нормально жить.