EZO™ Dissolved Oxygen Circuit tesztelése Polarográfiás DO-szenzorral

A készülő fermentorhoz az EZO™ Dissolved Oxygen Circuit-et akarjuk használni, ami sajnos csak galvanikus DO szenzorral kompatibilis, ami ugye nem bírja a 121oC-on történő sterilizálást, erre a célra kizárólag polarográfiás szenzort használnak. Mindkét szenzorban közös, hogy tartalmaznak egy anódot és egy katódot, ami egy elektrolitba merül (KCl, AgCl, KOH), amit a környezettel egy oxigén által átjárható membrán választ el. A mérés alapja, hogy a mintában oldott oxigén átdiffundál a membránon, majd a katódon redukálódik, ez egy elektromos jelet generál, amit a megfelelő áramkörrel tudunk mérni. A két elektróda közötti fő különbség, hogy a polarográfiás elektródhoz külső feszültséget (kb. 0,8V) kell használni, míg a galvanikus elektród önpolarizációra képes.

polarográfiás és galvanukus oxigén szenzor

A két elektródon lejátszó reakció a polarográfiás szenzor esetében

Silver Anode Reaction: 4Ag + 4Cl → 4AgCl + 4e

Gold Cathode Reaction: O2 + 2H2O +4e → 4OH

Képek

Múlt héten beszéltem az AtlasScientific egyik mérnökével, aki szerint nem fogom károsítani az áramkört, ha rákötök egy külső feszültségforrást, ami majd polarizálja az elektródot és még akár működhet is. Minden alkatrész megvan, úgyhogy már csak össze kell szerelni és tesztelni.

Folyt köv…

Egy kis segítség a BNC csatlakozó bekötéséhez → a katódot (negatív pin) kell a BNC külső bemenetéhez kötni.?

Mondjuk ez egy kicsit összezavart: Cathode( +)?

DO1200 Red wire of Sensor: Cathode( +)
Black wire of Sensor: Anode ( – )
or
BNC center pin: Cathode( +)
BNC shell: Anode ( – )
DO1200TC (after 6/15/09)
Red: Cathode (+)
Black: Anode ( – )
Green: Temperature
White: Temperature

T82_D4 - lemo

A = Ezüst anód   B = Arany (v.Platina) katód   C = termisztor   D = termisztor

 

Még két kép az összeállításról

Dissolved Oxygen EZO  Dissolved Oxygen EZO

Itt az áramkör adatlapja ezen rajta van a bekötési rajz:

http://www.atlas-scientific.com/_files/_datasheets/_circuit/DO_EZO_Datasheet.pdf

Ami előrelépés volt, hogy a PGND, PRG -hez bekötöttem 0,8 voltot, hogy polarizáljam az elektródot, 10perc után kalibráltam tiszta levegőre, ekkor 21-28 között ingadozott az érték. Ha levettem a kölső feszültség forrást, akkor az érték leesett nullára és természesen, ha változtattam a feszültség értéket, akkor változott a kiolvasott érték is.  Ezt majd még levegő nélkül is kalibrálnom kellene.

20-11-2016

DO circuit modifiedAz előző megoldás egy kicsit meggondolatlan volt, ahol a PRG és PGND lábai közé kötöttem a 0,8 voltot.

Ezzel a bal oldalon látható bekötéssel határozott különbség volt mérhető:

DO szenzor csatlakoztatva: DO: 9,40
A PGND és a PRB között 0,018V, a PGND volt negatív.

DO szenzor leválasztva: DO: 45
A PGND és a PRB között 0,128V, a PRB volt negatív.

Sajnos a szenzor már elég rossz állapotban van, meg ugye nitrogénre sem tudok kalibrálni, így a tapasztalt különbség talán teljesen független az oldott oxigén koncentrációtól.

 

 

 

Egy másik dolog amivel kísérleteztem, talán tudnék nA tartományban áramot mérni ezzel az áramkörrel. A PRB hez kötöttem a külső feszültségforrás pozitív oldalát, először egy 10MΩ-os aztán egy 1MΩ-os ellenálláson keresztül, végül elhagytam az ellenállást, a mért értékekben nem mutatkozott különbség. A negítív oldal meg ment az áramkör földjére. PGND és PRB közötti ellenállás 0,770MΩ.

U[V] DO
0 21,46
0,1 19,39
0,2 17,33
0,3 15,17
0,4 12,97
0,5 10,92
0,6 8,76
0,7 6,67
0,8 4,6
0,9 2,37
1 0,27
U[V] DO
0,2 17,33
0,21 17,09
0,22 16,91
0,23 16,68
0,24 16,49
0,25 16,25
0,26 16,04
0,27 15,83
0,28 15,58
0,29 15,4
0,3 15,17

A DO érékek nem egzakt számot képviselnek, nagyban függenek a kalibrációtól, viszont egymáshoz viszonyított eltérésük állandó. 100mV-os léptékben tökéletes egyenes illeszthető az egyes pontokra.

DO voltage

10mV-os léptéknél az Rmég mindig közel 1

DO voltage

10mV különbség volt a labortápom felső határa.

23-11-2016

Megpróbáltam egy jó szenzorral, plusz a nitrogénes kalibrálást is, de sajnos nem volt sikeres. Külső feszültség forrást alkalmazva meg kellet szakítani a mérőkábel és az áramkör közötti közvetlen összeköttetést és ez elég zajossá tette a jelet, lényegében össze vissza ugrált. Jelen pillanatban úgy látom, hogy ez nem járható út, úgyhogy egy időre elnapolom a további próbálkozást.

Felhasznált irodalom

https://www.fondriest.com/pdf/ysi_do_handbook.pdf

https://wiki.metropolia.fi/display/sensor/Dissolved+Oxygen+Sensors

http://www.sensorex.com/docs/instructions/InstrDO1200.pdf

http://www.atlas-scientific.com/product_pages/circuits/ezo_do.html

http://www.atlas-scientific.com/_files/_datasheets/_circuit/DO_EZO_Datasheet.pdf

Share This:

 
Loading Facebook Comments ...

Leave a Comment