Archive for April, 2012

Phosphatmessung (PO4) mit dem Hanna HI 713

Nachdem ich mir im Vorjahr ein Fotometer zur Phosphatmessung selbst gebaut habe, habe ich gesehen, dass es von Hanna Instruments auch schon so ein Gerät zu einem leistbaren Preis gibt. Um ca. 42€ inkl. Versand habe ich also ein HI 713 aus den U.S. bestellt und wurde dieses auch schnell geliefert.

Das Gerät ist sehr kompakt und wird mit 2 Messküvetten inkl. Schraubverschluss geliefert. Das Einsetzen der Batterie bereitete zuerst Probleme. Offensichtlich war irgendwo ein Kontaktfehler, denn das Gerät lies sich erst nach dem Zerlegen und neu Zusammenbauen einschalten.

Nach dem Einschalten muss zuerst eine Kalibrierung auf den Phosphatwert „0.00“ durchgeführt werden. Dazu öffnet man den Deckel und gibt die Küvette mit der zu messenden Flüssigkeit (aber noch ohne Zugabe der Reagenz) in das Gerät. Danach Deckel schließen und den Taster auf der Vorderseite betätigen. Das Display wechselt auf -.– und mißt nun die Durchlässigkeit der Flüssigkeit ohne Reagenz. Nach einigen Sekunden verschwindet die Anzeige und es erfolgt die Aufforderung der Küvette die Reagenz hinzuzufügen.

Gut wenn man zu diesem Zeitpunkt schon das Reagenzsäckchen geöffnet hat und bereit ist das weiße Pulver in die Küvette zu leeren. Beim ersten Mal war ich hier zu langsam und das Gerät schaltete sich nach 30 Sekunden ohne Warnung aus, die Messdaten der Kalibrierung waren weg und meine Küvette in der Zwischenzeit mit dem Reagenz nicht mehr für eine Kalibrierung geeignet.

Der zweite Messversuch gelang dann zwar, allerdings war der gemessene Phosphatwert meines Gartenteiches wieder mal über dem Messbereich von 2.5ppm. Erst beim dritten Versuch gelang es mir nach einer 1:9 Verdünnung einen ablesbaren Wert zu bekommen. Das Gerät benötigt nach dem Einsetzen der Küvette 3 Minuten Zeit, damit sich die Verfärbung korrekt eingestellt hat. Am Display läuft in der Zeit der Countdown ab. Nach den 3 Minuten wird dann der ermittelte PO4-Wert im Display angezeigt. Hier wäre ein Signalton nicht schlecht, damit man die Anzeige des Wertes nicht übersieht, denn das Gerät schaltet sich nach der Anzeige des PO4 Wertes wieder automatisch aus und die Messung war dann umsonst.

Das HI713 bestätigte, was ich zuvor auch schon mit meinem Eigenbau-Fotometer ermittelt hatte. Der PO4-Wert in meinem Teich ist extrem hoch. Bei dieser Messung lag er bei 14.3ppm (empfohlen wird ein Wert von um die 0.03ppm). Die Phosphatquelle konnte leider noch immer nicht lokalisiert werden.

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Bau eines Solarreglers mit hohem Wirkungsgrad

Eine Eigenschaft von Solarzellen ist, dass diese bis zu einer bestimmten Spannung (zbsp. ~17V) einen konstanten Strom liefern. Der optimale Arbeitspunkt ist also der Punkt mit der höchsten Spannung, an dem auch noch der höchste Strom abgegeben wird. Ein Solarpanel direkt an den Akku zu hängen, bedeutet, dass man die Spannung auf rund 12-13V drückt und aufgrund der Spannungsdifferenz zum optimalen Arbeitspunkt Energie verloren geht. Der Arbeitspunkt des Eingangs sollte daher auf einem höheren Niveau als die Batteriespannung angehoben werden.

Diese Spannungsanhebung (Impedanzanpassung) kann man mittels eines getakteten Spannungswandlers erreichen, welcher so taktet, dass am Eingang immer die optimale Leistung (Spannung x Strom) anliegt. Zu diesem Zweck wurde eine Schaltung aufgebaut, welche den Strom mit Hilfe eines ACS 714 (Pololu Breakout-Board, links oben im Bild) und die Spannung mit einem Spannungsteiler ermittelt und an einen AT-MEGA 328P Prozessor an die analogen Eingänge übermittelt. Ein TL072 Operationsverstärker bereitet das Signal des ACS714 für den ATMEGA auf. Der Prozessor regelt dann den Takt über einen IR 2104, welcher die IRFIZ44 ansteuert. Alle paar Sekunden wird der optimale Wert neu ermittelt um für jede Solareinstrahlung den optimalen Ladevorgang zu erreichen. Zum Mitprotokollieren des Ladestroms werden die erfassten Daten über ein Xbee-Modul an den Zentralrechner im Haus übermittelt, welcher die Daten in einer MySQL-Datenbank speichert und visualisiert. Ausgelegt ist das System für einen Ladestrom bis ca. 6 Ampere.

Die Hardware wurde heute fertiggestellt. In den nächsten Wochen muss noch die Steuerungs-Software für den MEGA328P geschrieben werden. Danach geht es ans Testen und ich hoffe, dass sich meine Komponenten nicht binnen Sekunden in Rauch auflösen 🙂

Dieses Projekt ist einer Erweiterung zu meiner Solarsstrommessung.

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© Ing. Wolfgang Ruthner 2012-2013, Feldstraße 11A, 3300 Amstetten, Austria
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