UREĐAJ VLASTITE KONSTRUKCIJE:
Omogućuje kompjutersko praćenje proizvodnog procesa u realnom vremenu, snimanje, te dodatne izračune sa grafičkim prikazom na računalu.
Sve komponente u realnom vremenu koordinira sklop realiziran pomoću mikrokontrolera.
Osim vanjskih regulatora i pokazivača, uređaj sadrži i dva odvojena stabilizirana izvora konstantne struje sa pripadajućim sustavom za obrtanje polariteta, 12-bitne analogno/digitalne pretvarače (za mjerenje električnih veličina), termičke senzore, regulatore miješanja, sklop za komunikaciju s računalom ...
Kao podrška uređaju, napisan je i program koji omogućuje grafički prikaz mjerenih podataka.
Na ekranu se može pratiti mjerenje otopine tijekom proizvodnog procesa ili se analiza rezultata može obaviti naknadno, iz snimljenih podataka.
Omogućuje kompjutersko praćenje proizvodnog procesa u realnom vremenu, snimanje, te dodatne izračune sa grafičkim prikazom na računalu.
Sve komponente u realnom vremenu koordinira sklop realiziran pomoću mikrokontrolera.
Osim vanjskih regulatora i pokazivača, uređaj sadrži i dva odvojena stabilizirana izvora konstantne struje sa pripadajućim sustavom za obrtanje polariteta, 12-bitne analogno/digitalne pretvarače (za mjerenje električnih veličina), termičke senzore, regulatore miješanja, sklop za komunikaciju s računalom ...
Kao podrška uređaju, napisan je i program koji omogućuje grafički prikaz mjerenih podataka.
Na ekranu se može pratiti mjerenje otopine tijekom proizvodnog procesa ili se analiza rezultata može obaviti naknadno, iz snimljenih podataka.
Kao podrška uređaju, napisan je i program koji omogućuje grafički prikaz mjerenih podataka.
Na ekranu se može pratiti mjerenje otopine tijekom proizvodnog procesa ili se analiza rezultata može obaviti naknadno, iz snimljenih podataka.
SLIKA 1: Snimka ekrana za vrijeme pripreme standardne otopine
Žuta linija prikazuje jakost struje kroz otopinu, narančasta
temperaturu, a zelena daje visinu napona na elektrodama.
Program snima izmjerene vrijednosti za naknadnu obradu.
SLIKA 2: Grafikon sa naknadno učitanim podacima, uz dodatne izračune
Plava linija prikazuje otpor među elektrodama, a crvena
koncentraciju otopine preračunatu iz specifične provodljivosti.
Za detalje pogledajte nastavak teksta.
Zanimljivo je promotriti grafikon sa izračunatim vrijednostima (Slika 2). Na početku procesa, na plavoj krivulji, vidimo porast otpora.
Ta je anomalija uzrokovana plinovima koji su otopljeni u vodi. Otapanje plinova je intenzivnije pri povišenom tlaku zraka i nižim temperaturama, a pogoduje mu i kemijska čistoća vode.
Ovdje se ponajviše radi o ugljičnom dioksidu koji s vodom čini ugljičnu kiselinu i tako povećava provodljivost. Ova pojava ne utjeće bitno na kvalitetu otopine. Više informacija o bitnim utjecajima na tijek pripreme ionskog srebra možete pročitati ovdje.
Prema kraju procesa, na crvenoj se liniji vidi kako rastu međusobna odstupanja uzastopnih izračunatih vrijednost. Razlozi takvih rezultata objašnjeni su u nastavku, u tekstu uz SLIKU 5.
Kada se za proizvodnju otopine koriste uređaji koji automatski prekidaju proces u trenutku kad otopina dostigne željenu koncentraciju, opisane pojave mogu bitno utjecati na rezultat. Ne toliko na kvalitetu, koliko na postignutu koncentraciju gotovog proizvoda.
Evo još nekih objašnjenja vezanih uz interpretaciju dobivenih rezultata:
SLIKA 3.
Ovo je primjer grafikona koji se dobije kada se naknadno učitaju vrijednosti snimljene tijekom procesa pripreme.
Kako se vidi, očitanja su snimana svake minute.
Očitavan je napon na elektrodama (zeleno), jakost struje (žuto) i temperatura otopine (narančasto).
Na grafikonu se može zamijetiti kako stabilizator jakosti struje održava 1,5 mA tijekom cijelog procesa, osim na početku, u prvih 25 minuta. Razlog tome leži u činjenici da se koristi vrlo čista voda, pa je otpor u početku vrlo velik. Toliko je velik da nije moguće "progurati" struju od 1,5 mA čak ni pri naponu od 90-tak volti.
Kad bi uređaj bio napajan sa 30-tak volti (kako se to obično savjetuje po forumima), taj bi period trajao preko dva sata, čime bi se produljilo i ukupno trajanje procesa.
Lagana "nazubljenost" linija grafa (1 pixel gore-dole) uzrokovana je (ne)preciznošću A/D pretvarača od 0.2% +/- 1 digit.
Međutim, na naponskom grafu vidimo i veću nazubljenost, u obliku pile.
Ovo je primjer grafikona koji se dobije kada se naknadno učitaju vrijednosti snimljene tijekom procesa pripreme.
Kako se vidi, očitanja su snimana svake minute.
Očitavan je napon na elektrodama (zeleno), jakost struje (žuto) i temperatura otopine (narančasto).
Na grafikonu se može zamijetiti kako stabilizator jakosti struje održava 1,5 mA tijekom cijelog procesa, osim na početku, u prvih 25 minuta. Razlog tome leži u činjenici da se koristi vrlo čista voda, pa je otpor u početku vrlo velik. Toliko je velik da nije moguće "progurati" struju od 1,5 mA čak ni pri naponu od 90-tak volti.
Kad bi uređaj bio napajan sa 30-tak volti (kako se to obično savjetuje po forumima), taj bi period trajao preko dva sata, čime bi se produljilo i ukupno trajanje procesa.
Lagana "nazubljenost" linija grafa (1 pixel gore-dole) uzrokovana je (ne)preciznošću A/D pretvarača od 0.2% +/- 1 digit.
Međutim, na naponskom grafu vidimo i veću nazubljenost, u obliku pile.
SLIKA 4.
Ovdje je na grafikonu uvećan detalj koji objašnjava pilasti oblik krivulje.
"Povećani" dio krivulje prikazuje kako izgleda napon na elektrodama kad se mjerenje vrši jednom u sekundi. U stvarnosti, svakih 180 sekundi uređaj obrće polaritet, ali je na grafikonima to obrtanje "ispravljeno" radi jasnoće prikaza.
Jasno se vidi da je na početku svakog perioda napon niži nego na njegovom kraju. To bi značilo da otpor raste, što je u suprotnosti sa općim trendom opadanja otpora, kako raste koncentracija.
Ovu pojavu objašnjava elektrokemija:
Ukratko, radi se o cijelom nizu pojava na elektrodama u ionskim otopinama. Ovdje najvažniju ulogu ima tzv. površinska polarizacija, koja se manifestira slično galvanskom naponu suprotnog smjera, pa time virtualno povećava otpor tekućine.
To je ujedno i razlog zašto konduktometri koriste izmjenični napon, obično frekvencije oko 1 KHz. Pri tako učestaloj promjeni polariteta navedene su pojave zanemarive, a utjecaj mjernog instrumenta na tijek elektrolize je beznačajan.
Ovdje je na grafikonu uvećan detalj koji objašnjava pilasti oblik krivulje.
"Povećani" dio krivulje prikazuje kako izgleda napon na elektrodama kad se mjerenje vrši jednom u sekundi. U stvarnosti, svakih 180 sekundi uređaj obrće polaritet, ali je na grafikonima to obrtanje "ispravljeno" radi jasnoće prikaza.
Jasno se vidi da je na početku svakog perioda napon niži nego na njegovom kraju. To bi značilo da otpor raste, što je u suprotnosti sa općim trendom opadanja otpora, kako raste koncentracija.
Ovu pojavu objašnjava elektrokemija:
Ukratko, radi se o cijelom nizu pojava na elektrodama u ionskim otopinama. Ovdje najvažniju ulogu ima tzv. površinska polarizacija, koja se manifestira slično galvanskom naponu suprotnog smjera, pa time virtualno povećava otpor tekućine.
To je ujedno i razlog zašto konduktometri koriste izmjenični napon, obično frekvencije oko 1 KHz. Pri tako učestaloj promjeni polariteta navedene su pojave zanemarive, a utjecaj mjernog instrumenta na tijek elektrolize je beznačajan.
SLIKA 5.
Kada se kvačicom aktivira opcija "Obrada (izračun)" program temeljem izmjerenih vrijednosti računa otpor tekućine među elektrodama (plava linija) i koncentraciju otopine (crveno).
Koncentracija se dobiva preračunom iz relativne provodljivosti, koja je pak zavisna od otpora među elektrodama, njihove površine i međusobnog razmaka, temperaturnog koeficijenta te utjecaja "površinske polarizacije"...
Na grafikonu je zamjetna "dlakavost" crvene linije. Razlozi su:
- Prvo, crvena skala ima 5 puta finiju podjelu od skale na lijevoj strani (razvučena je).
- Drugi razlog je nešto složeniji.
Uz SLIKE 3. i 4. objašnjeni su razlozi pilastog oblika naponske (zelene) krivulje. Ta su pilasta odstupanja približno konstantna tijekom cijelog procesa, a iznose oko 0,6V.
Na početku procesa, kad je napon visok, ta su odstupanja srazmjerno mala: čine oko 0,7% ukupnog napona.
Na kraju procesa, kad je napon nizak, ta odstupanja čine više od 10% ukupnog napona.
Kada se kvačicom aktivira opcija "Obrada (izračun)" program temeljem izmjerenih vrijednosti računa otpor tekućine među elektrodama (plava linija) i koncentraciju otopine (crveno).
Koncentracija se dobiva preračunom iz relativne provodljivosti, koja je pak zavisna od otpora među elektrodama, njihove površine i međusobnog razmaka, temperaturnog koeficijenta te utjecaja "površinske polarizacije"...
Na grafikonu je zamjetna "dlakavost" crvene linije. Razlozi su:
- Prvo, crvena skala ima 5 puta finiju podjelu od skale na lijevoj strani (razvučena je).
- Drugi razlog je nešto složeniji.
Uz SLIKE 3. i 4. objašnjeni su razlozi pilastog oblika naponske (zelene) krivulje. Ta su pilasta odstupanja približno konstantna tijekom cijelog procesa, a iznose oko 0,6V.
Na početku procesa, kad je napon visok, ta su odstupanja srazmjerno mala: čine oko 0,7% ukupnog napona.
Na kraju procesa, kad je napon nizak, ta odstupanja čine više od 10% ukupnog napona.
Točnije, odstupanja su srazmjerno narasla toliko puta, koliko se puta smanjio napon među
elektrodama. U ovom slučaju, to je oko 15 puta!
Prikaz odstupanja može se umanjiti ako se izračuna prosjek iz susjednih vrijednosti. Već kad se uzmu dvije susjedne vrijednosti, linija postaje znatno "mirnija" (na grafikonu je to prikazano svjetlo-crvenom bojom). Ako se koncentracija želi izračunati zadovoljavajuće točno, u prosjek treba uzeti barem deset susjednih rezultata.
Prikaz odstupanja može se umanjiti ako se izračuna prosjek iz susjednih vrijednosti. Već kad se uzmu dvije susjedne vrijednosti, linija postaje znatno "mirnija" (na grafikonu je to prikazano svjetlo-crvenom bojom). Ako se koncentracija želi izračunati zadovoljavajuće točno, u prosjek treba uzeti barem deset susjednih rezultata.
Sve ostale informacije možete dobiti pozivom na tel. 098/278-474.
© Copyright 2009-2023 by Goran Macarol
Korištenje tekstovnog i slikovnog materijala dozvoljeno je isključivo u obliku citata uz postavljanje linka prema ovoj stranici.