DIY OpenPhotometer

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    • DIY OpenPhotometer

      Hallo,



      Ich hab mir vor 1,5 Wochen mal aus dem Tinkerforge Farbsensor ein
      Photometer gebaut. Die ersten 3 Wasserwertemessungen sind schon durch,
      und es macht sich bisher ganz gut um genaues zu sagen muss ich aber noch
      mehr Erfahrung sammeln.



      Ich hab eine Rohrisolierung aus dem Baumarkt genommen die vom durchmesser genau um meine Küvetten passt.

      Der Sensor http://www.tinkerforge.com/de/doc/Hardwa…#color-bricklet sitzt auf höhe der untersten 5mm des Röhrchens.

      Die Sensoren sind ab Werk abgeglichen und sollten eigentlich gleiche
      Werte bringen (hoff ich). Damit wären Einstellungen zu unterschiedlichen
      Reagenzen sogar austauschbar.

      Die Software hab ich kurzerhand geschrieben und kann mehrere
      Einstellungsdateien pro Messwert verwalten (für unterschiedliche
      Reagenzien). funktionieren sollte das ganze mit allen Reagenzien zu
      allen Werten. Bei z.b. den Farbumschlagtests (z.b. bei KH) macht das
      ganze wenig sinn, kann man aber anwenden.



      Getestet hab ichs bisher mit meinem Sera Testkoffer und Salifert Tests.
      Die Sera Tests werden damit richtig nützlich denn man bekommt viel
      genauere Ergebnosse als mit den Schätzeisen Farbtabellen.



      Software findet man hier github.com/cutec-chris/OpenPhotometer.

      Wenn jemand basteln und probieren mag, meldet euch dann stell ich
      Binarys zur Verfügung. Im Moment hab ich nur die Quelltexte hochgeladen.
      Wäre auf Linux und Windows lauffähig warscheinlich auch OSX.

    • Hier noch die Fragen an Tigars aus DIY aufgrund der Orphek V2.1 Bestückung

      @Tiegars, nutzt du dein Photometer die ganze Zeit über für die Wassertests ?

      Willst du ein paar Worte dazu verlieren würd genr etwas dazu hören wies sich im Alltag macht, was die Genauigkeit angeht u.s.w.



      Werte werden wir leider nicht groß weiterverwerten können da ich das
      Color Bricklet benutz und du das Ambient Light. Gibts dafür nen
      speziellen Grund ?

      PO4 Referenzen mit 0; 0,5 ; und 1mg / L bekomm ich von Peter G
      geschickt. Ich werd die Software aber darauf auslegen das man sich mit
      seinen eigenen Regaenzen und Wasserwerten die Abgleichdaten Stück für
      Stück aufbaut. Jedesmal wenn ein zu großer/kleiner Wert gemessen wird
      muss man dann mit Karte nachmessen und eingeben. Alternativ kann man das
      ganze mit Multireferenz und Destiliertem Wasser einmessen, dann fehlen
      aber zwischendurch Stützstellen.

    • Guten Morgen,

      ich habe mal vor Jahren auch schon so ein Photometer gebaut. Lange her :) Damals gabs das Colorbricklet noch nicht. Damit sollte deine Frage beantwortet sein Christian. Ich Recycle mal diesen Thread nochmals. Heutzutage würde ich den sicherlich anders bauen. Aber bisher hat er seine Dienste getan.


      Ich bin kein Freund des Messens. Alter Spruch eines Schlossermeisters: "Wer misst misst Mist". Aber nachdem ich von einigen Hersteller sehr enttäuscht wurde was die Qualität der Testreagenzen betrifft, habe ich mich entschieden ein Fotometer zu bauen der folgende Anforderungen erfüllt:

      • einfach Handhabung
      • flexibel
      • einfache Einstellung
      • konstant
      • kompakt
      • mit jedem kommerziellen Test verwendbar


      Die Idee dahinter ist nicht von mir die gibt es eigentlich schon lange. Ich habe einfach die Ideen die es im Internet gibt an meine Bedürfnisse angepasst. Dazu braucht man folgende Bauteile die zum Teil im Handel erhältlich sind.

      Bauteile



      Fertiges Produkt

      So soll es am Schluss Aussehen:

      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d

      Gehäuse

      Das Aussenteile wurden auf einem 3D Kunststoffprinter hergestellt. Man braucht dazu ein Gehäuse,Küvettenhalter und Deckel. Man kann natürlich jedes kommerzielle Gehäuse verwenden das geht auch.


      Einzelteile
      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d
      Gehäuse
      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d
      komplette Ansicht
      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d

      Die Funktionsweise des Geräts beruht darin das eine LED an ein Lichtsensor leuchtet. Das Licht wird in Lux gemessen. Der Name leitet sich von der lateinischen Bezeichnung lux für Licht ab.

      1 lx = 1 lm / m²

      Durch die Verfärbung des Wassers wird das Licht verringert. Das wird gemessen und mit dem Ausgangswert verglichen. Das Delta verändert sich um so dunkler die Verfärbung des Wassers zunimmt.

      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d

      Elektronik

      Das Herzstück des Ganzen ist ein Brick der Firma Tinkerforge. Man braucht dazu noch ein Lichtsensor sowie ein Powermodul für die LED. Und schon kann man loslegen. Für die Steuerung verwendet man am besten ein kleiner Netbook. Man instaliert den Treiber und die Software und somit kann man die Lux messen. Ich habe mich für ein Ausgangswert von 800 Lux entschieden und habe darum die LED mit einem Widerstand von 2k Ohm vorgeschaltet. Damit ich eine Werkseinstellung durchführen kann habe ich noch ein Potentiometer von 1k Ohm eingebaut.

      Powermodul
      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d
      Master Birck
      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d
      Elektronik
      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d

      Kalibrierung und Betrieb

      Um eine bequeme Steuerung zu gewährleisten wurde eine Software entwickelt die aufgrund von Werten den Gehalt des Messwassers anzeigt. Aber bevor man es verwenden kann muss zuerst eine Kalibrierung durchgeführt werden. Dies erfolgt indem man eine Kalibrierlösung verwendet und den Test den man verwendet will in den verschiedenen Werten durchmisst. Aber zuerst nimmt man klares Wasser und hält es in das Fotometer und drückt "Reset bei er Software. Somit wird auf Null gestellt. Danach nimmt man z.b. den Eisentest von JBL und man testet die Werte 2,1,0.5,0.25,0.125 usw. durch. Die hält man in das Fotometer und schreibt die Luxwerte auf. Diese werden dann in der Software in einer Tabelle erfasst. Diese Kalibrierung wird nur einmal durchgeführt pro Test.

      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d


      Die Software wurde in Python geschrieben. Es gibt eine Konfigdatei wo die ganzen Werte eingelesen werden.


      Tabellen und Tests

      Die Werte werden in einem Excelsheet erfasst zwecks Archivierung.


      ig-meeresaquaristik.de/index.p…59bedb1905bc3e26e64f63d7d

      Ich habe diverse Wassertests getestet und die geeignetsten sind für mich im Moment Tetra und JBL. Sera sowie Tropica sind sehr ungenau und die Verfärbung ist nicht linear. Im Grunde kann man jeden Wassertest so verwenden. Man ist so nicht Hersteller gebunden.

      Viel Spass beim nachbauen :D
      Grüsse

      Javi

    • Kalibrierlösungen

      Das A und O des Photometers sind die Kalibrierlösungen. SInd die ungenau hat man ungenaue Messerwerte. Wobei was ist ungenau für unsere Bedürfnisse? Ob der PO4 Wert 0,09 oder 0,1 oder 0,11 ist, ist ziemlich unerheblich. Darum habe ich mir die selber gemischt. Hier eine kleiner Auszug einiger Kalibrierlösungen:

      [table='1,2,3'][*] Nitrat [*] 1,635 Gramm Kaliumnitrat werden mit dest. Wasser zu einem Liter gelöst. Diese Lösung hat dann einen Nitratgehalt von 1000 mg/Liter. [*] Durch Verdünnung mit dest. Wasser wird die gewünschte Vergleichslösung hergestellt, z.B.: 10 Milliliter der konzentrierten Lösung wird mit dest. Wasser zu einem Liter verdünnt und enthält dann 10 mg/Liter Nitrat[*] Phosphat[*] 2,946 Gramm Natriumammoniumhydrogenphosphat werden zu einem Liter 3 prozentiger Kochsalzlösung gelöst und enthält dann 1000 mg/Liter Phosphat P2O5.[*] Umrechnung:
      1 mg P2O5 = 1,338 mg PO4 (3-)
      1 mg PO4 (3-) = 0,747 P2O5
      [*] Karbonathärte[*]3 Gramm Speisenatron (NaHCO3) werden mit dest. Wasser zu einem Liter gelöst und enthält dann 100 Grad deutscher Karbonathärte.[*] Nicht für Gesamthärtekalibrierung geeignet[*] Magnesium[*] 10,12 Gramm Magnesiumsulfat (MgSO4*7H2O )werden mit dest. Wasser zu einem Liter gelöst und enthält dann 1000 mg/Liter Magnesium.[*] [/table]


      Solltet ihr noch Fragen haben nur zu :)
      Grüsse

      Javi

    • @Javi: vielen Dank für die ausführliche Erläuterung. :)

      @Dirk: ok, danke für die Links

      Braucht man dann dazu eigentlich noch ein Step-Down Power Supply?

      Und sollte die LED der Color Bricklet dann das Röhrchen von unten oder eher seitlich anleuchten?

      @Christian: wäre super, wenn Du die Software für Windows mal hochladen könntest. :)

      Ich denke, ich werde mal wieder ein wenig basteln.

      Grüße
      Skaarj
      LED-Calculator.de - Calculator für (DIY) LED Meerwasserbeleuchtung

    • @Skaarj wäre schön wenn du recht ähnlich zu meinem gebastel baust, damit man Werte vergleichen kann.
      Hier die entsprechenden Bilder:
      Ich hab mich für die Küvetten von Salifert entschieden, die müssten die meissten Zuhause haben. Heizungsrohrisolierung mit innendurchmesser von 30mm ist in jedem Baumarkt zu haben.
      Das Bricklet muss hochkant (LED und Sensor nebeneinander) möglichst tief unten vor der Küvette sitzen.

    • Leider ist es heute nicht mehr so leicht die Rezepturen für die kalibrierlösungen in der Apotheke zu bekommen.

      Habe mir selber mal die referenzen von Armin Glaser aus seinem Buch Meerwasserrchemie hergestellt. Da muste ich schon ein paar Apotheken auf die nerven gehen das die mir die sachen besorgen.

      Früher hatten die alle solche sachen da wo noch selber gemischt wurde.

      Lg Marcel

    • Naja ich hab jetzt 2 Module hier, die haben nur nen offset zueinander ansonsten verhalten Sie sich gleich. Ich hab also noch die Hoffnung das wir bei gleichem Aufbau auch die gleichen Abgleichdaten verwenden können.

      Und Peter Gilbers ist (nochmal dickes Lob für dein Engagement) gerade dabei mir Meerwasser Abgleichlösungen für PO4 herzustellen. Das müsste also recht genau werden.

    • christian_u schrieb:

      @Skaarj wäre schön wenn du recht ähnlich zu meinem gebastel baust, damit man Werte vergleichen kann.

      Hallo Christian,
      ich werde die Tage mir mal die Teile bestellen und dann versuchen Deine Konstruktion nachzubauen. :)
      Danke für die erklärenden Bilder.
      Noch eine Frage zur Position der LED: ich meine, dass diese bei Dir etwas seitlich sitzt, da die Platine selbst ja mittig steckt.
      Ist das eventuell problematisch, da ja die Küvetten nicht mittig angeleuchtet wird?

      Grüße
      Skaarj
      LED-Calculator.de - Calculator für (DIY) LED Meerwasserbeleuchtung

    • Glaub ich nicht wirklich, die LED hat ja einen Öffnungswinkel der groß genug ist. Was noch eine Überlegung wert wäre ist ob man einen Spiegel oder Spiegelfolie auf der gegenüberliegenden seite anbringt. Damit möglichst viel Licht durch Reflektion auf den Sensor kommt damit hätte man den doppelten Weg durch die Küvette und damit noch mehr Genauigkeit. Können wir mit Alu oder Spiegelfolie ja mal ausprobieren.

      Warscheinlich mach ich noch nen neuen Aufbau (mit nem Gehäuse von Pollin und Rohr und warscheinlich nem kleinen 3d druck teil als Halter für den Sensor was aber für 10 Eur herstellbar sein sollte) der aber grundsätzlich sehr ähnlich wird.

    • Coole Sache!
      Danke für's Veröffentlichen und Bereitstellen der Software!
      Gruß, Robert
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      I) 460l Miniriff
      Algenrefugium, 180W LED (DIY), Mondphasen- und Strömungssimulation, DIY-Wavebox, Balling, DIY-Aquariencomputer
      II) 240l Nord-/ Ostsee / Mittelmeer - Anemonenaquarium
      35g/l Salz, je nach Jahreszeit 10...20°C, gekühlt über Erdleitung, 30W LED
      III) 200l Nord-/ Ostsee - Röhrenmäuler
      60W LED, Wasserkreislauf verbunden mit II)

    • So ich denke mal mein Hardwareaufbau steht soweit
      Wichtig ist das man runde Küvetten benutzt die Eckigen müssten genau fixiert werden. Die Küvetten dürfen sich am Sensor so gut wie nicht bewegen. Gut machen sich die Sera Glasküvetten. Die Zerkratzen nicht und sind rund.