SENSOR DE CONDUCTIVIDAD BT27i GUÍA DE USUARIO CENTRE FOR MICROCOMPUTER APPLICATIONS http://www.cma-science.nl
Breve Descripción El sensor de Conductividad BT27i CMA se puede utilizar para medir la conductividad de una solución. Cuenta con tres rangos de medición, que se pueden seleccionar mediante un interruptor situado en el lado externo de la caja de sensor: 0 a 200 µs 0 a 2000 µs 0 a 20000 µs El sensor de conductividad se compone de un electrodo y un amplificador. El electrodo está compuesto de 2 celdas de grafito. Se puede utilizar para medir la salinidad y cambios en la conductividad de una muestra de agua. Aunque no es capaz de identificar los iones específicos que están presentes en la solución puede ser utilizado para determinar la concentración total de iones en una muestra. El sensor de conductividad se puede conectar directamente a las entradas analógicas BT de las interfaces CMA. El cable BT del sensor - IEEE1394 es necesario para conectar el sensor a una interface (no se suministra con el sensor) por lo que se tiene que comprar por separado (CMA artículo BTsc_1 ). Reconocimiento de Sensores Tenga en cuenta que para el sensor de conductividad cada uno de sus rangos de medición posee su propia información EEPROM. La posición del interruptor determina qué información se utiliza. Para poder detectar a cuál de los rangos del sensor se debe desconectar de la interface, seleccione el rango de medición deseado con el interruptor y luego conecte el sensor a la interface de nuevo. Si el sensor de conductividad no es detectado automáticamente por la interface que tiene que configurar manualmente el sensor seleccionándolo de la biblioteca de sensores dentro del programa Coach. Cómo trabaja el sensor? El sensor de conductividad mide la capacidad para conducir la electricidad en soluciones de agua. Cuando las sales y otros productos inorgánicos se disuelven en agua, se separan en iones con carga eléctrica. Los iones aumentan la capacidad del agua para conducir la corriente eléctrica. Los iones comunes en agua que conducen la corriente eléctrica mejor son: sodio, cloruro, calcio, y magnesio. Los compuestos orgánicos, tales como las azúcares, aceites y alcoholes, no forman iones. El principio por el cual el sensor mide la conductividad es simple: dos placas de grafito (celdas) se colocan en la muestra, se aplica un potencial a través de las placas y se mide la corriente. El sensor de conductividad mide la conductancia de la solución (lo inverso a la resistividad R) a partir de la tensión y los valores actuales de acuerdo con la ley de Ohm 2 Sensor de Conductividad BT27i, Guía de Usuario
G = 1 / R = I / V La constante de celda específica (K) de la de conductividad del electrodo se utiliza para determinar la conductividad (C). La conductividad es la conductancia de la celda multiplicado por la constante de celda, C = G * K. La distancia de separación del electrodo dividido por el área determina la constante de celda. El electrodo suministrado tiene una constante K celular nominal de 1,0 cm- 1. La unidad SI de la Conductancia es el Siemens (S). Puesto que S es una unidad muy grande, la conductancia de muestras acuosas se mide comúnmente en µs y µs / cm. Algunos valores de conductividad de soluciones acuosas son: Muestra Conductividad(μS/cm) Agua pura 0.055 Agua destilada 0.5 Agua desionizada 0.1 10 Agua de lluvia 20-100 Agua para beber 50-200 Agua de la llave 100-1500 Agua de río 250-800 Agua de pantano 1000-8000 KCI 0.01 M 1410 MgSO 4 5810 KCI 0.1 M 12900 Agua de Oceano 53000 H 2 S0 4 82600 KCI 1.0 M 112000 Con el fin de evitar la migración de iones completa a los dos electrodos, el sensor utiliza corriente alterna. Con cada ciclo de corriente alterna la polaridad de los electrodos se invierte. Esto evitará la electrólisis y la polarización de la solución acuosa. Calibración El sensor CMA de Conductividad BT27i se suministra ya calibrado. La salida del sensor es lineal con respecto a la conductividad. Cada una de sus rangos de medición tiene su propia calibración. Las funciones de calibración suministrados son: Rango de medición 0.. 200 µs: C (µs/cm) = 65.7 * V out (V) Rango de medición 0.. 2000 µs: C (µs/cm) = 847.2 * V out (V) Rango de medición 0.. 20000 µs: C (µs/cm) = 7819 * V out (V) Sensor de Conductividad BT27i, Guía de Usuario 3
El programa de Coach 6 permite seleccionar la calibración suministrada por la memoria del sensor (EEPROM) o la calibración almacenada en el Coach 6 de la biblioteca del sensor. Para mediciones más precisas una nueva calibración del usuario se puede realizar en el software Coach. Antes de comenzar la calibración del sensor, asegúrese de que el electrodo del sensor de conductividad este limpio. Remoje la punta del electrodo en agua destilada durante aproximadamente 10 minutos. Si esto no es posible, enjuague la punta a fondo con agua destilada antes de su uso. Limpie la parte exterior del cuerpo del electrodo con una toalla de papel limpia. Agite vigorosamente para eliminar las gotas de la cámara. La superficie del electrodo debe estar seca. Seleccione el rango de conductividad deseado en la caja exterior del sensor. Punto cero de calibración - lleve a cabo este punto de calibración con el electrodo de cualquier solución (por ejemplo, en el aire). Esto es 0,0 µs /. Punto de calibración estándar - coloca el electrodo en una solución estándar (solución de conductividad conocida). Asegúrese de todo el electrodo se sumerge en la solución. Espere a que el voltaje que se muestra se estabilice. Introduzca el valor de la solución estándar, por ejemplo, 1000 µs / cm. Para resultados aún mejores, una calibración con más puntos se puede realizar usando soluciones estándar que cubren el rango esperado de valores de conductividad. Con el fin de verificar el correcto funcionamiento de su electrodo, debe seleccionar otro estándar por encima o por debajo de la primera norma. Se debe tener soluciones estándares precisas es esencial para la realización de buenas calibraciones. Usted puede preparar sus propias soluciones estándar como se muestra en la tabla de abajo: Cantidad de NaCl para hacer 1 litro de solución Valores de Conductividad Equivalentes 0.0474 g 100 µs/cm 0.491 g 1000 µs/cm 1.005 g 2000 µs/cm 5.566 g 10000 µs/cm Con el fin de evitar la migración de iones completa a los dos electrodos, el sensor utiliza corriente alterna. Con cada ciclo de corriente alterna la polaridad de los electrodos se invierte que a su vez se invierte la dirección del flujo de iones. Esto evitará que la electrólisis y la polarización. No existe una relación exacta entre la conductividad en ms / cm y sólidos totales en ppm (partes por millón). Se ha descubierto experimentalmente que para 4 Sensor de Conductividad BT27i, Guía de Usuario
determinados tipos de agua hay una relación aproximada. En el agua con una mayor proporción de cloruro de sodio, para llegar a ppm simplemente multiplique la lectura S / cm por 0,5. Para la mayoría de otras soluciones de agua utilizar un factor de 0,67 en su lugar. Compensación Automática de la Temperatura La temperatura tiene un gran efecto sobre la conductividad. El electrodo de conductividad cuenta internamente con un sensor de temperatura que se utiliza para compensar los cambios en la temperatura entre 5 y 35 C. Las lecturas hacen referencia automáticamente a un valor de conductividad a 25 C - por lo tanto el sensor dará la misma conductividad en una solución que esta a 15 C como lo haría si la misma solución se calentará a 25 C. Esto significa que la calibración se puede utilizar para mediciones en muestras de agua a diferentes temperaturas. Recolectando datos Para recolectar mediciones: Remoje la punta del electrodo de conductividad en agua destilada durante aproximadamente 10 minutos. Si esto no es posible, enjuague la punta a fondo con agua destilada. Limpie la parte exterior del cuerpo del electrodo con una toalla de papel limpia. agite vigorosamente para eliminar las gotas remanentes. Seleccione el rango de medición deseado con el interruptor. Conecte el sensor a la interface. En la mayoría de los casos el sensor se detectará automáticamente. Si esto no sucede de forma manual, seleccione el sensor de conductividad BT27i de la biblioteca del softare Coach. Coloque el electrodo de conductividad en la muestra a analizar. La muestra debe ser al menos 3 cm de profundidad para asegurar que la cámara de la celda esté totalmente sumergida. Mezcle la solución suavemente para deshacerse de las burbujas de aire que pudieran estar atrapadas en la cámara de la celda. Espere 10 segundos para permitir que se estabilicen las lecturas. Si usted está tomando lecturas en una solución que tiene una temperatura inferior a 10 C o por encima de 35 C, de más tiempo para que las lecturas se estabilicen. Enjuague el extremo de la sonda con agua destilada antes de tomar otra medida. Limpie a fondo cuando se complete la medición para evitar cualquier tipo de contaminación para el próximo uso del electrodo. Advertencia: No coloque el electrodo: Sensor de Conductividad BT27i, Guía de Usuario 5
En líquidos orgánicos, viscosos, tales como aceites pesados, glicerina (glicerol) o etilenglicol. En acetona o disolventes no polares, tales como pentano o hexano. Usando el sensor de conductividad con otros sensores Es muy importante saber que el sensor de conductividad interactúa con algunos otros sensores, si se colocan en la misma solución y están conectados a la misma interface. Esta situación surge porque el sensor de conductividad emite una señal en la solución, y esta señal puede afectar a la lectura del otro sensor. Los siguientes sensores no pueden ser conectados a la misma interface cuando se colocan en las mismas soluciones: Sensor de Oxígeno disuelto, Sensor de ph, Sensor de salinidad. Más sensores se pueden conectar al mismo tiempo a la interface pero sólo uno a la vez pueden ser colocados dentro de la solución para tomar las lecturas. Experimentos sugeridos El sensor de conductividad puede ser utilizado para realizar una amplia variedad de experimentos: Confirmación de la relación directa entre la conductividad y la concentración de iones en soluciones acuosas. La concentración de muestras desconocidas se puede determinar. Medición de cambios en la conductividad resultado de la fotosíntesis de las plantas acuáticas, con la consiguiente disminución de la concentración de iones de bicarbonato, debido al consumo de dióxido de carbono. Control de la velocidad de reacción en una reacción química en la que los iones disueltos y conductividad de la solución varía con el tiempo debido a los iónes consumidos o producidos. Realización de una titulación de conductividad para determinar cuando se han combinado cantidades estequiométricas de dos sustancias. Encontrar la velocidad a la que las especies iónicas difunden a través de una membrana tal como un tubo de diálisis. Monitoreo de los cambios en la conductividad o sólidos disueltos totales en un acuario con plantas y animales acuáticos. Estos cambios podrían deberse a la fotosíntesis o la respiración. 6 Sensor de Conductividad BT27i, Guía de Usuario
Servicio de limpieza, conservación y mantenimiento del electrodo de Conductividad El electrodo de conductividad debe mantenerse limpio. Dependiendo de la aplicación de ejemplo, el electrodo puede requerir limpieza periódicamente para asegurar mediciones precisas. En muchas situaciones, el agua con un detergente líquido suave es un limpiador eficaz. Sumerja el electrodo en agua tibia y un detergente suave durante 15 minutos. El etanol puede ser utilizado para limpiar el electrodo, siempre y cuando el tiempo de lavado sea limitado a un máximo de 5 minutos. El recubrimiento de hidróxido puede ser eliminado por remojo en una solución ácida diluida de ácido clorhídrico tal como 0,1 M o 0,5 M de ácido acético durante 15 minutos. Para prevenir daño celular, abrasivos u objetos afilados no deben ser utilizados para limpiar un electrodo. Después de limpiar, enjuague bien con agua destilada, agite vigorosamente y deje secar al aire. Guarde el electrodo perfectamente seco. Información Práctica Evite rayar las superficies de los electrodos. La razón más común para las mediciones inexactas es la contaminación de las muestras. Tenga cuidado de no transferir las gotas de una muestra a otra. Limpie el electrodo con agua destilada entre diferentes muestras. Asegúrese de que las muestras cuenten con un tope para evitar la evaporación. Es mejor llenar botellas de muestra hasta el borde para evitar que un gas tal como dióxido de carbono se disuelve en la muestra de agua. No use el sensor en una situación ya que podría resultar en daños a las placas de grafito en la cámara celular. No intente limpiar el interior de la celda. La compensación automática de la temperatura para este electrodo opera sobre el rango de 5 C a 35 C, pero puede ser colocado en soluciones dentro de un rango de temperatura de 0 a 80 C. El electrodo de conductividad no solamente mide la conductividad entre las placas de grafito, también en menor medida, en un campo a los lados del electrodo. En un recipiente estrecho, las paredes pueden interferir con este campo. Si el electrodo se mantiene demasiado cerca de la parte superior del nivel de líquido u otros objetos (por ejemplo, la parte inferior de un vaso de precipitados) puede dar como resultado una lectura incorrecta. Sensor de Conductividad BT27i, Guía de Usuario 7
Especificaciones Técnicas Tipo de Sensor Analógico (genera una salida entre 0-5 V) Rangos de Medición: Bajo: Medio: Alto Resolución usando el 12- bits, 5V convertidor Bajo: Medio: Alto: Presición 0 a 200 µs/cm 0 a 2000 µs/cm 0 a 20000 µs/cm 0.1 µs/cm 1 µs/cm 10 µs/cm ±1% de escala completa para cada rango Tiempo de respuesta 98% de escala complete en 5 s, 100% en 15 s. Temperatura Compensación: automática entre 5 C y 35 C. Rango: entre 0 C y 80 C Celda Electrodos de carbon paralelos (grafito) Funciones de Calibración Bajo: Medio: Alto: Conexión C (µs/cm) = 65.7 * V out (V) C (µ/cm) = 847.2 * V out (V) C (µ/cm) = 7819 * V out (V) IEEE1394 conector para BT- IEEE1394. El cable del sensor no es liberado con el sensor. Garantía: El sensor de conductividad BT27i está garantizado libre de defectos en materiales y mano de obra durante su manufactura por un período de 12 meses desde la fecha de compra, siempre que haya sido utilizado en condiciones normales de laboratorio. Esta garantía no se aplica si el sensor ha sido dañado por accidente o mal uso. Nota: Este producto es usado para propósitos educativos solamente. No es apropiado para usos industriales, médicos, investigación o aplicaciones comerciales. Rev. 13/07/2015 8 Sensor de Conductividad BT27i, Guía de Usuario