Автоматизация контроля CO2

[amandrik a amandrik]

Добрый день, уважаемые форумчане!

Не так давно решился я развести в аквариуме растения. Перечитал массу литературы, запустил подачу CO2, отрегулировал свет, в общем все по учебникам.
Но так как я технарь, и привык все вокруг себя заставлять работать без моего участия, решил я автоматизировать подачу CO2.
В чем собственно проблема. На рынке имеется масса оборудования контролирующего подачу CO2 по pH воды. НО в таком случае концентрация содержания CO2 может легко превысить 30 мг/л (и рыбки погибнут), если карбонатная жесткость упадет ниже 4. Следовательно, автоматизация не работает в том виде, как ее нам преподносят маркетологи.
Приборов для замера kH и содержания CO2 в воде я не нашел.
Выходит, что необходимо каким либо образом вычислить содержание CO2 не традиционными средствами.
И вот, посмотрев на дропчекер, у меня возникло 2 идеи:

1. Пропуская через раствор свет, анализировать его цвет.
Метод ИМХО вполне рабочий. Потребуется однажды откалибровать электронику и своевременно менять раствор в дропчекере. Реакция на изменения будет довольно долгая, но критической ситуации избежать удастся.

2. Если углубиться в принцип работы дропчекера, то оказывается, что воздушное пространство в нем, является транспортным «туннелем» для передачи CO2 из аквариума в тестовый раствор и наоборот.
Следовательно, можно замерять содержание CO2 в это воздушной прослойке обычным (воздушным) датчиком CO2, так как его содержание в воде и воздухе будет пропорционально.
Этот метод как мне кажется будет немного быстрее реагировать на содержание CO2 в воде, но возникает масса вопросов как соотнести его содержание в воде и воздухе. Параметров влияющих на эти показатели масса, моих знания в этом сегменте не значительные.

У вас уже наверное возник вопрос, зачем я пишу столько букв. Так вот, хоту узнать ваше мнение, каким путем пойти дальше, или может я что то упустил, и все можно сделать проще, или же это все утопия и нечего терять время.
Расскажите как вы поддерживаете свою уверенность, в допустимом содержании CO2 в воде.

[Tsim T Tsim]

По моему, чаще возникает проблема как растворить СО2 в воде, а не как не переборщить с ним.

На рынке имеется масса оборудования контролирующего подачу CO2 по pH воды. НО в таком случае концентрация содержания CO2 может легко превысить 30 мг/л (и рыбки погибнут), если карбонатная жесткость упадет ниже 4

Почему жёсткость должна упасть? Из-за понижения рН?

Если хотите поставить автоматическую защиту, то защита по рН намного проще, а самое главное, не хуже двух ваших вариантов.

[илья 72 и илья 72]

А что если так. Вот смотрите: электропроводность воды зависит от кол-ва растворенных в ней солей. При подаче газа, сначало, как правило, падает кн, и уже потом рн. Так что, что если отслеживать именно кн. Не знаю, есть ли такой прибор, но думаю, собрать такой можно. Конечно, если с паяльником дружишь. Причем, мерить он будет электропроводимость воды. Данные потом сопоставлять с показателями тестов, на компе исать программу - зависимость кн от проводимости, и в нужный момент врубать защииту. Или же так: мерить проводимость при рн без подачи газа, и рн при передозе газа. При нужном показателе врубать защиту. Как то так.

[amandrik a amandrik]

Почему жёсткость должна упасть?

На сколько я понял, добавление CO2 понижает и kH и pH и повышает концентрацию CO2 в воде.
Но, что то мне подсказывает, что я дико ошибаюсь.
Судя по это таблице Таблица содержания углекислого газа в аквариуме (CO2, СО2) если держать уровень pH не ниже 6.8 (что я и намерен делать), то нужно заботить не о понижении kH, а о его повышении.
Кажется, я запутался.

защита по рН намного проще

Ее я не исключаю, наоборот это у меня сейчас приоритетный проект. Просто у меня сложился стереотип, что такого контроля не достаточно.

чаще возникает проблема как растворить СО2 в воде

А это, на мой взгляд, в наш продвинутый век как раз не проблема.

[илья 72 и илья 72]

Просто у меня сложился стереотип, что такого контроля не достаточно.

Ph - это самое главное. По сути, кн вашим растючкам вообще не нужен. Только Рн и всё. Если найдете способ моментально остановить падение Рн - считайте вы выйграли

[amandrik a amandrik]

Конечно, если с паяльником дружишь

Дружу, если мой энтузиазм не остынет, обязательно выложу схемы.

мерить он будет электропроводимость воды

К сожалению, электропроводность воды зависит не только от kH, зато можно вычислить Редокс-потенциал. Но с чем его едят, я еще не разобрался.

[Tsim T Tsim]

На сколько я понял, добавление CO2 понижает и kH и pH и повышает концентрацию CO2 в воде.
Но, что то мне подсказывает, что я дико ошибаюсь.

Насчёт понижения кН, рН и повышения СО2 вы не ошибаетесь.

Взгляните на этот график:

По нему видно, что при понижении рН уменьшается концентрация НСО3 (это и есть карбонатная жёсткость кН) и идёт повышение СО2. То есть карбонаты - НСО3 переходят в СО2.

Поэтому я и думаю что контроль рН для вашей задачи наиболее оптимален.

Добавлено спустя 8 минут 39 секунд:

Вот смотрите: электропроводность воды зависит от кол-ва растворенных в ней солей

При кормлении, подменах воды и т. п. электропроводность будет постоянно скакать. То есть повышение электропроводности может произойти от банального внесения удобрений или просто подъёма мути со дна и система будет давать ложное срабатывание. Поэтому заметить изменение концентрации СО2 , в скачках электропроводности будет невозможно. ИМХО

[Ю.В. Ю Ю.В.]

Илья, щас по оппе получишь! То что ты предлагаешь мерять, уже делает ТДС-метр. Но меряет он ОБЩУЮ МИНЕРАЛИЗАЦИЮ, не разбирая что это карбонаты, сульфаты или прочие "аты".
Идея мерять оптикой через ДЧ уже обсуждалась. Одна из главных проблем- инерционность. Меряя в воздушной подушке инерционность, скорее всего, останется, но будет меньшей.
Поддержу, все-таки, идею контроля рН-контроллером. Вы ж не планируете устраивать скачки рН? Вы выводите аквариум на нужный Вам режим по СО2, определяетесь с настройками рН-контроллера и он реагирует в узкой вилке значений, в которой изменениями щелочности можно пренебречь.

[борисыч б борисыч]

Юра, ты совершенно прав и сейчас во всем аквариумном мире уровень СО2 поддерживают с помощью электронных рН-контроллеров и нет смысла "изобретать велосипед" , хотя и похвально стремление к АВТОМАТИЗАЦИИ в аквариумистике.ИМХО.

[amandrik a amandrik]

Спасибо всем за участие. Еще раз проштудировав литературу, пришел к выводам.
- Велосипеды изобретать не стану, контролировать буду pH. Есть масса контроллеров, от разных производителей, следовательно, методика имеет большой круг потребителей и достаточно действенна.
- Полной автоматизации добиться не удастся, контролировать kH придется как обычно, и даже с большей частотой, в моем аквариуме она имеет тенденцию к повышению, следовательно есть шанс передоза.
- Если даже удастся контролировать абсолютно все параметры аквариума, то он станет просто банкой с водой на тумбочке, про которую скоро все забудут. Аквариумом нужно заниматься самому, потраченное время доставляет свое уникальное удовольствие, и кажется, мне не хочется лишать себя этого.

Так как я программист и дружу с паяльником, ставлю себе задачу – разработать и изготовить прототип контроллера с функционалом:
- Включение и отключение освещения с учетом светового дня для географического расположения обитателей аквариума.
- Контроль температурного режима. Прогнозирование упреждающего включения обогревателя или вентилятора по разнице температур воды и окружающей среды, для предотвращения лишних колебаний температуры.
- Контроль уровня pH путем включения и отключения подачи CO2, и плавная его подача опираясь на счетчик пузырьков и историю показаний. Режим калибровки датчика.
- Напоминания о кормлении рыб, подкормке растений, и проведении обслуживания. Опциональное подключение кормушки на время отпуска. Отключение аэрации и фильтров на время кормления нажатием одной кнопки. Ведение журналов.

Я человек достаточно занятой, но стараюсь разносторонне себя развивать. Готовых контроллеров с таким перечнем при беглом просмотре интернетов я не встретил, а с частичным набором возможностей уже стоят достаточно больших денег, или собираются из разных систем, отсюда клубок проводов ряды розеток битком набитая тумбочка. Я же хочу весь функционал поместить в не большую компактную коробочку :) это уже следствие профессии.
Полученное устройство должно поддерживать стабильные и оптимальные показатели среды обитания жителей аквариума, и не лишит меня удовольствия провести подробный анализ, сделать уборку, подстричь и рассадить растения, а главное - не даст мне забыть все это сделать.