自作

デジタルpHメーター自作

2001年11月21日 3号機登場!

第1号!

自作と言いながら、実は秋月電子通商のキットです。
キットの内容は 基板、IC、LCD表示器、C、R、ケース、pH電極(米国OMEGA社製)、電池で消費税込み¥5,000です。
キットとは言ってもかなり上級者向けなので、せめて部品を見て名前が言える程度でないときついかもしれません。
あとテスター、半田ごて、ドリルが必要です。

写真右の緑の所が組み立てた後の基板で、下が電極です。
キットにはプラスチックのチープなケースが付いていたのですが、私は手持ちのそれっぽいケースに詰め込みました。

おおまかな原理は、pH電極を試験水に浸けると
      pH0で400mVの出力
      pH7で0Vの出力
      pH14で−400mVの出力
が出ますので、400mVで表示”0”、0Vで表示”7.00”、−400mVで表示”14.00”となるように電圧計を改造します。

こんなかんじになりました。
使用した感想は、数値が安定するまで1分ぐらいかかってしまいますが十分使えますよ!

第2号!


クリックすると拡大するよ

某氏に頼まれて再びpHモニターを作る事になりましたが、内容は前回と同じ秋月のキットなので楽勝!
同じように制作しても芸が無いので、今回はAC/DC 2電源仕様にしてみました!

まずは基板組み立て。 部品配置は画像を参考にしてください。
半田付けは”素早く!&富士山の形”です。 はんだごてを当ててる時間は、長くても4秒程度で、それ以上過熱すると部品が壊れてしまったりパターンが剥離してしまいます。

半田付けが終わると隣とショートしてないか、半田が不足していないかチェックをして下さい。
チェックが終わると向きを間違わないようにICをICソケットに差し込んでください。
LCD表示器にも向きが有りますので間違わないように! 

クリックで拡大します。

付属のケースに入れようとしたら入りきらないではないか! トホホ・・
今回も丁度良いケース(何かの使い古し)があったので組み込んでみました。

ケースの基板の裏部分に付属のシールドテープを貼り付け、電池のマイナス側と接続します。 これがないとノイズが侵入して不安定になりますよ。
センサー入力用BNCコネクタと基板の間はできるだけシールドケーブルを使いましょう。
あとは適当な電源スイッチも用意しましょう。

今回はAC100Vと電池の2電源使えるようにします。
昔PHSを使っていた頃の充電器用12V外部電源(DCアダプタ)が有りましたので、これでDC12Vを供給しpHメーター内部でDC9Vに落とします。
12Vを9Vに落とすのは、3端子レギュレーターと言って11V〜24Vの入力電源を9Vの安定化された出力に変換するICです。
型番は7809,78M09、78009、78DL09,78L009など各社から同じ物が販売されていますので、注文の時は7809下さい!って言えばわかります。
但し78L009だけは形状が違いますので、使えますがピン配置を確認する必要が有ります。
その他は最大出力電流や最小入出力電圧差が違うだけなので、どれでもOK!
端子は左が入力、中央がグランド(0V)、右が9V出力です。 入力と出力には発振防止コンデンサー(積層セラミック104)を必ず取り付けます。
これが無いと電圧が不安定になる場合がありますので、左の図のように取り付けてください。(レギュレータの上に付いてる青いコンデンサー)

外部電源と内部電池の切り替えはダイオードにより行います。 ダイオードは何でもかまいませんが、私は電圧降下の少ないショットキーバリアダイオードを取り付けました。

DCアダプタのジャックはパーツ屋さんで売ってますので、合うのを選びましょう!
DCアダプタによっては中央がプラスになっている物と、中央がマイナスになっている物が有りますので気を付けましょう。

どーです! 市販品か?って思う人は居ないでしょうが、まずまずの出来。(自己マンの世界)
前回の教訓を生かし、前面に透明アクリルを貼り付けました。 前回のやつは、pHメーターの上にこぼした海水で接触不良になってしまったので、アクリルを貼れば、内部に海水が侵入しにくいって訳。

調整はテスターだけでもほぼ合わせられますが、最終的には校正液を使った方が良いでしょう。
私の場合、テスターだけで合わせた段階で1号と2号の誤差は0.03でした!
pH値を表記したミネラルウオーターで校正するって手も有りますが、イオン数の少ない水だと表示が安定しない場合が有りますので注意。(純水に近くなる程測定困難に)

校正液で校正する場合は、
まずpH7.00付近の液でVR2を調整して表示とpHを合わせます。
(入力をショートさせて表示を7.00にしても良い)
次にpH値のわかってる高pHの液体(pH10.0校正液など)でVR1を調整して表示を合わせます。
pH7付近と高pHを交互に調整して両方合うようにします。
この場合、2種類の校正液が混ざらないように、液を換えるごとに電極をRO水や蒸留水で洗いましょう。

使用レポート

これが意外に役立ってます。 海水がかかって表示がおかしくなった意外はトラブル無し。
電極は常に湿らせてないと使えなくなります。 保管には電極に塩化カリウムを塗布する必要が有りめんどくさいので水槽に浸けっぱなしですが、こちらの方が断然調子良いです。
測定する時だけ電極を海水に浸けていた時は、電極が乾いていてとんでもない値になったりする事がありました。
ちなみに苔の生えないサンプが良いかと・・
電池は結構長持ちし、電源入れっぱなしでも3〜4ヶ月ぐらいはもつのではないでしょうか。

第3号!

第参号! 2001年11月21日更新

pH計3号機です!
今回は「小型化」と「見た目格好良く」を目標に作りました。
さすが3号機にもなると完成度が高くなっています。
ケースは千石通商にて購入。(これがぴったり!)
ケースの加工はUV計製作の所を参照して下さい。

電極を買ってびっくり! 以前の物と形状が変わっています。(右)
しかも電極保護用の保存液付き。
(右の写真の白い容器の中に保存液が入っています)
この電極は米国オメガ社製の本格的な物で、この前y○hooオークションで
¥13,000で売られていた事が有ります (んなアホな! 高すぎ!)
さすが秋月電子さん!安い。


測定について
この電極は、電極の部分が乾燥すると測定値がおかしくなってしまいます。(だから保存液に電極部分が浸してある)
いちいち保存液から出すのもめんどくさいので、常時測定してしまいましょう!
サンプに電極をちゃっぽんしておくと内蔵電池で3〜4ヶ月は大丈夫。 メイン水槽で使用する時は、苔が生えないように遮光する必要が有ります。

メンテナンスは、ゴカイとかバクテリアが付かないように、定期的に水道水ですすぎましょう(ゴシゴシはしないように)
長期にわたり使用すると電極の劣化により値がずれてきますので、おかしいな?っと思ったら校正液(7.0と10.0)を買って校正しましょう。

pH低い水から急に高い水を測ると変な値を示す時が有ります(逆の場合も)ので、測定する液体が違う場合はいったん水道水で電極部分をすすぎましょう。
海水に浸ける事が出来るのは先端の電極部分だけです。 
ケーブルの引き出し部分を海水に浸けるとショートしてしまう事が有りますので、ケーブル引き出し部分にはシリコンで防水加工をしておくと安心です。

電極の寿命は?
劣化原因として、「電極の腐食」「内部電極の劣化」「内部液の変質」などが考えられ、これらは強アルカリ、強酸、高温での使用になるほど劣化の進行を速めます。
寿命は使用状況によって様々ですので何年と断定は出来ませんが、調整ボリュームでの調整範囲を超えてしまったり、pHの高い部分(pH12ぐらい)と低い部分(pH2ぐらい)の誤差が大きくなったら寿命です。
1/10N程度のHCI等で洗浄すると復活する事も有るのですが、そんなに高価な物でも有りませんので電極を交換しましょう。

pHモニターでの常時測定って面白いですよ! 水槽の調子もわかります。

その後
秋月電子通商から完成品も販売されてます。 ココ
はっきり言って、作る手間、調整の手間、ケースなどの費用を考えると完成品を買った方がマシ! (T_T)

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