Калибровка ЕС: различия между версиями
→Краткое описание процесса
Siv (обсуждение | вклад) Нет описания правки Метка: визуальный редактор отключён |
|||
| (не показано 59 промежуточных версий 3 участников) | |||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
[[ | Калибровка ЕС выполняется на стороне [[WEGA-SERVER]] в разделе ''ПАРАМЕТРЫ / КАЛИБРОВКА ЕС'' | ||
== Что необходимо == | |||
| | Перед калибровкой ЕС нам понадобится: | ||
* Иметь запущенный и настроенный [[WEGA-SERVER]] | |||
* [[Электрод ЕС/NTC|Изготовить]] электрод и подключить его к [[WEGABOX]] | |||
| | * [[Калибровка NTC|Откалибровать]] датчик термокомпенсации | ||
* [[Калибровочные растворы для EC|Изготовить]] калибровочные растворы (минимум 2), но лучше три и более для разных значений ЕС от минимальных до максимально возможных в гидропонике | |||
== Выполнение калибровки == | |||
! | === Краткое описание процесса === | ||
* Запускаем WEGABOX в работу и проверяем в [[WEGA-SERVER]] что данные поступают в базу (ПАРАМЕТРЫ->БАЗА) | |||
| | * [[Сопоставление полей в базе данных WEGABOX|Сопоставляем]] поля в базе данных | ||
* Помещаем электрод на некоторое время в разные калибровочные растворы | |||
* Сводим расчетные сопротивления R2 в единую линию | |||
* Устанавливаем даты и время контрольных точек | |||
* Задаем 2 точки калибровки (какое значение R2 соответствует заданному ЕС) | |||
* Через некоторое время (5-10 дней) уточняем значение коэффициента термокомпенсации | |||
<blockquote>Процесс калибровки может происходить постфактум по данным накопленным в базе и может быть выполнен в любое время позднее, а не только в момент самого физического процесса</blockquote> | |||
=== Работа с электродом === | |||
Перед помещением электрода в калибровочный раствор желательно снять верхний чехол, контакты из игл протереть салфеткой с ортофосфорной кислотой для снятия окисла. Затем промыть его дистиллятом и по возможности просушить. Это нужно для того, чтобы снизить влияние остатков жидкости на поверхности на реальный ЕС калибровочного раствора. | |||
Помещаем подготовленный электрод в первый раствор (обычно с низким ЕС), хорошенько перемешиваем и оставляем на некоторое время. <blockquote>Для того, чтобы понять, когда можно перейти к калибровке следующей точки, смотрим на график, дожидаясь времени стабилизации измерений. </blockquote> | |||
Повторяем процесс для всех калибровочных растворов | |||
=== Сведение расчетного сопротивления R2 === | |||
В этой части необходимо, управляя коэффициентами EC_Rx1, EC_Rx2 свести все линии сопротивления R2 за период калибровки на графике "Расчетное сопротивление R2" в одну единую линию, а в графике погрешности поляризации добиться расхождений в пределах не выше 1-2% | |||
Тут регулируем: | |||
* '''EC_Rx1''' и '''EC_Rx2''' - это значения связанные с внутренней схемотехникой измерительного контура контроллера выраженных в виде влияния их на сопротивление контура измерения в разных фазах полярности. Их и нужно подбирать вручную или воспользоваться инструментом "'''Расчет значений Rx1 и Rx2'''" | |||
* '''EC_R1''' - это значение сопротивления резистора делителя в измерительном контуре ЕС, см: [[Схема WEGABOX]] | |||
<blockquote>EC_R1 это значение резистора R7 на схеме. Его номинал 510 Ом. Его номинал подобран таким образом, чтобы при измерении раствора с ЕС=2 мСм/см электродом используемой конструкции, значения RAW АЦП, измеренные при разных фазах полярности сходились или были максимально близки по значению, что дает в этом месте наивысшую точность определения сопротивления [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F измерительным делителем напряжения][[Файл:Ecraw.png|без|мини|598x598пкс|Тут видно, что значения RAW ацп пересекаются при значениях ЕС около 2 мСм/см]]</blockquote> | |||
* '''Dr''' - значение максимальной дискретизации аналогового преобразователя контроллера и равно числу 2 в степени битности АЦП <math>2^{12} = 4096</math> (В ESP32 12 битный АЦП) | |||
==== Выполняем сведение по графикам: ==== | |||
<gallery widths="400" heights="300"> | |||
Файл:Eck2.png|Примерный вид графика до сведения | |||
Файл:Eck3.png|Примерный вид графика после сведения | |||
Файл:Ecpol.png|График поляризации после сведения графиков R2 | |||
</gallery><blockquote>Краткая теория: | |||
Измерение сопротивления раствора с помощью пропускания электрического тока через него вызывает некоторые проблемы. При постоянном токе на электродах начинается процессы электролиза которые разрушают электроды и ухудшают контакт. Потому при измерении сопротивления важно постоянно менять полярность с высокой частотой в десятки кГц. | |||
Кроме того на электроды действует гальванический эффект. Он вызывает выработку на электродах дополнительной составляющей которая для одной из фаз измерения добавляет сопротивление, а для другой снижает. Для того, чтобы заменить данный эффект и свести его к нулю необходимо выполнять измерения в разной полярности. Среднее значение и будет истинным значением. | |||
Так же измерение в разных полярностях позволяет свести электромагнитные наводки к минимуму. Это происходит за счет того, что помехи наводятся в обоих проводах одновременно и измеряя среднее в разных полярностях значения наводок становятся взаимно противоположны и обнуляют друг друга. Это значительно повышает помехоустойчивость и точность измерений. [[Файл:Pol.png|без|мини|572x572пкс|Пример того, как измерение сопротивления в разной полярности позволяет удалить наводки от электромагнитных шумов]]</blockquote> | |||
=== Установка контрольных точек === | |||
Контрольные точки представляют из себя сохраненные значение даты и времени с описанием того, в каком калибровочном растворе лежал электрод в это время и позволяющие оценить правильность работы расчетной модели калибровки и проверить качество самих калибровочных растворов. | |||
Заполняем даты для '''EC_date1, EC_date2, EC_date3''' | |||
===== как это настраивается ===== | |||
* Мы положили электрод в калибровочный раствор с ЕС = 3.888 мСм/см изготовленный путем растворения 2 грамма пищевой соли в литре воды и примерно 10:30 значения стабилизировались[[Файл:Eck4.png|мини|без|пример заполнения контрольной точки]] | |||
* Задаем дату и время момента, когда значение максимально стабилизировалось и узнаем значение R2 в этот момент, которое нам далее потребуется для калибровки ЕС. | |||
* Повторяем для всех трех калибровочных растворов. | |||
При указании времени контрольной точки происходит определение расчетного значения R2 и ЕС в этот момент. | |||
[[Файл:Eck5.png|мини|524x524пкс|Пример отображения контрольных точек до момента, когда калибровка завершена. Видны несоответствия ожидаемого и полученного значения, что говорит о необходимости выполнения калибровки.|без]]<blockquote> | |||
Контрольные точки | |||
* показывают правильность калибровки, и демонстрируют то насколько ожидание отличается от реальности. Если изменить параметры, то контрольные точки покажут расхождение. | |||
* позволяют оценить, как давно выполнялась калибровка | |||
* позволяют более точно задавать значения R2 с учетом изменений температурной компенсации а так же проверить верность изготовления самих калибровочных растворов. | |||
Так как калибровка осуществляется по двум точкам, а калибровочных растворов обычно 3 мы можем оценить, насколько верно изготовлены эти растворы. Если все контрольные точки сходятся то и растворы приготовлены верно и <u>качеству измерений можно доверять</u>.</blockquote> | |||
''Надо понимать, что всегда можно идеально свести две точки на любых двух неправильных растворах но не 3 сразу!'' | |||
=== Установка точек калибровки EC === | |||
Калибровка ЕС осуществляется по двум точкам. Мы указываем значение электропроводности и соответствующее ему значение R2 | |||
[[Файл:Screenshot 2023-05-19 at 16-04-02 Eck6.png (Изображение PNG 1222 × 1078 пикселей).png|без|мини|447x447пкс|Пример калибровки ЕС по значению R2]] | |||
Начальные значения R2 удобно брать из контрольных точек для нужного момента калибровки. | |||
Надо понимать, что температура сильно влияет на реальную электропроводность, а ЕС является приведенной к 25 градусам электропроводностью. Это значит, что фактическое соответствие R2 и ЕС всегда будет отличаться, если температура не соответствует 25 градусов и желательно вручную менять значения EC_val до тех пор пока не будет полного или приемлемого соответствия контрольным точкам. | |||
== Температурная компенсация == | |||
=== Теория === | |||
Температурная компенсация очень важный но при этом наиболее сложный момент во всей концепции измерения ЕС. | |||
Дело в том, что значение электропроводности помимо концентрации солей довольно сильно зависит от температуры раствора и в среднем влияние температуры на показания EC составляет от 1% до 3% на каждый градус температуры. Все усугубляется тем, что температурное влияние зависит от конкретного состава раствора но эта зависимость настолько сложная, что учитывать ее математически не представляется возможным, да и о знании точного текущего состава раствора говорить не приходится. | |||
А значит почти единственный вариант подобрать значение коэффициента термокомпенсации kT можно лишь отслеживанием изменений при нагреве и охлаждении раствора, что удобно делать наблюдая за совместными графиками ЕС с компенсацией и ЕС без термокомпенсации, а также температурой раствора. | |||
=== Практика === | |||
Для управления термокомпенсацией ЕС используется коэффициент '''tK'''. Для начальных измерений значение задается равным 0.02 как наиболее среднестатистическое, что означает 2% на 1 градус температуры. Чем раствор горячее тем выше его фактический ЕС и тем сильнее надо его занижать для приведения к 25 стандартным градусам. | |||
Уточняем калибровку и термокомпенсацию по прошествии первой недели после смены раствора на новый профиль. | |||
Смотрим совместные графики ЕС с компенсацией и без и подбираем значение '''tK''' так, чтобы линия ЕС визуально перестала коррелировать с температурой. Обычно становясь более ровной линией. | |||
[[Файл:Screenshot 2023-05-19 at 16-54-40 WEGA Кухня-окно.png|без|мини]] | |||
После того, как корреляция убрана, необходимо вновь поработать с калибровочными значениями ЕС так, что-бы значния в контрольных точках стали снова соответствовать фактическим на момент калибровки. | |||