Калибровка ЕС

Калибровка ЕС выполняется на стороне WEGA-SERVER в разделе ПАРАМЕТРЫ / КАЛИБРОВКА ЕС

Что необходимо

Перед калибровкой ЕС нам понадобится:

• Изготовить электрод и подключить его к WEGABOX
• Откалибровать датчик термокомпенсации
• 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

• 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 термокоменсации

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.

Для того, чтобы понять когда можно перейти к калибровке следующей точки, смотрим на график дожидаясь времени стабилизации измерений.

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

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 измерительным делителем напряжения

Тут видно, что значения RAW ацп пересекаются при значениях ЕС около 2 мСм/см

• Dr - значение максимальной дискретизации аналогового преобразователя контроллера и равно числу 2 в степени битности АЦП $2^{12}=4096$ (В ESP32 12 битный АЦП)

Выполняем сведение по графикам:

• 

  Примерный вид графика до сведения

• 

  Примерный вид графика после сведения

• 

  График поляризации после сведения графиков R2

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.

Пример того, как измерение сопротивления в разной полярности позволяет удалить наводки от электромагнитных шумов

Установка контрольных точек

Контрольные точки представляют из себя значение даты и времени с описанием. При указании времени контрольной точки происходит определение расчетного значения R2 и ЕС в этот момент.

например:

Мы положили электрод в калибровочный раствор но с ЕС = 2 мСм/см изготовленный путем растворения 1 грамма пищевой соли в литре воды.

Задаем дату и время момента, когда значение максимально стабилизировалось и узнаем значение R2 в этот момент, которое нам далее потребуется для калибровки ЕС.

Так делаем для всех трех калибровочных растворов.

Пример отображения контрольных точек до момента, когда калибровка завершена. Видны несоответствия ожидаемого и полученного значения, что говорит о необходимости выполнения калибровки.

Контрольные точки показывают правильность калибровки, и демонстрируют то насколько ожидание отличается от реальности. Надо понимать, что всегда можно идеально свести две точки но не 3

Контрольные точки 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 качеству измерений можно доверять.

Процесс калибровки делится на две составные физический процесс и программный.

Физич

• помещаем электрод EC по очереди в калибровочные растворы. Желательно делать это при стабильной температуре растворов близкой к 25 градусам. Смотрим на график показаний и дожидаемся, пока значения не стабилизируются
• Заполняем точки EC_date. Для этого вносим в каждую такую точку информацию о калибровочном растворе (состав и его ожидаемый ЕС) и время, когда электрод находился в этом растворе, а график уже был стабильным