Nové senzory koncentrace chlóru a výšky hladiny na veletrhu AMPER 2010
U příležitosti právě probíhajícího veletrhu AMPER 2010 přinášíme některé zajímavé novinky z oboru elektrotechnika.
Stanovení koncentrace chlóru má mimořádný význam pro kontrolu kvality vody a přináší významné informace také v procesu čištění odpadových vod.
Obr. 1 Ampérometrický měřicí řetězec a V-A charakteristika I = f(U,c)
(ME - pracovní elektroda, SE - referenční elektroda, c - koncentrace)
Nové metody měření koncentrace chlóru jsou založeny na použití elektrochemických senzorů, v nichž se měří proud protékající mezi dvěma elektrodami ponořenými do měřeného roztoku. Jde tedy o ampérometrický senzor schematicky znázorněný na obr. 1. Jedna z elektrod (pracovní) je polarizovatelná (např. z Pt, Au), druhá elektroda (referenční, anoda) je nepolarizovatelná (Pb, Ag/AgCl, Zn aj.). Jsou-li elektrody ponořené do roztoku obsahujícího analyzovanou látku, vytvoří se na rozhraní roztoku a pracovní elektrody tzv. depolarizátor.
Při měření volt-ampérové charakteristiky I = f(U,c) dochází po přiložení stejnosměrného napětí U k polarizaci měřicí elektrody (tj. vzniká napětí na rozhraní elektroda-roztok) a obvodem elektrod prakticky neprotéká proud. Při zvětšování přiloženého napětí U se po překonání energetické bariéry elektroda/roztok začne projevovat difuze částic depolarizátoru (iontů měřených prvků), vzniká difuzní vrstva s proměnným gradientem koncentrace a proud obvodem narůstá (obr. 1).
Při dalším zvyšování napětí se na V-A charakteristice objeví úsek ("plateau"), v němž proud nezávisí na napětí (P). V tomto úseku se všechny částice přivedené na povrch elektrody již stačí transformovat na depolarizátor. Příslušná hodnota proudu odpovídající plateau je difuzní proud ID a odpovídá koncentraci příslušné složky analyzované látky ci. Hodnota tzv. půlvlnného potenciálu E1/2 je určena druhem analyzované látky. Chování ampérometrických senzorů je obdobné jako u známé metody polarografické analýzy.
Na ampérometrickém principu je založen senzor Chlormax CCS142D, vyvinutý a dodávaný společností Endress - Hauser. Výstupní signál senzoru je v převodníku CM330 číslicově zpracován a celé elektrochemické měřicí zařízení splňuje podmínky, stanovené v USA vládní agenturou Enviromental Protection Agency (metoda EPA 334.0).
Novinky z oblasti měření výšky hladiny na veletrhu AMPER 2010
Z celého spektra použitelných fyzikálních principů měření výšky hladiny, vhodných pro technická zařízení budov v širším slova smyslu, se v poslední době zaměřují výrobci na jednoduché dvoustavové senzory malých rozměrů nebo na inteligentní senzory na ultrazvukovém principu.
Do rodiny jednoduchých dvoustavových senzorů hladiny patří nové produkty senzorů s plovákem nesoucím permanentní magnet, jehož poloha je detekována miniaturním jazýčkovým relé. Na boku nádoby umístěné relé spíná bezpečně na vzdálenost 6 mm od magnetu. Velkou předností je krajní jednoduchost, miniaturní rozměry a provoz bez napájecího zdroje.
Na opačné straně z hlediska složitosti a funkčních možností stojí inteligentní ultrazvukový hladinoměr, řízený několika mikropočítači využívající komplexních metod číslicového zpracování signálu echa. Nový typ ultrazvukových hladinoměrů umožňuje vyloučit falešné odrazy od překážek v cestě ultrazvukového svazku zavedením funkce tzv. "prahové křivky", nebo naopak existenci odrazů od překážek ve stálé známé poloze využít pro účely kalibrace. Jiným dlouho očekávaným zdokonalením je zmenšení mrtvé doby, způsobené dozníváním vysílaného impulzu. Byl vyřešen způsob útlumu kmitů piezokeramického měniče po ukončení budícího impulzu.