DE2833405A1 - Redox-potential meter circuit - has measuring electrode and electrode head carrying reference electrode and has measuring transducer - Google Patents
Redox-potential meter circuit - has measuring electrode and electrode head carrying reference electrode and has measuring transducerInfo
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Abstract
Description
Redoxpotential-Meßgerät Redox potential measuring device
Die Erfindung betrifft ein Redoxpotential-Meßgerät mit einem eine Meßelektrode und eine Bezugselektrode tragenden Elektrodenkopf, einem mit den Elektroden des Elektrodenkopfs verbundenen Meßumformer und einem an den Meßumformer angeschlossenen Anzeigegerät.The invention relates to a redox potential measuring device with a Measuring electrode and an electrode head carrying a reference electrode, one with the electrodes the transducer connected to the electrode head and a transducer connected to the transducer Display device.
Derartige Meßgeräte sind bekannt. Ihre Wirkungsweise beruht darauf, daß die aus Metall bestehenden Elektroden bei Eintauchen in ein Medium, in welchem Redoxreaktionen ablaufen, Potentiale annehmen, deren Differenz mittels eines Spannungsmeßgeräts gemessen werden kann. Während sich in einfachen Fällen das Redoxpotential nach der Nernst'schen Formel berechnen lassen, kann es bei komplizierteren Redoxsystemen, insbesondere Redoxsystemen, in welchen mehrere Reaktionen nebeneinander ablaufen, lediglich gemessen werden. Die Kenntnis des Redoxpotentials ist beispielsweise von Bedeutung in der Thermochemie bei der Voraussage von Prozeßverläufen. Ein spezielles Einsatzgebiet findet die Redoxpotentialmessung bei der Beurteilung von Wasseraufbereitungsverfahren bzw. bei der Beurteilung der Wasserqualität von Schwimmbädern oder dergleichen.Such measuring devices are known. Their mode of action is based on that the electrodes made of metal when immersed in a medium in which Redox reactions take place, take on potentials, the difference between them using a voltmeter can be measured. While in simple cases the redox potential changes according to the Nernst's formula can be calculated, it can be in more complicated redox systems, especially redox systems in which several reactions take place side by side, can only be measured. The knowledge of the redox potential is for example of Meaning in the Thermochemistry in the prediction of process courses. Redox potential measurement is a special area of application in assessment of water treatment processes or when assessing the water quality of Swimming pools or the like.
Erfahrungsgemäß wirkt Wasser, dessen Redoxpotential größer als etwa 700 mV ist, bakterizid. Keime, die in derartiges Wasser eingebracht werden, werden in kürzester Zeit vernichtet.Experience has shown that water acts whose redox potential is greater than approximately 700 mV is bactericidal. Germs introduced into such water will be destroyed in a very short time.
Die Redoxpotentialmessung mit herkömmlichen Redoxpotential-Meßgeräten gestaltet sich jedoch schwierig, da die Eichung der Elektroden allenfalls mit Hilfe von Eichflüssigkeiten erfolgen kann, deren Redoxpotential bekannt ist. Das an den Elektroden gemessene Redoxpotential ist jedoch stark abhängig von der Größe und Beschaffenheit der Elektrodenoberfläche. Mechanische Beschädigung oder Verschmutzung der Elektrodenoberfläche ändert das zwischen den Elektroden meßbare Redoxpotential. Beim Messen des Redoxpotentials gasgesättigter Flüssigkeiten besetzen Gasblasen die Elektroden und verfälschen das Meßergebnis. Ein derartiges Problem tritt insbesondere bei der Überprüfung von Schwimmbädern oder bei Reaktionszellen auf, die nach dem Prinzip der anodischen Oxidation zur Wasserreinigung eingesetzt werden.Redox potential measurement with conventional redox potential measuring devices However, it turns out to be difficult, since the electrodes can only be calibrated with the aid calibration liquids whose redox potential is known. That to the Electrodes measured redox potential is strongly dependent on the size and Condition of the electrode surface. Mechanical damage or contamination of the electrode surface changes the redox potential that can be measured between the electrodes. When measuring the redox potential of gas-saturated liquids occupy gas bubbles the electrodes and falsify the measurement result. Such a problem occurs in particular when checking swimming pools or reaction cells that are after Principle of anodic oxidation can be used for water purification.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Redoxpotential-Meßgerät anzugeben, bei welchem Meßfehler, die sich aus einer Änderung der Elektrodenbeschaffenheit sich ergeben, ohne Verwendung eines Eichmediums erkannt werden können.The object of the invention is to provide a redox potential measuring device, at what measurement error resulting from a change in the properties of the electrodes result can be recognized without the use of a calibration medium.
Ausgehend von dem eingangs näher erläuterten Redoxpotential-Meßgerät wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Abstand und in fester Lage relativ zur Meßelektrode eine gegenüber der Meßelektrode elektrisch isolierte Zusatzelektrode an dem Elektrodenkopf angebracht ist und daß an die Zusatzelektrode und die Meßelektrode eine Steuerung angeschlossen ist, die auf Änderungen des elektrischen Leitwerts oder des elektrischen Widerstands zwischen der Zusatzelektrode und der Meßelektrode anspricht.Based on the redox potential measuring device explained in more detail at the beginning This object is achieved in that at a distance and in a fixed position relative to Measuring electrode an additional electrode that is electrically insulated from the measuring electrode is attached to the electrode head and that to the additional electrode and the measuring electrode a controller is connected that reacts to changes in the electrical conductance or the electrical resistance between the additional electrode and the measuring electrode appeals to.
Bei diesem Redoxpotential-Meßgerät wird davon ausgegangen, daß das gemessene Redoxpotential proportional zur Oberfläche der Meßelektrode ist. Die zur Messung des Redoxpotentials herangezogene Bezugselektrode ist in aller Regel geschützt an dem Meßkopf angebracht und taucht in ein Bezugsmedium, beispielsweise 3-molare KCL-Lösung. Ändert sich die Fläche der Meßelektrode aufgrund mechanischer Beschädigung oder teilweiser Abdeckung durch Ablagerungen, so ändert sich das gemessene Redoxpotential. Die Meßelektrode und die im Abstand davon isoliert am Elektrodenkopf angebrachte Zusatzelektrode tauchen gemeinsam in die Flüssigkeit ein, deren Redoxpotential bestimmt werden soll. Der elektrische Widerstand zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode ist ebenfalls eine Funktion der Fläche der Meßelektrode und der Zusatzelektrode. Der elektrische Widerstand ist in erster Näherung umgekehrt proportional zum Produkt aus der Leitfähigkeit der Lösung, in die die Elektroden tauchen und der Fläche der Elektroden. Ändert sich die Fläche, so ändert sich umgekehrt proportional der elektrische Widerstand. Der elektrische Widerstand zwischen der Zusatzelektrode und der Meßelektrode kann so als Maß für die Änderung des Redoxpotentials aufgrund einer Änderung der Oberfläche der Meßelektrode ausgenutzt werden. Die Messung des elektrischen Widerstands kann in herkömmlicher Weise erfolgen, beispielsweise dadurch, daß die Meßelektrode und die Zusatzelektrode mit einem Gleichstrom konstanter Amplitude beaufschlagt werden. Die Spannung zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode ist dann proportional dem Widerstand. Wird an die Meßelektrode und die Zusatzelektrode eine konstante Gleichspannung angelegt, so ist der im Stromkreis zwischen den Elektroden fließende Strom ein Maß für den elektrischen Leitwert, für welchen die vorstehenden Überlegungen ebenfalls entsprechend gelten.This redox potential measuring device is based on the assumption that the measured redox potential is proportional to the surface of the measuring electrode. The for The reference electrode used to measure the redox potential is usually protected attached to the measuring head and immersed in a reference medium, for example 3-molar KCL solution. If the area of the measuring electrode changes due to mechanical damage or partial coverage by deposits, the measured redox potential changes. The measuring electrode and the one that is insulated at a distance from it and is attached to the electrode head Additional electrodes are immersed together in the liquid, which determines its redox potential shall be. The electrical resistance between the measuring electrode and the additional electrode is also a function of the area of the measuring electrode and the additional electrode. As a first approximation, the electrical resistance is inversely proportional to the product from the conductivity of the solution in which the electrodes are immersed and the area of the Electrodes. If the area changes, the electrical changes inversely proportionally Resistance. The electrical resistance between the additional electrode and the measuring electrode can thus be used as a measure of the change in the redox potential due to a change in the Surface of the measuring electrode are used. The measurement of electrical resistance can be done in a conventional manner, for example in that the measuring electrode and a direct current of constant amplitude is applied to the additional electrode will. The voltage between the measuring electrode and the additional electrode is then proportional to the resistance. If the measuring electrode and the additional electrode a constant DC voltage is applied, it is in the circuit between the electrodes flowing current is a measure of the electrical conductance for which the above Considerations also apply accordingly.
An die Steuerung kann ein znzeigegerät angeschlossen sein, das lediglich anzuzeigen hat, daß sich der elektrische Widerstand bzw. der elektrische Leitwert zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode geändert hat, um den Benutzer darauf aufmerksam zu machen, daß ein neuer Abgleich aufgrund einer Änderung der effektiven Elektrodenfläche erforderlich ist.A display device can be connected to the controller, which only has to indicate that the electrical resistance or the electrical conductance between the measuring electrode and the additional electrode has changed, to make the user aware that a new adjustment is due to a Change of the effective electrode area is required.
Der Abgleich kann aber auch selbsttätig aufgrund der Widerstands- bzw. Leitwertmessung erfolgen. Hierzu kann die Steuerung an den Meßumformer angeschlossen sein, und zwar so, daß sie den Wert des anzuzeigenden Redoxpotentials mittels des Meßumformers mit zunehmendem Leitwert bzw. abnehmendem Widerstand verringert und mit abnehmendem Leitwert bzw. zunehmendem Widerstand erhöht.The adjustment can also take place automatically due to the resistance or conductance measurement. For this purpose, the control can be connected to the transmitter in such a way that it determines the value of the redox potential to be displayed by means of the Transmitter decreases with increasing conductance or decreasing resistance and increases with decreasing conductance or increasing resistance.
Der elektrische Widerstand (bzw. der Leitwert) zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode hängt von der Leitfähigkeit ab, in welche die Elektroden tauchen. Der elektrische Widerstand ist umgekehrt proportional zur Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Sofern die Leitfähigkeit Schwankungen unterworfen ist muß bei der Bestimmung des Eichfaktors die Leitfähigkeit mitberücksichtigt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist hierzu vorgesehen, daß an die Steuerung eine Leitfähigkeitsmeßeinrichtung angeschlossen ist und daß die Steuerung den Wert des anzuzeigenden Redoxpotentials abhängig vom Verhältnis des zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode gemessenen Leitwerts und der von der Leitfähigkeitsmeßeinrichtung gemessenen Leitfähigkeit oder abhängig vom inversen Produkt aus dem gemessenen Widerstand und der gemessenen Leitfähigkeit ändert.The electrical resistance (or conductance) between the measuring electrode and the additional electrode depends on the conductivity in which the electrodes dive. The electrical resistance is inversely proportional to the conductivity the liquid. If the conductivity is subject to fluctuations, the Determination of the calibration factor, the conductivity must also be taken into account. In a In the preferred embodiment, it is provided for this purpose that a conductivity measuring device is connected to the controller is connected and that the controller reads the value of the redox potential to be displayed depending on the ratio of the measured between the measuring electrode and the additional electrode Conductivity and the conductivity measured by the conductivity measuring device or depending on the inverse product of the measured resistance and the measured Conductivity changes.
Für eine exakte Messung des Widerstands bzw. des Leitwerts zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode kommt es darauf an, daß diese Elektroden ein möglichst gleichbleibendes Flächenverhältnis haben und sich elektrochemisch indifferent verhalten.For an exact measurement of the resistance or the conductance between of the measuring electrode and the additional electrode, it is important that these electrodes have an area ratio that is as constant as possible and are electrochemical behave indifferently.
Insbesondere soll das Ruhepotential zwischen diesen beiden Elektroden, d. h. die im Leerlauf zwischen diesen beiden Elektroden sich einstellende Potentialdifferenz, Null sein.In particular, the rest potential between these two electrodes should d. H. the potential difference between these two electrodes when idling, Be zero.
Ein von Null verschiedenes Ruhepotential kann sich aus einer unterschiedlichen Verschmutzung der beiden Elektroden oder aber einer Polarisierung dieser Elektroden ergeben. Um dem entgegen- zuwirken und damit die Meßgenauigkeit der Widerstands- bzw.A resting potential different from zero can result from a different Soiling of the two electrodes or polarization of these electrodes result. In order to counter to act and thus the measurement accuracy the resistance or
Leitwertbestimmung zu gewährleisten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Meßelektrode und die Zusatzelektrode aus dem gleichen Material, vorzugsweise Platin, bestehen und daß die Steuereinrichtung periodisch das Leerlaufpotential (Ruhepotential) zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode mißt und bei von Null verschiedenem Leerlaufpotential zur Kompensation die Elektroden mit einer in Gegenrichtung polarisierenden Spannung beaufschlägt. Die Elektroden können hierbei mit wechselnder Polarisierungsspannung beaufschlagt werden.To ensure conductance determination is in a preferred embodiment it is provided that the measuring electrode and the additional electrode are made of the same material, preferably platinum, and that the control device periodically adjusts the open circuit potential (Rest potential) between the measuring electrode and the additional electrode measures and at from Zero different open circuit potential to compensate the electrodes with an in Opposite direction polarizing voltage applied. The electrodes can do this alternating polarization voltage are applied.
Daneben können die Elektroden mechanisch gereinigt werden, um Ablagerungen an den Elektrodenflächen zu entfernen, die die Elektrodenflächen verändern würden. Die Reinigung erfolgt vorzugsweise mittels einer von der Steuerung periodisch eingeschalteten Reinigungseinrichtung. Die Reinigung kann elektrisch erfolgen, beispielsweise indem die Steuerung eine Stromquelle an die Meßelektrode und die Zusatzelektrode anschließt und gegebenenfalls die Polarität der Stromquelle periodisch ändert. Die Reinigungseinrichtung kann aber auch als Ultraschallschwinger ausgebildet sein, welcher entweder den gesamten .Elektrodenkopf in Schwingungen versetzt oder aber lediglich die Meßelektrode und gegebenenfalls die Zusatzelektrode mit Ultraschallschwingungen anstrahlt.In addition, the electrodes can be cleaned mechanically to remove deposits on the electrode surfaces that would change the electrode surfaces. The cleaning is preferably carried out by means of a device that is switched on periodically by the control system Cleaning facility. The cleaning can be done electrically, for example by the controller connects a power source to the measuring electrode and the additional electrode and periodically changes the polarity of the power source if necessary. The cleaning facility but can also be designed as an ultrasonic transducer, which either the entire .Electrode head set in vibration or only the measuring electrode and if necessary, irradiates the additional electrode with ultrasonic vibrations.
Der Betrieb des Redoxpotential-Meßgeräts läßt sich problemlos automatisieren, vorzugsweise in der Weise, daß die Steuerung periodisch abwechselnd auf eine Meßphase jeweils eine Reinigungsphase und eine Rontrol- und Abgleichphase folgen läßt. In der Meßphase wird das Redoxpotential zwischen der Bezugselektrode und der Meßelektrode bestimmt. In der Reinigungsphase werden die Meßelektrode und die Zusatzelektrode von mechanischen Anlagerungen befreit, während in der Rontroll-und Abgleichphase das Ruhepotential zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode auf Null gebracht und der Widerstand zwischen der Meßelektrode und der Zusatzelektrode zum Abgleich des Meßumformers für eine nachfolgende Meßphase gemessen wird.The operation of the redox potential measuring device can be automated without any problems, preferably in such a way that the control periodically alternates on a measuring phase each can be followed by a cleaning phase and a control and adjustment phase. In the measuring phase becomes the redox potential between the reference electrode and the measuring electrode certainly. In the cleaning phase, the measuring electrode and the additional electrode freed from mechanical deposits while in the control and adjustment phase the rest potential between the measuring electrode and the additional electrode brought to zero and the resistance between the measuring electrode and the additional electrode to adjust the transmitter for a subsequent measuring phase.
In einer bevorzugten Ausführungsform umgibt die Zusatzelektrode die Meßelektrode, so daß die Meßelektrode durch die Zusatzelektrode geschützt ist. Um die Zusatzelektrode bei Beschädigung gegebenenfalls auswechseln zu können, ist sie bevorzugt auswechselbar an dem Meßkopf gehalten.In a preferred embodiment, the additional electrode surrounds the Measuring electrode, so that the measuring electrode is protected by the additional electrode. Around It is essential to be able to replace the additional electrode if it is damaged preferably held interchangeably on the measuring head.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Elektrodenkopfs für ein Redoxpotential-Meßgerät; Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Redoxpotential-Meßgeräts und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Elektrodenkopfs.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to drawings will. 1 shows a first exemplary embodiment of an electrode head for a redox potential meter; 2 shows a schematic block diagram of a redox potential measuring device and FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of an electrode head.
Der in Fig. 1 dargestellte Elektrodenkopf 1 trägt an einer Halterung 3 eine Glasküvette 5. Das bodenseitige Ende der Küvette 5 ist verjüngt und trägt eine ringförmige Platin-Meßelektrode 7. Das der Meßelektrode 7 axial gegenüberliegende Ende der Küvette 5 ist mit einem abnehmbaren Verschluß 9 abgedichtet. Das Innere der Küvette ist mit einem Bezugsmedium, beispielsweise 3-molarer KCL, gefüllt, in das eine an dem Verschluß 9 gehaltene Bezugselektrode 11 eintaucht. Um den Ladungsaustausch der Redoxreaktion zwischen der Bezugselektrode 11 und der Meßelektrode 7 zu ermöglichen, ist ein Teil der Wand der Küvette 5 durch ein Diaphragma 13 ersetzt. Die Meßelektrode 7 und die Bezugselektrode 11 sind mit Anschlüssen 15, 17 versehen, an die, wie noch untenstehend erläutert wird, ein Spannungsmeßgerät angeschlossen wird, welches das beim Eintauchen des Elektrodenkopfs 1 in das Redoxmedium das Redoxpotential zwischen den Anschlüssen 15, 17 mißt.The electrode head 1 shown in Fig. 1 carries on a holder 3 a glass cuvette 5. The bottom end of the cuvette 5 is tapered and carries an annular platinum measuring electrode 7. That of the measuring electrode 7 axially opposite The end of the cuvette 5 is sealed with a removable closure 9. The inner the cuvette is filled with a reference medium, for example 3-molar KCL, in a reference electrode 11 held on the shutter 9 is immersed. To the charge exchange to enable the redox reaction between the reference electrode 11 and the measuring electrode 7, part of the wall of the cuvette 5 is replaced by a diaphragm 13. The measuring electrode 7 and the reference electrode 11 are provided with connections 15, 17 to which, as still is explained below, a voltmeter is connected, which the when immersed of the electrode head 1 in the redox medium the redox potential between the terminals 15, 17 measures.
Das gemessene Redoxpotential ist abhängig von der Fläche und der Oberflächenbeschaffenheit der Meßelektrode 7. Während die Bezugselektrode 11 geschützt innerhalb der Küvette untergebracht ist, können sich an der Meßelektrode 7 beispielsweise Gasblasen oder Verunreinigungen ablagern, die die wirksame Fläche der Meßelektrode 7 verkleinern und damit das Meßergebnis verfälschen würden. Der Elektrodenkopf 1 kann zwar mit Hilfe spezieller Eichmedien geeicht werden, doch können derartige, zu Meßfehlern führende Ablagerungen bereits nach relativ kurzer Meßzeit auftreten, so daß ein ständiger Neuabgleich des Elektrodenkopfs erforderlich wäre, was die Messung des Redoxpotentials ziemlich langwierig und ungenau gestaltet.The measured redox potential depends on the area and the nature of the surface the measuring electrode 7. While the reference electrode 11 is protected within the cuvette is housed, can be on the measuring electrode 7, for example, gas bubbles or Deposit impurities which reduce the effective area of the measuring electrode 7 and thus falsify the measurement result. The electrode head 1 can with Can be calibrated with the help of special calibration media, but such media can lead to measurement errors leading deposits occur after a relatively short measuring time, so that a Constant readjustment of the electrode head would be necessary, which would result in the measurement of the Redox potential designed rather lengthy and imprecisely.
Um Änderungen der effektiven Fläche der Meßelektrode 7 erfassen zu können, ist an der Halterung 3 gegenüber der Meßelektrode 7 elektrisch isoliert eine ringförmige Zusatzelektrode 19 angebracht, die die Meßelektrode 7 gleichachsig umgibt. Die Zusatzelektrode 19 besteht ebenfalls aus Platin und weist einen Anschluß 21 auf. Der zwischen den Anschlüssen 15 und 21 der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 bei in die Redoxlösung eingetauchtem Elektrodenkopf 1 meßbare elektrische Widerstand ist umgekehrt proportional zur Fläche der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19. Ändert sich der elektrische Widerstand zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19, so ist dies gleichbedeutend mit einer Änderung der effektiven Fläche der Meßelektrode 7 und damit einer Änderung des gemessenen Redoxpotentials. Die Änderung des gemessenen Widerstands kann als Indikator dafür herangezogen werden, daß ein Neuabgleich erforderlich ist.In order to detect changes in the effective area of the measuring electrode 7 is electrically isolated from the measuring electrode 7 on the holder 3 an annular additional electrode 19 attached, which the measuring electrode 7 is equiaxed surrounds. The additional electrode 19 is also made of platinum and has a connection 21 on. The one between the terminals 15 and 21 of the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 with the electrode head 1 immersed in the redox solution, measurable electrical resistance is inversely proportional to the area of the measuring electrode 7 and the additional electrode 19. If the electrical resistance between the measuring electrode 7 and the additional electrode changes 19, this is equivalent to a change in the effective area of the measuring electrode 7 and thus a change in the measured redox potential. The change in the measured Resistance can be used as an indicator that a readjustment is required is.
Der elektrische Widerstand zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 ist darüberhinaus umgekehrt proportional zur elektrischen Leitfähigkeit des Redoxmediums. Um diesen Einfluß erfassen zu können, sind an der Halterung 3 im Bereich der Meßelektrode 7 zwei Elektroden eines Leitfähigkeitsmeßfühlers 23 angebracht. Als Maß für einen erforderlich werdenden Neuabgleich dient das Produkt des zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 gemessenen elektrischen Widerstands und der vom Meßfühler 23 gemessenen elektrischen Leitfähigkeit des Redoxmediums. Wird der elektrische Leitwert zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 gemessen, so dient als Indikator eine Änderung des Verhältnisses der vom Meßfühler 23 gemessenen Leitfähigkeit und des zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 gemessenen Leitwerts.The electrical resistance between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 is also inversely proportional for electrical conductivity of the redox medium. In order to be able to detect this influence, 3 two electrodes of a conductivity sensor 23 in the area of the measuring electrode 7 appropriate. The product is used as a measure of any necessary readjustment of the measured between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 electrical Resistance and the electrical conductivity of the redox medium measured by the sensor 23. The electrical conductance between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 measured, a change in the ratio of the sensor serves as an indicator 23 measured conductivity and between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 measured conductance.
Der zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 gemessene elektrische Widerstand (bzw. Leitwert) kann unmittelbar zum selbsttätigen Abgleich des Redoxpotential-Meßgeräts herangezogen werden. Das Blockschaltbild einer hierfür geeigneten Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Die Meßelektrode 7 und die Bezugselektrode 11 sind über einen Multiplexer 25 an einen steuerbaren Meßumformer 27, beispielsweise einen Spannungsverstärker mit steuerbarer Verstärkung, angeschlossen, der ein das Redoxpotential anzeigendes Anzeigegerät 29 speist. An den Multiplexer 25 ist darüberhinaus die Zusatzelektrode 19 angeschlossen. Der Multiplexer 25 wird von einem Taktgeber 31 periodisch geschaltet und zwar so, daß die Meßelektrode 7 entweder zusammen mit der Bezugselektrode 11 an den Meßumformer 27 angeschlossen ist, oder zusammen mit der Zusatzelektrode 19 mit einer Steuerung 33 verbunden ist, die, ebenfalls im Takt des Taktgebers 31 den elektrischen Widerstand zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 mißt. Die Messung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Steuerung 33 eine Konstantstromquelle enthält, welche die Meßelektrode 7 und die Zusatzelektrode 19 mit einem konstanten Strom beaufschlagt und die Spannung zwischen diesen beiden Elektroden mißt. Die Spannung ist ein Maß für den elektri- schen Widerstand. Zur Messung des Leitwerts können die beiden Elektroden mit einer konstanten Gleichspannung beaufschlagt werden.The measured between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 electrical resistance (or conductance) can be used directly for automatic adjustment of the redox potential measuring device. The block diagram for this suitable circuit is shown in FIG. The measuring electrode 7 and the reference electrode 11 are via a multiplexer 25 to a controllable transducer 27, for example a voltage amplifier with controllable gain, connected to a das Redox potential indicating display device 29 feeds. In addition, it is connected to the multiplexer 25 the additional electrode 19 is connected. The multiplexer 25 is controlled by a clock 31 switched periodically in such a way that the measuring electrode 7 either together with the reference electrode 11 is connected to the transducer 27, or together with the additional electrode 19 is connected to a controller 33, which, also in time of the clock 31 the electrical resistance between the measuring electrode 7 and the Additional electrode 19 measures. The measurement can take place, for example, that the Controller 33 contains a constant current source, which the measuring electrode 7 and the Additional electrode 19 applied with a constant current and the voltage between measures these two electrodes. The voltage is a measure of the electrical ting Resistance. To measure the conductance, the two electrodes can be connected to a constant DC voltage are applied.
Der hierbei fließende Strom ist ein Maß für den elektrischen Leitwert. Der Leitfähigkeitsmeßfühler 23 ist ebenfalls an die Steuerung 33 angeschlossen. Die Steuerung 33 enthält einen Multiplikator, der das Produkt aus dem gemessenen Widerstand und der gemessenen Leitfähigkeit bildet. Das Produkt stellt einen Eichfaktor dar, mit welchem das gemessene Redoxpotential zu multiplizieren ist, um trotz effektiver Flächenänderung der Meßelektrode 7 das richtige Redoxpotential an dem Anzeigegerät 29 anzeigen zu können. Die Steuerung 33 ändert hierzu die Verstärkung des steuerbaren Meßumformers 27 entsprechend dem Produkt aus gemessener Leitfähigkeit und gemessenem Widerstand.The current flowing here is a measure of the electrical conductance. The conductivity sensor 23 is also connected to the controller 33. The controller 33 contains a multiplier, which is the product of the measured Resistance and the measured conductivity. The product represents a calibration factor represents by which the measured redox potential is to be multiplied in order to be more effective Area change of the measuring electrode 7 the correct redox potential on the display device 29 to be able to display. To this end, the controller 33 changes the gain of the controllable Transmitter 27 corresponding to the product of measured conductivity and measured Resistance.
Wird der Leitwert zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 gemessen, so ändert die Steuerung 33 die Verstärkung des Meßumformers 27 entsprechend dem Verhältnis von gemessener Leitfähigkeit zu gemessenem Leitwert.Becomes the conductance between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 measured, the controller 33 changes the gain of the transducer 27 accordingly the ratio of the measured conductivity to the measured conductance.
Der vorstehend erläuterte selbsttätige Abgleich des Redoxpotential-Meßgeräts ist umso genauer, je genauer die Messung des elektrischen Widerstand zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 erfolgt. An die Steuerung 33 ist deshalb eine Reinigungseinrichtung angeschlossen, bei der es sich, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, um einen Ultraschallgeber 35 handeln kann. Der Ultraschallgeber 35 ist, wie Fig. 1 zeigt, auf die Halterung 3 aufgesetzt und versetzt über die Halterung 3 die Meßelektrode 7 und die Zusatzelektrode 19 in Schwingungen, durch die diese Elektroden gereinigt, insbesondere von abgelagerten Verunreinigungen und angelagerten Gasbläschen befreit werden. Die Reinigungsphase geht der Abgleichphase, bei welcher der elektrische Widerstand gemessen wird und der Meßumformer 27 eingestellt Wird, voraus. Die Steuerung 33 kann darüberhinaus das Ruhepotential zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 messen und an diese beiden Elektroden eine in Gegenrichtung polarisierende Spannung anlegen, sofern das Ruhepotential von Null abweichen sollte. Auf diese Weise können Polarisationseffekte an den beiden Elektroden aufgehoben werden und so vor der Messung des elektrischen Widerstands die beiden Elektroden elektrochemisch neutralisiert werden. Die Reinigung-Regenerations- und Meßphasen können im Takt des Taktgebers 31 nacheinander selbsttätig durchlaufen werden.The automatic adjustment of the redox potential measuring device explained above is the more accurate, the more accurate the measurement of the electrical resistance between the Measuring electrode 7 and the additional electrode 19 takes place. The controller 33 is therefore a cleaning device connected, in which it is, as in FIGS. 1 and 2, an ultrasonic transducer 35 may be involved. The ultrasonic transducer 35 is, as Fig. 1 shows, placed on the bracket 3 and offset over the bracket 3 the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 in vibrations through which these Electrodes cleaned, especially from deposited impurities and accumulated Gas bubbles are released. The cleaning phase goes to the adjustment phase in which the electrical resistance is measured and the transducer 27 is set, in advance. The controller 33 can also control the rest potential between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 and measure one in the opposite direction on these two electrodes Apply polarizing voltage if the rest potential should deviate from zero. In this way can polarization effects on the two electrodes are canceled and so before the measurement of the electrical resistance the two Electrodes are electrochemically neutralized. The purification, regeneration and Measurement phases can run through automatically one after the other in time with the clock generator 31 will.
Der Ultraschallgeber 35 kann entfallen, wenn die Steuerung 33 eine Stromquelle aufweist, die die Elektroden 7, 19 mit einem in Gegenrichtung polarisierenden Strom beaufschlägt. Bei diesem Strom kann es sich um Wechselstrom handeln.The ultrasonic transducer 35 can be omitted if the controller 33 has a Has power source which the electrodes 7, 19 with a polarizing in the opposite direction Applied current. This current can be alternating current.
Die Steuerung 33 steuert das Redoxpotential-Meßgerät selbsttätig in der Weise, daß periodisch abwechselnd auf eine Meßphase, in welcher das Redoxpotential gemessen wird, jeweils eine Reinigungsphase und eine Kontroll- und Abgleichphase folgt.The controller 33 automatically controls the redox potential measuring device the way that periodically alternating on a measuring phase in which the redox potential is measured, a cleaning phase and a control and adjustment phase follows.
In der Reinigungsphase werden die Meßelektrode 7 und die Zusatzelektrode 19 mittels der Reinigungseinrichtung, beispielsweise des Ultraschallgebers 35, von mechanischen Anlagerungen befreit, während in der Kontrol- und Abgleichphase das Ruhepotential zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 auf Null gebracht und der Widerstand zwischen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 zum Abgleich des Meßumformers 27 für eine nachfolgende Meßphase gemessen und der Meßumformer 27 dementsprechend eingestellt wird. Ist die Reinigungseinrichtung als Ultraschallgeber ausgebildet, so liegt das Taktverhältnis zwischen Meßphase einerseits und Reinigungsphase mit Kontroll- und Abgleichphase andererseits vorzugsweise bei etwa lo:1. Erfolgt die Reinigung durch Beaufschlagen der Meßelektrode 7 und der Zusatzelektrode 19 mit Strom, so liegt das Taktverhältnis zwischen der Meßphase einerseits und der Reinigungsphase mit Kontroll-und Abgleichphase andererseits vorzugsweise zwischen 1:1 und 2:1.In the cleaning phase, the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 by means of the cleaning device, for example the ultrasonic transducer 35, from mechanical deposits are freed, while in the control and adjustment phase the Rest potential between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 brought to zero and the resistance between the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 for adjustment of the transducer 27 measured for a subsequent measuring phase and the transducer 27 is adjusted accordingly. Is the cleaning device as an ultrasonic transmitter formed, so is the cycle ratio between the measurement phase on the one hand and cleaning phase with control and adjustment phase, on the other hand, preferably at about lo: 1. He follows cleaning by applying pressure to the measuring electrode 7 and the additional electrode 19 with current, the cycle ratio is between the measurement phase on the one hand and the Cleaning phase with control and adjustment phase on the other hand, preferably between 1: 1 and 2: 1.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Elektrodenkopfs.Fig. 3 shows another embodiment of an electrode head.
Teile, die bereits im Zusammenhang mit dem Elektrodenkopf nach Fig. 1 erläutert wurden, sind mit um die Zahl loo erhöhten Bezugszahlen bezeichnet, wobei auf die Erläuterungen zu diesem Ausführungsbeispiel verwiesen wird.Parts that have already been used in connection with the electrode head according to Fig. 1 are with reference numbers increased by the number 100 designated, reference is made to the explanations relating to this exemplary embodiment.
Der Elektrodenkopf lol weist eine Halterung 103 auf, an der wiederum eine Küvette 105 angebracht ist, die an ihrem geschlossenen Ende eine ringförmige Meßelektrode 107 trägt. An einem vor die Meßelektrode 107 greifenden Arm 137 der Halterung 103 ist der Meßelektrode 107 gegenüberliegend eine -scheibenförmige Zusatzelektrode 119 angebracht. Ein Leitfähigkeitsmeßfühler 123 mißt die elektrische Leitfähigkeit des Redoxmediums zwischen der Meßelektrode 107 und der Zusatzelektrode 119. An dem Arm 137 ist darüberhinaus ein Ultraschallgeber 135 angebracht, der die Meßelektrode 127, die Zusatzelektrode 119 und die Elektroden des Meßfühlers 123 durch das Redoxmedium hindurchgerichtet mit Ultraschall beaufschlägt. Der Elektrodenkopf lol kann in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 2 betrieben werden.The electrode head lol has a holder 103 on which in turn a cuvette 105 is attached, which at its closed end is an annular Measuring electrode 107 carries. On an arm 137 reaching in front of the measuring electrode 107 Holder 103 is the measuring electrode 107 opposite a -disc-shaped additional electrode 119 attached. A conductivity sensor 123 measures electrical conductivity of the redox medium between the measuring electrode 107 and the additional electrode 119. On the Arm 137 is also attached to an ultrasonic transducer 135, which the measuring electrode 127, the additional electrode 119 and the electrodes of the sensor 123 through the redox medium directed through is applied with ultrasound. The electrode head lol can be connected can be operated with the circuit of FIG.
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1978
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| WO2017217999A1 (en) * | 2016-06-16 | 2017-12-21 | Hach Company | Chlorine, oxidation - reduction potential (orp), and ph measurement |
| CN109477811A (en) * | 2016-06-16 | 2019-03-15 | 哈希公司 | Chlorine, oxidation-reduction potential (ORP) and PH measure probe |
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