Anleitung für pH-Meter (wenn's einer mal braucht)

[michl75]

Hallo, ich hab einfach mal die Anleitung zu dem pH-Meter in der Version 0-5V mit Google übersetzt und zusammengestellt.

Sollte einer mal auhc sowas "basteln", hat er diese hier gleich parat und muss ned lange Googeln.

Ich werde nachher noch was dazuschreiben und ebenfalls das Script zur Umrechnung auf den pH-Wert ergänzen.

Hier mal die Anleitung vom Modul mit Ausgang 0 bis 5 Volt:
Dieses Teil: https://www.amazon.de/gp/product/B0799BXMVJ/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o03_s00?ie=UTF8&psc=1
Anleitung Messsonde neus pH-Meter Deutsch.pdf

Hier die "Verständnis-Berechnung" Volt / mV (bei anderem Modul) auf pH-Wert:
pH-Modul-Berechnung Volt-mV auf pH.xlsx

Hier das Blockly zur Berechnung des pH-Wertes auf Basis eines 0-5Volt Moduls:

Hier werden 10 Werte gesammelt um den Wert stabiler zu machen, eigentlich nur ein Durchschnitt ... Gemessen wird alle 60 Sekunden = also wird alle 10 Min der pH-Wert berechnet. Sollte ausreichend sein.... (= alle 60 Sekunden ein Messwert, addiert 10 x, dann geteilt durch 10...)
Mein Mako hat das ganze... Die Messungen sind nur stabil, wenn das Wasser stehend/ruhig ist! Sobald das Wasser in Bewegung kommt, wird der Wert instabil und schwankt teilweise deutlich. Wenn wie bei mir, noch Verunreinigungen im Wasser sind = Teich, dann können sogar gravierende Schwankungen entstehen. Entgegenwirken kann man da mit einer Art Schutzhülse. Hier kann man z.B. ein 40er oder 50er HT-Rohr Verwenden und auf eine Länge von 20-25 cm schneden. Ca. 5 cm oberhalb der Messspitze rings herum Löcher bohren (in die Schutzhülse, nicht in die Messsonde!), dazu habe ich einen 8er Bohrer verwendet mit Lochabsand von 2-3 cm. Damit ist dennoch ein Wasseraustausch möglich, aber die Sonde wird nicht mehr so "angespült" und die Werte stabilisieren sich.

Hier das Blockly für das pH-Modul mit -414,12 bis +414,12 mV:

Hierbei wird der Wert einfach so alle 180 Sek. übertragen und berechnet. Eingestellt im ESPeasy.

Dann hier mal der Aufbau, wie ich das "zusammengeschustert" habe... (auch mit viel Hilfe hier aus Forum):

• ESP82166, angeschlossen an USB Stromversorgung
• ADS1115, angeschlossen mit 3.3V direkt auf ESP8266
• pH-Modul, angeschlossen auf 5V direkt auf ESP8266 (In der Anleitung steht, am besten eigentes Netzteil das auch wirklch 5V schafft, dann auch Messgenauigkeit besser - gehe davon aus, dass über ESP8266 - 5V Ausgang auch schwankungen vorhanden sind - oder das teil träge ist = schwankende Messwerte)
  Weiterhin dann am pH-Modul beide GND gebrückt (ob das eine gute Idee war weis ich noch nicht, da immer wieder geschrieben wird, dass es ein GND-Rauschen geben kann - was auch das Messergebnis "verwackeln" kann...
  GND vom pH-Modul dann auch auf ESP gelegt (zusammen mit ADS1115 GND)
  Dann Signalausgang von pH-Modul auf A0 des ADS1115 gelegt
• dann im ESP folgende Einstellungen vorgenommen, Gain 6.144V - wegen 5 Volt max Ausgang des pH-Meters und ergibt zugleich eine feinere "Auflösung" der Messungen - was die Schwankungen auch etwas glättet und dann als Volt per mqtt an IoBroker ausgeben lassen:
  

Edit: 20.08.

Heute Nachmittag Verbindungen gelötet und 5V ESP an pH-Modul und auch GND... jedoch nicht mit einem Jumper-Kabel, sondern mit einem (ich glaube es war...) 0,25mm² ...
Resultat, Spannungsschwankungen bleiben, trotz besser Verbindung und Leitung. Entweder ist ESP damit etwas überfordert und die Stromversorgung selbst ist nicht stabil genug.
Schwankungen hab ich nach wie vor, jedoch pendelt es sich langsam ein. Hab auch noch mal an den Potis bissi nach justiert:

Hab aber noch keinen Offsetz gesetzt. Bei mir hab ich Offset von 0,25 ~ ... dann sollte ich besser liegen.

Edit: 20.08.

Heute Nachmittag und Abend nochmal den Einfluss von bewegtem Wasser überprüft. Ist der Sensor in einer Stömung z. B. durch Teichpumpe, Strömungspumpe etc. ist direkt ein "nervöses" Verhalten zu erkennen.
Daher das "Schutzrohr" neu gemacht, DN50 HT-Rohe nun mit einer Länge von 34cm. Bild folgt...........
Nach einsetzen des neuen Rohres direkt auch Beruhigung zu erkennen, ist zudem die Strömung im Wasser weniger oder ganz weg, wird die Linie auch stabil bis hin zu gleichbleibend. Da aber in einem Teich Wasser nie ganz still stehen sollte/darf, ist es erforderlich einen Schnitt zu errechnen und den als Wert zu verwenden. Ggf. sogar mehr als 10 Messungen. Da es nicht nötig ist, alle paar Min einen pH-Wert zu messen, kann das auch über 1...2 ohne mehr Stunden gezogen werden.

Edit: 21.08.

Nach einer Nacht Dauerlauf und Messungen kann ich sagen, dass diese Sensoren nicht für bewegtes Wasser geeignet sind, ohne auf den vielleicht anderen vorgesehenen Einsatzzweck Rücksicht zu nehmen.
Da ich beide Sensoren verbaut habe, einmal Version -414,12 bis +414,12 und den 0 bis 5 Volt im Filter und Teich direkt - kann ich das "nicht geeignet" für beide gelten lassen, wobei der Sensor der mit mV arbeitet etwas unempfindlicher ist.
Vorerst lasse ich das jetzt mal alles so wie es ist, da ich nächstes Jahr ohne hin einen neuen Teich baue und der alte weg kommt, kann ich mir was einfallen lassen...

Idee'n dazu nehmen ich gerne von euch auf!

Edit: Bilder der Sonde mit Schutzrohr

Edit: 22.08.

Hier eine weitere sehr informative Zusammenfassung ... Quelle aus dem Netz, ist im Dokument vermerkt, einfach pauschal per Google übersetzt ... will's damit nur einerfacher machen.
Da wird genau erklärt, wie was wo und warum funktioniert. Kann ich bei so einem Projekt nur empfehlen genau zu lesen.
Erklärung pH-Sonde, nur Übersetzung auf DE.pdf
Quelle: https://www.e-tinkers.com/2019/11/measure-ph-with-a-low-cost-arduino-ph-sensor-board/

Edit: 22.08.
Also nach rund 2 Tage Dauerlauf, kann ich sagen, dass das Modul mit 0-5 Volt deutlich instabieler läuft als das mit -414,12 bis +414,12 Volt. Ich empfinde es sogar als Katastrophe... hier mal die Werte im Vergleich :

Blau ist der neue Sensor/Modul mit 0-5 Volt. Habe ganzen Tag nach "Antworten" gesucht und mehrmals in Foren gelesen, dass es sich hierbei um ein GND Rauschen handelt und auch das sich die Spannung von 5V Eingang aufteilt und es oft bei dieser Bauweise vorkommt, dass es hier im Modul zu starken Schwankungen kommt.
So ist der Wert kaum zu gebrauchen ... Das glätten bringt zwar bisserle was, aber wie man an der blauen Linie erkennen kann = Aussagekraft gleich 0.
Ist lass das Teil mal jetzt laufen für ein paar Tage und dann mal sehen ...

Evtl. kommt die Frage ob ich kalibriert habe, ja habe ich ... Mittelwert auf 2,5 eingestellt was pH 7 ergibt.
Leichte Schwankungen wie auf pinker Linie kommt durch das bewegte Wasser, ist das Wasser still ... wird die Linie auch glatt.

Edit: 02.09.
Kurz und bündig, nach rund 10 Tagen Laufzeit kann ich sagen, dass der Sensor der mit 0-5 Volt Analogsignal arbeitet deutlich schlechter läuft als der mit mV... siehe Grafik...

Klar zu erkennen das die hellblaue Linie immer dem gleichen Muster folgt. Zum Abend hin steigt der pH Wert angeblich bis auf utopische fast 9 an und dann fällt rapiede bis auf fast 5 ab... was für ein Schwachsinn...

und als Vergleich der Filter... Werte von 6,83 bis 7,17 - halte ich für realistischer ...

Meine Vermutung ist, dass der Temperatursensor auf dem Modul da auch eine Rolle spielt!
Alles was ich bisher gelesen habe sagt, dass dieser Sensor nur für den PIN To Daten ausgibt die man dann eben abgreifen und verarbeiten kann... aber glaube dass dieser bereits bei der "eigentlichen Messung" schon auf dem Modul eingreift.
Zusätzlich kommt noch dazu, dass dieses Teil extrem für Spannungsschwankungen anfällig ist (wahrscheinlich steht auch deshalb schon in der Anleitung, dass man am besten ein eigenes Netzteil für das Modul verwenden soll um "nahe" an den 5 Volt zu sein - aha).....

Das sich ein pH Wert am Tag und Nach vielleicht ein bisshen ändert kann durchaus sein, ist ja auch Biologie im Teich und es kommt Regen mal dazu usw usw... aber solche Schwankungen sind unrealistisch. Hab dazu auch eine bekannte Biologin gefragt, auch die sagt ... völliger Quatsch solche Schwankungen.

Da mich das Teil GAOHOU PH0-14 dermaßen aufregt, habe ich den gleichen bestellt wie ich im Filter habe ..... (den da VBESTLIFE 5 V PH-Sensormodul + PH-Sonde Composite-Elektroden-Testcodesensor und sobald dieser geliefert wurde, fliegt der andere raus....

Sollte also einer auf die Idee kommen sowas zu basteln wie ich hier habe, nimmt den VBESTLIFE 5 V ... der läuft stabil und macht was er soll...

Heute werde ich nochmal kalibrieren... mal sehen was dann noch rauskommt...

Edit: 05.09.

Nach vielen Lesen und probieren, ...jeder der sich ein pH-Modul kauft wie das oben mit 0-5Volt und einem integrierten Temperaturfühler auf der Platine... Die Chinesen sind zwar Top im Bauen von so Sachen, aber beim mitdenken hats dann gefehlt... Der Temperaturfühler auf der Platine misst ja die Temperatur von dem Raum in der die Platine steckt (Gehäuse) ... total Falsch... Es muss das Medium gemessen werden!!!

Habe also den "eingebauten" Temperatursensor abgelötet und direkt einen DS20b18 angelötet, ohne Widerstand! Der Widerstand ist angeblich schon drauf - da es funktioniert, stimmts wohl....

Also DS20b18 angelötet, ins Wasser gelegt ... nochmal Poti auf 2,5V soweit möglich (Poti am Ende) gestellt und Kalibriert ... und siehe da, man bekommt brauchbare Werte! Und das fast ohne das man diese noch großartig glätten muss....

Lasse es nun mal ne Woche so laufen....

Edit: 15.09.
Nun läufts stabil ...

Habs mehrfach getestet und Werte stimmen ganz gut überein.

Wenn einer Info braucht, sagen ... helfe gerne... Blokly stell ich dann auch gern zur Verfügung.

[Thorsten Niemann]

@michl75 Hallo, ist schonsehr alte das Thema aber ich beschäftigte mich gerade mit diesem PH Sensor und habe die starken Schwankungen, jetzt wollte ich fragen ob du mir dabei helfen kannst. Ich hoffe bist hier noch aktiv.

Gruß THorsten Niemann