PH计及PH控制器的使用与安装

一、什么是PH控制器
PH计，顾名思义，就是能够控制水的PH值的设备~
PH控制器，首先是一个PH监测仪，可以检测出水的PH值~
PH控制器，还是一个自动控制设备，当水的PH值偏离我们设定之外时，可以控制其它设备去改变PH值，从而使PH值能够稳定在我们需要的范围内~
二、PH探头（电极）测试原理
 测量PH值的方法主要有化学分析法、试纸比对法、电位分析法。PH控制器采用的是电位分析法进行监测~
PH探头是由2个电极组合而成：指示电极和参比电极
 指示电极是一个对PH敏感的特殊材料制成的“玻璃泡”，内部装有含饱和氯化银的3MOL/L氯化钾缓冲液。参比电极为一根镀有银-氯化银的电极，位于“玻璃泡”内部，浸在缓冲液中。
 该组合电极仅对氢离子有敏感作用，当它浸入被测溶液内，则被测溶液中氢离子与电极球泡表面水化层进行离子交换，形成一电位。球泡内层也同有电位存在。因此球泡内外产生一电位差，此电位差随外层氢离子浓度的变化而改变。由于电极内部的溶液氢离子浓度不变，所以只要测出此电位差就可知被测溶液的pH值。
 将这两个电极之间的直流电压进行放大并进行适当的转换矫正，再送入到一个数字电压表中，即可显示PH值了~
这种PH探头对于纯水难以测准PH值，这是由于纯水中离子含量几乎为零，难以测量其电势。
 不过好在我们的草缸中并不会缺乏导电离子~
三、用PH控制器控制水的PH值
 我们知道，向水中施加CO2会导致水的PH值降低，而CO2正是水草生长所需要的。PH控制器本身可以通过很多方法控制PH值，比如说通过控制电磁阀施加酸、碱溶液等等，所以PH控制器实际上并不是专门为水草养殖而设计的仪器，并且应用最多的是化工厂、制药厂、化学实验室等地方。之所以我们会用到PH控制器，完全是因为CO2对水的PH值的影响~
PH控制器带有一个可控的继电器输出，当PH值高于某个数值时，该输出端即提供220V电压，可以将CO2系统的电磁阀打开，向水中注入CO2，从而使得PH下降。当PH值下降到某一数值时，该继电器断开，220V电压消失，电磁阀关闭，CO2停止注入~如此反复，可以使水的PH值稳定在一定范围之内~
 四、为什么要使用PH控制器
 我们使用PH控制器，最主要的原因其实并不是为了稳定PH值，那只是个“副产品”，真正的原因是为了稳定水中CO2的浓度~
我们知道，当水的硬度固定以后，水的PH值与CO2浓度有着一定的对应关系，CO2浓度越高，PH值越低~
在没有干扰离子的情况下，我们可以通过测量PH值、KH值来确定CO2浓度，那么，如果我们要使水中保持一定的CO2浓度，只要用PH控制器稳定住水的PH值就可以了~
水草的光合作用效能与水中的CO2浓度有很大关系，如果CO2浓度过低，会对光合作用产生强烈的抑制作用，严重时，会导致水草的死亡。
 当然，PH控制器并不是唯一的保持CO2浓度的办法，还有很多人工方法可以使用。但是不可否认的是，这是一种最方便轻松的方法，并且是最稳定的方法。由于对PH的稳定效果最理想，因此对于一些高难度水草来说，无疑是提高了这些水草的成活率~
五、PH控制器工作流程
PH控制器的流程见下图：
PH控制器在电气上的原理是非常简单的，其控制流程是检测-比较-输出，形成一个封闭的负反馈循环~
该原理图仅仅是一种“逻辑化”的原理，实际的PH控制器既可以用模拟元器件来完成这些功能，也可以采用数字电路（DSP）来完成~
其中的“窗口比较器”是一种比较常用的用于自动控制的信号比较器，它的特点是信号在一定的范围之内不动作，可以防止控制器在设定值范围内反复动作（频繁开闭），从而造成被控设备（电磁阀）的过早老化失效~
窗口比较器接有一个可调整的参考电压源，当检测探头产生电位差高于这个参考电压时，比较器就会产生输出电压，驱动内部的继电器打开或者关闭~该电压源是一个可调电阻，用螺丝刀旋转调整，可以改变其两端电压差，从而改变PH控制器的起控点~
数字电压表可以反应测量的PH值的高低，也可以切换显示设定值的高低（即参考电压源的电压）。
 此外，当PH控制器的继电器打开时，会有一个LED指示灯同时点亮，指示控制状态~
六、PH控制器的安装和调试
 本文以WEIPRO的PH2010PH控制器为例，简单介绍一下如何安装和使用PH控制器
1、检查配件和功能
PH控制器的组件包括：
PH探头：PH探头为一蓝色笔状物，前端有白色保护帽，内装缓冲液以保护脆弱的玻璃泡，探头尾端为信号线，采用的是Q9型工业插头，该插头具有比较可靠的连接性能，但是注意不防水~
 
PH控制器：PH控制器带有设置开关、调节孔、LED数字显示表、探头连接插座、电源线，其中电源线上有一个连接插座，用于控制CO2系统电磁阀的开闭。
 
 校正液：校正液存放在白色密封塑料瓶内，其PH值为7.0，要注意避光、低温保存（最好是放在冰箱里，放在不透明纸盒内）。
 
 调整杆附件：为一短塑料棍，前端为楔形，便于插入调整孔旋转里面的电位器旋钮。
 
 使用说明书一份
PH控制器没有用于安装探头的吸盘，因此需要额外购买，要购买那种固定直径10~12MM硬管的固定吸盘。
2、校准
 将PH探头与PH控制器连接好，摘掉PH探头上的保护帽，用纯净水或者蒸馏水将其反复冲洗干净，将校正液倒入其中，再套回探头上~要注意不可将探头直接插入存放校正液的的瓶子，以免对校正液造成污染，并且倒出的校正液也不可再倒
 回瓶中~
首先要确定“PH SET”开关位于“PH”位置上，如果不是，要拨到这个位置上~
将PH控制器加电，用调整杆调整“CAL PH7”调整孔内的电位器，使PH控制器的显示数值为7.00，调整钱要注意观察，等显示数值稳定后再进行调整。调整后也要继续观察几分钟，直到数值稳定在7.00左右（误差不超过0.03）
 调整过后请将保护帽清洗干净，校正液瓶盖拧紧，与调整杆一同保存在合适的地方~
3、安装探头和控制器
探头可安装在过滤系统的进水口附近，用两个吸盘夹好，固定在缸壁上，要注意尽量不要让电线浸入水中，玻璃泡距离水面10~15厘米为好~
控制器背面有挂钩口，可以将一颗自攻螺丝拧在底柜背面或者侧面，将控制器挂上即可~
都装好后，将探头的插头插在PH控制器的插座上，要注意需要稍微用力向里推，然后顺时针旋转插头，使插座上的“卡头”与插头上的卡扣锁死，保证连接稳固~
连接完毕后，即可给PH控制器加电了~
4、设定
 设定PH之前需要测试水质的KH值，然后通过下表去确定合适的PH值：
要注意，此表为考虑干扰因子，因此在实际使用中，应该将设定值向左侧推2~3格（也就是实际设定值比比标准值要低）
 如果没有KH测试剂也可以用简单的方法进行调整，一般来说，在水质不是太硬的情况下(GH=2~8)，设定值可以比不加CO2时的测量值低0.4~0.8，水质越硬，变化应该越小，当GH值大于20时，建议放弃使用PH控制器，此时PH值受CO2浓度影
 响太小，控制误差太大~
设定PH值需要先将“PH SET”开关拨到SET位置，然后用调整杆调节“SET”孔内的旋钮，直到显示数值达到期望值~
调整完毕后要将“PH SET”开关拨回到“PH”位置~
5、连接CO2设备
 将CO2系统的电磁阀电源线连接到PH控制器的控制插座上即可。如果你的CO2系统不具备电控开闭的功能，请自行升级控制系统或者干脆放弃使用控制器~
6、观察
 调整完毕后，需要经过一定时间在进行观察和调整（水体容积越大，等待时间越久）~注意观察PH值是否和设定值相等，如果长时间不能相等，那么多半是CO2系统的溶解速率不够所致~请将CO2系统的供气量增加到该系统所能溶解的最大
 供气量略低~CO2系统的溶解能力越强，控制精度越高~
七、PH控制器使用的注意事项
1、PH控制器属于电子仪器，因此需要放置在防水、防潮的地方，避免阳光直晒和过高的环境温度。
2、PH探头属于比较娇贵的测量装置，尤其是玻璃泡的机械强度很低，因此要注意轻拿轻放，以免磕破~玻璃泡如果被磕破，PH探头也就报废了，基本上不可修复。
3、要注意清洁玻璃泡表面，定期擦拭清洗，清洗时一定要小心，可以用百洁布擦拭，但不要用力过度~
4、PH探头正常工作温度为20~30度，如果超过这个温度，需要对PH控制器重新校准~
5、为保证PH控制器的精度，最好每3个月对控制器校准一次
6、在使用KH-PH-CO2对应表来确定PH设定值时，要考虑干扰离子的影响，比较合适的做法是先将缸内的水取出，经过充分曝气后测量其KH和PH值。此时干扰离子对PH值的影响是最大的，记下此PH值和KH值，再和KH-PH-CO2对应表上最右侧
 对照，表上的PH值和实测的PH值差值则为干扰值。设定值则应为标准值-干扰值。例如，测得的KH=2，PH=6.8，标准PH值应该是7.8~8.0，则干扰值应该是1.0左右。从对应表中可以查到，KH=2时，理想CO2浓度对应的PH值是7.0左右，那么
设定值应该调整到7.0-1.0=6.0。加入CO2后，KH值可能还会有些变化，那么应该以变化后的KH为准，同为上例，如果KH提高到4左右，那么PH值可以再上调0.1~0.2。
7、PH探头的安装位置需要考虑水流循环的问题，不宜安装在出水口或者细化器附近，这些地方的PH相对来说会比较低，容易造成其它地方CO2浓度偏低~
8、PH探头最好不要放在光照过强的地方，PH电极也会有一定“光电池”效应，会产生测量误差~
9、PH控制器要远离电子镇流器、冷水机等可能产生较大电磁干扰的设备，避免影响测量精度以及产生误动作~
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