Bau eines einfachen Photometers

Teil 6

Tips und Tricks:

Aufgrund der Zuschriften kommt recht rasch der sechte Teil zum Photometer, der sich im Wesentlichen aus Auszügen von Zuschriften und Antworten zusammensetzt und sonstigen Tips, die mir in der Zwischenzeit eingefallen sind, wird gegebenenfalls erweitert.

1. Zuschrift: ...Ich habe bei der Fa. Merck angerufen und die sagten mir das es keine Küvetten mit diesen Abmaßen gibt. Nun wollte ich mal fragen von wo man sonst noch solche Küvetten beziehen kann? Das Zweite ist dieser "Lichtempfindliche Widerstand" da habe ich in einem el. Katalog nachgesehen und da gibt es so viele verschiedene. Vielleicht kannst Du mir eine genaue Typenbezeichnung geben.

   • Antwort: ...Die Küvetten gibt es von Merck, selber habe ich sie nämlich auch von Merck. Im letzten Katalog (über Chemikalien) sind diese Küvetten auch wieder bei den Photometern der Serie "Spectoquant" abgebildet - vielleicht hilft ein Hinweis darauf. Auch von der Firma Kuehn und Bayer (Laborbedarf) gibt es diese Küvetten in verschiedenster Ausführung (auch in der hier notwendigen) im Angebot.
   • Beim Lichtempfindlichen Widerstand (LDR) ist grundsäetzlich Jeder geeignet (man nimmt den Billigsten), man muß nur darauf achten, daß er auch montierbar ist; also entweder zylinderförmig kreisrund ist (duch Bohrung in den Halter stecken) oder gerade flach ist (auf mit Feile aufgerauhte Oberfläche mit Bohrloch kleben).
   • Will man ein Optimum erzielen, so baut man den LDR ein und schaltet die grüne Leuchtdiode ein und mißt dann den Widerstand des LDR ohne daß irgend eine Kuevette (bzw nur Küvette mit Leitungswasser) im Halter ist. Den in der Schaltung ober dem grünen Led eingezeichneten Widerstand von 10 Kiloohm bemißt man dann in etwa der Hoehe des abgelesenen beleuchteten Widerstandswert des LDR; so hat man die hoechste Empfindlichkeit des Gerätes.

2. Zuschrift...ich habe Dein Photometer bereits nachgebaut und bin davon durchaus begeistert. ...für Nitrit ergibt sich eine Gerade für den Bereich von 0,01 - max. 1,5 mg/l), für höhere Konzentrationen muß man vorher verdünnen. Die Genauigkeit der Bestimmung ist mit dieser Methode ebensogut wie mit einem Labor-Spektralphotometer. Das Photometer ist für mich auch gerade deshalb besonders nützlich, da ich aufgrund einer (wenn auch leichten) Rot-Grün-Sehschwäche gerade rötliche Farbtöne nur schlecht unterscheiden kann (bzw. kann ich auch die blaue Schrift auf rotem Hintergrund auf der Neuigkeiten-Seite kaum lesen :-))

   • Antwort: ...Die Empfindlichkeit, die Du festgestellt hast, kann ich bestätigen, besonders bei bläulichen Reaktionen (komplementär zu grüner Leuchtdiode) ist die Empfindlichkeit hoch (z.B.: Phosphattest von mir und Eisen nach Dupla)...
   • An das mit "blau/rot" muss man auch erst denken .... werde ich bei Gelegenheit den Hintergrund ändern, danke fuer den Tip!

3. Zuschrift: ...Ursprünglich wollte ich Nitrat nach der DIN-Methode bestimmen (geht schnell, einfach und ist sehr genau),jedoch wird dabei die Messung bei einer Wellenlänge von ca. 340 nm durchgeführt. Die optischen Filter dafür kosten leider etliche Kiloschilling..Ich wusste, daß es von Hanna-Instruments ein Photometer für Nitrat für etwa DM 300,- gibt. Der Preis macht deutlich, daß dort kein teures optisches Filter eingebaut sein kann !. Ich dachte schließlich auch an LED´s, doch bevor ich mir selbst weitere Gedanken machen mußte stieß ich auf Deine Bauanleitung. Ausschlaggebend für den Nachbau war vor allem, daß die Empfindlichkeit derart hoch ist. Ich verwende Küvetten mit 13 mm Durchmesser (davon lagen gerade etliche in der Schublade..) und habe mir eine Halterung aus einem PVC-Rundstab gebastelt (auf die Idee mit der Schaufel muß man erst mal kommen !!). Was die Farbe der LED betrifft, so kommt bei meiner Reaktion auch die grüne LED am nächsten (ca. 570 nm denke ich), wenn man die Bestimmung mittels Spektralphotometer vornimmt mißt man bei dieser Farbreaktion bei 535 nm. Den Teilerwiderstand am LDR habe ich auf 2,2 k verkleinert, da sich damit bei meinem Nachbau der größte Spannungshub ergibt (ich verwende eine sog. extra helle grüne LED, der LDR hat damit einen Widerstand von ca. 1 k bei der Blindlösung und ca. 2,5 k bei maximaler Farbtiefe der Reaktionslösung). Eine kleine Frage am Rande: Hat der Vorwiderstand der LED 1 Watt, damit sich die Erwärmung des Widerstands weniger auf die Helligkeit auswirkt ?. Ich habe festgestellt, daß meine Anzeige erst nach etwa 30 Betriebsminuten wirklich driftfrei ist (stört aber nicht weiter, da der Nullpunkt ja einstellbar ist), ich denke die Temperatur der Bauteile ist doch schon früher konstant ? Ist der Lichtstrom der LED anfangs nicht konstant oder ist der LDR dafür verantwortlich ? Vielleicht hast Du als Elektrotechniker eine Erklärung. Apropos LED-Farbe: Was die direkte Bestimmung von Nitrat betrifft, so gibt es meines Wissens keine Reaktion die mit den Wellenlängen von LEDs auswertbar wäre (abgesehen davon daß diese Verfahren meistens nach dem Schema 10 Anteile konz. Säure und 1 Anteil Probewasser arbeiten). Der Umweg über Nitrit oder Ammoniak scheint für Aquarianerzwecke unumgänglich. Allerdings habe ich auch Reaktionen gefunden, die Farbstoffe liefern, welche bei Wellenlängen um die 470 nm ausgewertet werden können. Hier könnte man auch blaue LEDs verwenden, um eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen. Vielleicht ist auch für andere Tests eine blaue LED vorteilhaft ?.

   • Antwort: ...Der Vorwiderstand vor dem Led ist einer der der Maßgebendsten für die Erwärmung und damit Drift, der Led selber leuchtet bei exakt gleichem Strom vollkommen driftfrei; die ganze Kombination (alle Bauteile) des Photometers erwärmt sich über etliche Minuten (im Unendlichen erst nicht mehr...), wenn auch nur gering und praktisch alle Bauteile haben einen Temperaturkoeffzien. Somit hat man auch mehrere Minuten leichte Drift auch weil die Empfindlichkeit der Anzeige recht hoch gewählt wurde.
   • Ursprünglich hatte ich mehrere Led (inklusive blau und "weiß") in einem Gerät vorgesehen, das Ding wird dann nur für den Hobbybastler viel zu komplex.

4. Da die Beschaffung der Küvetten zuweilen ein Problem wird, kann man auch ganz normale Reagenzgläser (die es im selben Durchmesser gibt) verwenden. Diese sind billig, nur die Genauigkeit der Glasverarbeitung ist geringer.

5. Alle Widerstandswerte können auch bei Beschaffungsproblemen durch geringfügig andere Werte ersetzt werden (z.B.: der 650 Ohm durch einen 680 Ohm ersetzbar etc.)

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