{"id":4568,"date":"2019-03-27T16:47:06","date_gmt":"2019-03-27T15:47:06","guid":{"rendered":"http:\/\/www.crowave.com\/blog\/?p=4568"},"modified":"2019-03-27T17:13:26","modified_gmt":"2019-03-27T16:13:26","slug":"oksimetar-ysi-54arc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/2019\/03\/27\/oksimetar-ysi-54arc\/","title":{"rendered":"Oksimetar YSI 54ARC"},"content":{"rendered":"

Danas je nabavljen oksimetar (ure\u0111aj za mjerenje koli\u010dine otopljenog kisika u vodi) model 54ARC, proizvod ameri\u010dke tvrtke YSI (Yellow Springs Instrument). Prvi oksimetar model 54 tvrtka YSI proizvela je sredinom 1960-tih godina, a na\u0161 model 54ARC nalazimo navedenog u kemijsko-biolo\u0161kim mjerenjima koja datiraju najranije iz 1975 godine. Mjerenjem kisika u vodi utvr\u0111uje se kvaliteta vode za disanje \u017eivotinja (akvariji, ribnjaci, prirodna stani\u0161ta) i razvoj korisnih bakterija (bakterije za razgradnju u otpadnim vodama).<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_01\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_02\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_03\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_10\"<\/a><\/p>\n

Ameri\u010dka tvrtka YSI osnovana je 1948. godine te je i danas aktivna na tr\u017ei\u0161tu. Prvi proizvodi tvrtke datiraju iz po\u010detka 1950-tih godina, a radilo se o kvarcnoj elektroni\u010dkoj \u0161toperici razvijenoj za potrebe ameri\u010dkog ratnog zrakoplovstva te o elektroni\u010dkom medicinskom toplomjeru. Kroz naredna razdoblja YSI konstantno te\u017ei\u0161no radi na usavr\u0161avanju temperaturnih sondi i senzora (termistora) te senzora za mjerenje koncentracije otopljenog kisika u teku\u0107inama, odnosno na konstrukciji mjernih instrumenata temeljenih na tim senzorima za potrebe medicine, biologije i za\u0161tite okoli\u0161a. Danas tvrtka YSI nudi \u0161irok spektar razli\u010ditih elektrokemijskih analizatora te pripadaju\u0107ih sondi i druge opreme.<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_06\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_07\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_08\"<\/a><\/p>\n

Oksimetar YSI 54ARC je ure\u0111aj mjerenje koli\u010dine otopljenog kisika u vodi te je prikladan za upotrebu i u laboratorijskim i u terenskim uvjetima. Mjerna podru\u010dja su mu od 0-10 i od 0-20 ppm (ili mg\/L) uz to\u010dnost mjerenja od \u00b11% na puni otklon skale (\u00b10,1 ppm). Od drugih podataka koji se ina\u010de navode za oksimetre izdvojiti \u0107emo da je najbr\u017ee vrijeme odziva (mjerenja) oko 10 sekundi na konstantnoj temperaturi od 30\u00b0C, no to vrijeme se produ\u017eava pri radu na ni\u017eim temperaturama i sa manje osjetljivim sondama, pa mo\u017ee iznositi i do dvije minute. Temperatura se mo\u017ee mjeriti u rasponu od -5 do +45\u00b0C (to\u010dnost \u00b1 0,7\u00b0C) i to je otprilike i temperaturni raspon rada oksimetra (pri upotrebi oksimetra izvan tih vrijednosti to\u010dnost mjerenja opada).<\/p>\n

Oksimetar YSI 54ARC napaja se preko \u010detiri punjive Ni-Cd baterije koje su ugra\u0111ene u ku\u0107i\u0161te ure\u0111aja, a mogu\u0107e je i napajanje (te punjenje baterija) mre\u017enim naponom 230 V.<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_11\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_12\"<\/a><\/p>\n

Sonda koja dolazi uz na\u0161 instrument je DO tipa i ima oznaku YSI 5739. DO (engl. Dissolved Oxygen – otopljeni kisik) tip sonde slu\u017ei za odre\u0111ivanje koli\u010dine otopljenog kisika u vodi, a za oksimetar YSI 54ARC razvijena su jo\u0161 dva tipa BOD sonde (engl. Biochemical Oxygen Demand – biokemijska potro\u0161nja kisika) koje slu\u017ee za mjerenje brzine uno\u0161enja kisika u uzorak vode pomo\u0107u mikroorganizama. \u00a0DO sonda YSI 5739 ima polarografski senzor baziran na Clark metodi. Sonda je u principu elektrokemijska \u0107elija koja se sastoji od dviju elektroda (katoda od zlata i anoda od srebra), a elektrolit je poluzasi\u0107ena \u00a0otopina KCl. Ova \u0107elija odvojena je od vanjskog okoli\u0161a vrlo tankom membranom (0,025 mm) od FEP teflona (Fluorirani Etilen Propilen) koja je propusna za kisik i ostale plinove. Na elektrode se dovodi vanjski napon (polarizacijski napon od 0,8 V). Kisik propu\u0161ten kroz membranu reagira sa katodom te kroz elektrokemijsku \u0107eliju pote\u010de elektri\u010dna struja koja je proporcionalna koncentraciji propu\u0161tenog kisika i za na\u0161u sondu ne prelazi 19 \u00b5A. Koli\u010dina kisika koji \u0107e pro\u0107i kroz membranu jako ovisi o vanjskom tlaku i temperaturi (ve\u0107i tlak i temperatura – ve\u0107a koli\u010dina kisika) te je kod mjerenja potrebno ura\u010dunati kompenzacije ove dvije vrijednosti. Ove dvije vrijednosti posebno su promjenjive s promjenom dubine na koju sondu uranjamo kod mjerenja na vodama u terenskim uvjetima (za \u0161to je primarno i namijenjen oksimetar YSI 54ARC ) pa su u svrhu kompenzacije u na\u0161u sondu je ugra\u0111eni temperaturni senzor (termistor) i posebni kompenzacijski sistem tlaka koji je u\u010dinkovit do cca 70 metara dubine vode.<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_05\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_13\"<\/a><\/p>\n

Gore vidimo opisanu sondu rastavljenu. Kabao je za sondu spojen preko posebnog konektora, a konektori su zatvoreni u vodonepropusno tijelo sonde. Na bo\u010dnoj strani sonde uo\u010dava se gumena dijafragma u sistemu automatske kompenzacije promjene tlaka. Na vrhu sonde nalazi se elektrokemijska \u0107elija sa termistorom kao senzorom temperature. Preko \u0107elije je navu\u010dena za plinove propusna membrana i vodonepropusno osigurana gumenim prstenom (na slici se vidi skinuta sa vrha \u0107elije, izgleda kao komadi\u0107 tankog prozirnog najlona).<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_14\"<\/a><\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_15\"<\/a><\/p>\n

Na \u0107eliji se lijepo uo\u010davaju zlatna i srebrna elektroda. \u0106elija se s vrha puni vodenom otopinom kalijevog klorida (KCl) koja slu\u017ei kao elektrolit. \u0106elija je unutar sonde cjev\u010dicom povezana sa komorom za izjedna\u010davanje tlaka, pa je va\u017eno da se i elektrokemijska \u0107elija i komora za tlak sasvim ispune elektrolitom tako da nigdje u sistemu ne zaostanu zra\u010dni d\u017eepovi (to se posti\u017ee pumpanjem gumene dijafragme komore za tlak dok se sa gornje strane ulijeva elektrolitska otopina sve dok ne prestanu izlaziti mjehuri\u0107i zraka). Kada se \u0107elija napuni do vrha poklapa se za plinove propusnom membranom koja se jednostavno rukom oblikuje oko vrha \u0107elije i pri\u010dvrsti gumenim prstenom (poput zatvaranja staklenki za zimnicu :-). Time je sonda spremna za kalibraciju.<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_04\"<\/a><\/p>\n

Kompenzacija tlaka i temperature je dakle veoma va\u017ena za to\u010dno mjerenje otopljenog kisika u vodi \u00a0pa se na ku\u0107i\u0161tima na\u0161eg oksimetara nalaze kalibracijske tablice za ove dvije veli\u010dine te opis kompletnog postupka kalibracije, mjerenja i ra\u010dunanja kona\u010dnog rezultata.<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_09\"<\/a><\/p>\n

Za na\u0161u struku je pak najzanimljivija elektri\u010dna shema oksimetra, a ona je principijelno vrlo jednostavna i temelji se na tranzistorskom regulatoru napajanja za polarizaciju sonde, operacijskom poja\u010dalu LM312 i otporni\u010dkom mjernom mostu sa indikacijskim instrumentom. U polo\u017eaju OFF instrument je isklju\u010den iz napajanja i ovdje se po potrebi podesi mehani\u010dka nula kazaljke indikacijskog instrumenta. Sklopka oksimetra se prvo postavlja u polo\u017eaju RED LINE gdje se izravno na napajanje priklju\u010duje samo mjerni most sa termistorom serijski vezanom mjernom instrumentu. Ovdje se potenciometrom RED LINE vr\u0161i kalibracija kazaljke instrumenta na crvenu oznaku skale na 31\u00b0C. Sada se u krug spaja sonda sa svojim termistorima (jedan za regulaciju polarizacijskog napona i jedan za mjerenje temperature). Preko termistorski reguliranog kruga sa tranzistorom 2N3392 sonda dobiva polarizacijski napon, te treba pri\u010dekati 10-15 minuta da se elektrokemijska \u0107elija sonde polarizira. Nakon toga sklopka se prebacuje u polo\u017eaj ZERO gdje se kalibrira poja\u010danje poja\u010dala. Ulazi poja\u010dala su ovdje spojeni na masu, temperaturni termistor sonde je spojen na masu, te se potenciometrom ZERO pode\u0161ava poja\u010danje poja\u010dala tako da kazaljka instrumenta pokazuje nulu. Sada se sklopka prebacuje na TEMP. U tom polo\u017eaju ulazi poja\u010dala ostaju spojeni na masu, a temperaturni termistor sonde se prespaja u mjerni most za mjerenje temperature. Ovdje se o\u010dita temperatura ambijenta sonde. Taj podatak o temperaturi zajedno sa podatkom o atmosferskom tlaku slu\u017ee za izra\u010dun kalibracijskog faktora prema prilo\u017eenim tablicama. Mjerenje otopljenog kisika vr\u0161i se na opsezima 0-10 i 0-20 prije \u010dega se potenciometrom CAL dodaje prethodno izra\u010dunat kalibracijski faktor. U ovim polo\u017eajima ulazi operacijskog poja\u010dala spojeni su u strujni krug sa elektrokemijskom \u0107elijom i temperaturnim termistorom sonde tako da dobivamo diferencijalno poja\u010dalo sa automatskom kompenzacijom promjene temperature. Operacijsko poja\u010dalo je u spoju koji promjenu struje na ulazu (0-19 \u00b5A) pretvara u promjenu napona na izlazu (0-136 mV). Ovakav izlazni napon dolazi na mjerni most za prikaz na ugra\u0111enom indikacijskom instrumentu sa pomi\u010dnim svitkom, a tako\u0111er se dovodi i na izlazne priklju\u010dnice sa bo\u010dne strane ku\u0107i\u0161ta gdje onda mo\u017eemo spojiti neki drugi indikacijski ili registracijski mjerni ure\u0111aj.<\/p>\n

\"oxygen_meter_ysi_54arc_16\"<\/a><\/p>\n

Za nas koji smo vi\u0161e \u010disti elektroni\u010dari nego elektrokemi\u010dari ovakav instrument predstavlja samo jo\u0161 jedan precizni elektroni\u010dki mikro-ampermetar. Specifi\u010dno za oksimetre je potreba za dobrom kontrolom temperature i tlaka oko mjerne sonde tako da kod na\u0161eg primjerka mjerni strujni krug uklju\u010duje \u010detiri termistora sa zada\u0107om mjerenja i kompenzacije kasnijih promjena temperature, a tu je i poseban mehani\u010dki sustav kompenzacije promjene tlaka izveden na samoj sondi. Sonde za sve elektrokemijske mjerne instrumente (pH metri) obi\u010dno su vrlo osjetljive i zahtijevaju posebno rukovanje i odr\u017eavanje. Mi imamo sre\u0107e \u0161to je originalna sonda uop\u0107e i sa\u010duvana uz ovaj sad ve\u0107 zastarjeli instrument no bilo bi pretjerano o\u010dekivati da je uz to i ispravna. Membrane su posebno kriti\u010dan element ovakvih sondi i normalno se mijenjaju nakon nekoliko tjedana upotrebe. Pri tome se mogu ugraditi vi\u0161e ili manje osjetljive membrane (tanje ili deblje), a svaki puta je potrebno izvr\u0161iti kalibraciju sonde u kontroliranim uvjetima unutar kalibracijskih komora. Zamjenom membrane i \u010di\u0161\u0107enjem \u0107elije sonde od kristaliziranog elektrolita vrlo vjerojatno bi i ovu na\u0161u sondu mogli dovesti u uporabno stanje.<\/p>\n

Dana\u0161nji mjera\u010di koncentracije kisika koriste sonde koje rade na potpuno istom principu kao i ova na\u0161a (elektrode mogu biti i od drugih kombinacija plemenitih metala, npr. platina – srebro) no oksimetri se mogu bazirati i na sasvim drugom tipu sondi – galvanskim sondama. Galvanske sonde se tako\u0111er sastoje od elektrokemijske \u0107elije sa dvije elektrode, elektrolitom i membranom propusnom za kisik, no ne trebaju vanjsko napajanje ve\u0107 same proizvode galvanski napon ovisno o koli\u010dini kisika.<\/p>\n

Oksimetar YSI 54ARC poslu\u017eio nam je kao odli\u010dan primjer za upoznavanje i sa ovakvom vrstom elektri\u010dnih mjernih instrumenata. Do sada smo prou\u010dili ve\u0107 nekoliko ure\u0111aja i instrumenta iz starih elektrokemijskih laboratorija te ne bi bilo lo\u0161e za sve njih napraviti posebnu kategoriju u na\u0161em virtualnom muzeju. Iako su ovakvi instrumenti za prosje\u010dnog elektroni\u010dara mo\u017eda tek djelomi\u010dno interesantni ne treba zaboraviti da su elektronika i elektrokemija dvije vrlo povezane grane, pa je tako dana\u0161nja elektrokemija nezamisliva bez elektronike, a isto tako, ni komercijalna elektronika ne bi bila bog zna \u0161to da se (ako ni\u0161ta drugo) uvelike ne oslanja na elektrokemijske izvore napajanja \ud83d\ude42<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Danas je nabavljen oksimetar (ure\u0111aj za mjerenje koli\u010dine otopljenog kisika u vodi) model 54ARC, proizvod ameri\u010dke tvrtke YSI (Yellow Springs Instrument). Prvi oksimetar model 54 tvrtka YSI proizvela je sredinom 1960-tih godina, a na\u0161 model 54ARC nalazimo navedenog u kemijsko-biolo\u0161kim mjerenjima koja datiraju najranije iz 1975 godine. Mjerenjem kisika u vodi utvr\u0111uje se kvaliteta vode […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":4580,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[62,15],"tags":[],"class_list":{"0":"post-4568","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-labnaprave","8":"category-mjerni","9":"czr-hentry"},"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/crowave.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2019\/03\/oxygen_meter_ysi_54arc_12.jpg","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4568","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4568"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4568\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4588,"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/4568\/revisions\/4588"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/4580"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4568"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=4568"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.crowave.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=4568"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}