v2.0 аптечный 0.9% раствор NaCl

Author: Busyrev

.vscode/launch.json

@@ -4,20 +4,6 @@
     // For more information, visit: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
     "version": "0.2.0",
     "configurations": [
-        {
-            "type": "node",
-            "request": "launch",
-            "name": "Jest run current file",
-            "program": "${workspaceRoot}/node_modules/jest-cli/bin/jest.js",
-            "args": [
-                "${fileBasename}",
-                "--verbose",
-                "-i",
-                "--no-cache"
-            ],
-            "console": "integratedTerminal",
-            "internalConsoleOptions": "neverOpen"
-        },
         {
             "type": "node",
             "request": "launch",
@@ -28,7 +14,7 @@
                 "-i",
                 "--no-cache"
             ],
-            "console": "integratedTerminal",
+            // "console": "integratedTerminal",
             "internalConsoleOptions": "neverOpen"
         },
         {

NaClSolutions.pdf

@@ -1,7 +1,8 @@
 /** @type {import('./src/Cfg.js').Cfg} */
 module.exports = {
-    version: 0.11,
+    version: "0.20",
     ensureMonotonicSteps: 100, // 10000 works, but slow, its just warranty thats all is ok.
     saltScalesDivisionValue: 0.01,
-    waterScalesDivisionValue: 1
+    waterScalesDivisionValue: 1,
+    salt09SolutionScalesDivisionValue: 0.01,
 }

cfg.js

@@ -4,7 +4,7 @@ script:
   - url: src/mathjax/tex-mml-chtml.js
 ---
 
-# Изготовление калибровочных растворов для измерителей EC подручными средствами 
+# Изготовление калибровочных растворов для измерителей EC подручными средствами с использованием чистого NaCl или аптечного раствора 0.9%
 
 ## О версиях
 
@@ -18,21 +18,58 @@ script:
 
 ## Введение
 
-Известна формула[1] для вычисления EC раствора по его $\rho$ (массовой концентрации NaCl), где $\rho$ - масса соли на литр **раствора**.
-Основной проблемой домашнего изготовления раствора с заданной массовой концентрацией $\rho$ является точное измерение **объёма**. Так, для изготовления раствора требуется растворить определённое количество соли в **литре раствора, не воды, а именно раствора**. Т.е. при приготовлении такого раствора неизвестно сколько воды нужно взять, и нужно доливать воду точно измеряя объём, что существенно осложняет процесс. 
+Известна формула[1][2] для вычисления EC раствора по его $\rho$ (массовой концентрации NaCl), где $\rho$ - масса соли на литр **раствора**.
+Основной проблемой домашнего изготовления раствора с заданной массовой концентрацией $\rho$ является точное измерение **объёма**. Так, для изготовления раствора требуется растворить определённое количество соли(или раствора-концентрата) в **литре раствора, не воды, а именно раствора**. Т.е. при приготовлении такого раствора неизвестно сколько воды нужно взять, и нужно доливать воду точно измеряя объём, что существенно осложняет процесс. 
 
-В этом документе даны таблицы для изготовления типовых калибровочных растворов при помощи бытовых и ювелирных весов, с учётом погрешности, описана методика получения результатов, приведены таблицы для других поверочных значений.
+В этом документе даны таблицы для изготовления типовых калибровочных растворов при помощи бытовых и ювелирных весов, с учётом погрешности, описана методика получения результатов, приведены таблицы для других поверочных значений. Значения получены путём численного моделирования для минимизации погрешности с учётом цены деления весов.
 
 ## Требуемый инвентарь и условия
 
-Для изготовления потребуются электронные ювелирные весы с ценой деления js: cfg.saltScalesDivisionValue\jsг для измерения массы соли, и электронны бытовые кухонные весы с ценой деления js: cfg.waterScalesDivisionValue\jsг для измерения массы воды. Для удобства таблицы даны под разную тару. При возможности выбирайте больший объём тары, так раствор получится точнее. Рассчёт выполнен для воды температурой 20°С, требуется применять дистиллированную воду, или воду из обратного осмоса без реминерализации, соль "Экстра" не йодированную.
+Для изготовления потребуются электронные ювелирные весы с ценой деления js: cfg.saltScalesDivisionValue\jsг для измерения массы до 100 или 200г, и электронны бытовые кухонные весы с ценой деления js: cfg.waterScalesDivisionValue\jsг для измерения больших масс. Для удобства приготовления даны таблицы под разную тару. При возможности выбирайте больший объём тары, так раствор получится точнее. Рассчёт выполнен для воды температурой 20°С, требуется применять дистиллированную воду, или воду из обратного осмоса без реминерализации, соль "Экстра" не йодированную. Для таблиц где указано применять аптечный 0.9% раствор NaCl применять его. Применение аптечного 0.9% раствора NaCl приводит к снижению погрешности примерно на порядок. Чистый 0.9% раствор NaCl имеет EC = 16.35 мСм/см.
 
 ## Погрешность
 
 В лучшем случае, даже если ваши весы идеальны(а электронные, даже дешёвые весьма неплохи), имеют цену деления 1г показывают например 100г, на самом деле возможно на весах как 99,5 так и 100,5, т.е. разброс составляет по половине деления вверх и вниз. При рассчётах выполнено дополнительно две оценки, раствор минимальной концентрации, полученный как рассчетное количество соли минус половина цены деления весов для соли, и воды, как рассчетное количество воды плюс цена деления весов для воды. Аналогично вычислена максимальная величина EC, они и составляют **Диапазон EC**. Т.е. изготовив раствор точно по заданным цифрам вы получите что-то в этом диапазоне, что конктрено сказать нельзя.
+
+<div class="page-break"></div>
+
+## Легенда таблицы
+
+**EC** - целевой EC, который мы хотим получить
+**H2O(г)** - масса воды в граммах, которую необходимо отмерить для приготовления раствора
+**NaCl(г)** - масса соли(NaCl) в граммах, которую необходимо отмерить для приготовления раствора
+**NaCl 0.9%(г)** - масса аптечного 0.9% NaCL в граммах, которую необходимо отмерить для приготовления раствора
+**Рассчетный EC** - результат рассчёта EC который получится если смешать идеально точно указанное количество компонент, без учёта погрешности
+**Диапазон EC** - рассчётный минимальный и максимальный EC, с учётом погрешности весов, подробнее см. раздел [Погрешность](#погрешность) выше.
+**Диапазон EC%** - отношение ширина диапазона EC к целевому EC.
+**$\rho$(г/л)** - массовая концентрация NaCL в полученно растворе. Измеряется в граммах соли на литр раствора.
+**Отклонение EC** - модуль разности целевого и рассчётного EC
+**Объём раствора(мл)** - объём полученного раствора в миллилитрах.
+
+## Растворы на базе аптечного раствора NaCl 0.9%
+<div>
+
+### 0.5 литра для разбавления аптечным раствором NaCl 0.9%
+js: getTableSolution09([1], 200, 400, undefined, undefined, 2);\js
+js: getTableSolution09([1.413], 200, 450, undefined, undefined, 0, true);\js
+js: getTableSolution09([2, 3], 200, 400, 1, 1, 2, true);\js
+js: getTableSolution09([4, 5], 200, 350, 1, 1, 2, true);\js
+js: getTableSolution09([10], 50, 200, 1, 1, 2, true);\js
+js: getTableSolution09([12.88], 50, 100, 1, 1, 0, true);\js
+</div>
+
+### 1 литр для разбавления аптечным раствором NaCl 0.9%
+js: getTableSolution09([1], 500, 800, undefined, undefined, 2);\js
+js: getTableSolution09([1.413], 500, 900, undefined, undefined, 0, true);\js
+js: getTableSolution09([2, 3], 500, 800, 1, 1, 2, true);\js
+js: getTableSolution09([4, 5], 500, 700, 1, 1, 2, true);\js
+js: getTableSolution09([10], 100, 400, 1, 1, 2, true);\js
+js: getTableSolution09([12.88], 100, 200, 1, 1, 0, true);\js
+</div>
+
 <div class="page-break"></div>
 
-## Типовые калибровочные коэффициенты
+## Типовые калибровочные коэффициенты для соли
 
 EC равные 1.413, 12.88, 111.8 мСм/СМ являются типовыми для калибровки, изготовить их можно смешав указанную ниже массу воды и соли. Для удобства таблицы даны под разную тару.
 
@@ -68,9 +105,23 @@ js: getTable([1.413, 12.88, 111.8], 1000, 2000);\js
 js: getTable([1.413, 12.88, 111.8], 1000, 4000);\js
 </div>
 
+<div class="page-break"></div>
+
+## Источники
+1. https://t.me/ponics_ru/1/157994 формула EC от грамм соли на литр раствора	
+2. https://t.me/ponics_doc/47 "Conductance Data For Commonly Used Chemicals, December 2010" - источник формулы
+3. https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293783/4293783232.htm	плотность воды ГСССД 2-77
+4. https://russsam.ru/certificates/246-Tablitsa_plotnosti_rastvorov_khlorida_natriya плотность соляного раствора "Краткий химический справочник" 1978
+
+
+## Release Notes
+**2024-05-11 v0.20** добавлен расчёт по масее аптечного 0.9% раствора хлорида натрия, добавлена легенда, ссылка на формулу, release notes.
+**2024-05-04 v0.11** расчёт перенесён в код, вместо google sheets, выполнен расчёт погрешностей.
+
 <div class="page-break"></div>
 <div>
 
+# Приложение 1
 ## Иные точки для проверки для тары в 1 литр
 js: getTable(getArray(1,30), 100, 1000, 2);\js
 </div>
@@ -86,10 +137,3 @@ js: getTable(getArray(61,90), 100, 1000, 2);\js
 
 js: getTable(getArray(91,120), 100, 1000, 2);\js
 </div>
-<div class="page-break"></div>
-
-
-## Источники
-1. https://t.me/ponics_ru/1/157994	формула EC от грамм соли на литр раствора	
-2. https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293783/4293783232.htm	плотность воды	ГСССД 2-77
-3. https://russsam.ru/certificates/246-Tablitsa_plotnosti_rastvorov_khlorida_natriya	плотность соляного раствора	"Краткий химический справочник" 1978

doc.md

@@ -1,6 +1,7 @@
 export class Cfg {
-    version:number;
+    version:string;
     ensureMonotonicSteps?: number;
     saltScalesDivisionValue: number;
+    salt09SolutionScalesDivisionValue: number;
     waterScalesDivisionValue: number;
 }

src/Cfg.ts

@@ -0,0 +1,93 @@
+import { getECbyRho } from "./getECbyRho";
+import { getDencityByRho } from "./getDencityByRho";
+import { getRhoByEC } from "./getRhoByEC";
+import { bruteForceMonotonic } from "./bruteForceMonotonic";
+import { getRhoByDencitySaltAndWaterGrams } from "./getRhoByDencitySaltAndWaterGrams";
+import { getSaltGramsByRho } from "./getSaltGramsByRho";
+
+export class Solution09CalculationResult {
+    public rho: number;
+    public targetEC: number;
+    public realEC: number;
+    public ECError: number;
+    public ECAccuracy: number;
+    public solution09Grams: number;
+    public waterGrams: number;
+    public minEC: number;
+    public maxEC: number;
+    public score: number;
+    public volume: number;
+}
+
+export function calculateSolution09MassesByEC(EC: number, minWaterGrams: number, maxWatergrams: number, waterStep: number, solution09step: number): Solution09CalculationResult {
+    let rho = getRhoByEC(EC);
+    let solution09Rho = 9;
+    let dencity = getDencityByRho(rho);
+    let bestCandidate: Solution09CalculationResult = {
+        rho: 0,
+        targetEC: EC,
+        realEC: 0,
+        ECError: Number.POSITIVE_INFINITY,
+        ECAccuracy: Number.POSITIVE_INFINITY,
+        solution09Grams: 0,
+        waterGrams: 0,
+        minEC: 0,
+        maxEC: 0,
+        score: Number.POSITIVE_INFINITY,
+        volume: 0
+    };
+    for (let waterGrams = minWaterGrams; waterGrams <= maxWatergrams; waterGrams += waterStep) {
+        waterGrams = Math.round(waterGrams / waterStep) * waterStep;
+        let calculatedSolution09grams = bruteForceMonotonic((solution09grams: number) => {
+            let saltInSolution09Grams = getSaltGramsByRho(solution09grams, solution09Rho);
+            let waterInSolution09Grams = solution09grams - saltInSolution09Grams;
+            let realRho = getRhoByDencitySaltAndWaterGrams(dencity, saltInSolution09Grams, waterGrams + waterInSolution09Grams);
+            return realRho;
+        }, rho, solution09step, 10000, 0.000001);
+        let solution09GramsRounded = Math.round(calculatedSolution09grams / solution09step) * solution09step;
+        let solution09GramsFrom = solution09GramsRounded - 2 * solution09step;
+        let solution09GramsTo = solution09GramsRounded + 2 * solution09step;
+        for (let solution09Grams = solution09GramsFrom; solution09Grams <= solution09GramsTo; solution09Grams += solution09step) {
+            let solution09SaltGrams = getSaltGramsByRho(solution09Grams, solution09Rho);
+            let solution09WaterGrams = solution09Grams - solution09SaltGrams;
+
+            let realEC = getECbyRho(getRhoByDencitySaltAndWaterGrams(dencity, solution09SaltGrams, waterGrams + solution09WaterGrams));
+
+            let minSolution09grams = solution09Grams - solution09step / 2;
+            let minSolution09SaltGrams = getSaltGramsByRho(minSolution09grams, solution09Rho);
+            let minSolution09WaterGrams = minSolution09grams - minSolution09SaltGrams;
+
+            let maxSolution09Grams = solution09Grams + solution09step / 2;
+            let maxSolution09SaltGrams = getSaltGramsByRho(maxSolution09Grams, solution09Rho);
+            let maxSolution09WaterGrams = maxSolution09Grams - maxSolution09SaltGrams;
+
+            let minWater = waterGrams - waterStep / 2;
+            let maxWater = waterGrams + waterStep / 2;
+            let minEC = getECbyRho(getRhoByDencitySaltAndWaterGrams(dencity, minSolution09SaltGrams, maxWater + minSolution09WaterGrams));
+            let maxEC = getECbyRho(getRhoByDencitySaltAndWaterGrams(dencity, maxSolution09SaltGrams, minWater + maxSolution09WaterGrams));
+            let ECError = Math.abs(EC - realEC);
+            let ECAccuracy = maxEC - minEC;
+            let score = ECError + ECAccuracy / 2;
+            if (ECAccuracy < 0) {
+                debugger;
+            }
+            if (score < bestCandidate.score) {
+                bestCandidate = {
+                    rho,
+                    targetEC: EC,
+                    realEC,
+                    ECError,
+                    ECAccuracy,
+                    solution09Grams,
+                    waterGrams,
+                    minEC,
+                    maxEC,
+                    score,
+                    volume: ((solution09SaltGrams + waterGrams + solution09WaterGrams) / dencity) * 1000
+                };
+            }
+        }
+        // console.log('waterGrams:', waterGrams, 'saltGrams:', saltGrams, 'rhoError:', rhoError);
+    }
+    return bestCandidate;
+}

src/calculateSolution09MassesByEC.ts

@@ -36,11 +36,11 @@ export function calculateSolutionMassesByEC(EC: number, minWaterGrams: number, m
     };
     for (let waterGrams = minWaterGrams; waterGrams <= maxWatergrams; waterGrams += waterStep) {
         waterGrams = Math.round(waterGrams / waterStep) * waterStep;
-        let saltGrams = bruteForceMonotonic((saltGrams: number) => {
+        let calculatedSaltGrams = bruteForceMonotonic((saltGrams: number) => {
             let realRho = getRhoByDencitySaltAndWaterGrams(dencity, saltGrams, waterGrams);
             return realRho;
         }, rho, saltStep, 1000, 0.000001);
-        let saltGramsRounded = Math.round(saltGrams / saltStep) * saltStep;
+        let saltGramsRounded = Math.round(calculatedSaltGrams / saltStep) * saltStep;
         let saltFrom = saltGramsRounded - 2 * saltStep;
         let saltTo = saltGramsRounded + 2 * saltStep;
         for (let saltGrams = saltFrom; saltGrams <= saltTo; saltGrams += saltStep) {

src/calculateSolutionMassesByEC.ts

@@ -22,8 +22,8 @@ let rhoToDencity: Array<[number, number]> = [
 
 /**
  * 
- * @param rho 
- * @returns грамм раствора на литр раствора
+ * @param rho грам соли на литр раствора
+ * @returns Плотность: грамм раствора на литр раствора
  */
 export function getDencityByRho(rho: number): number {
     let less: [number, number];

src/getDencityByRho.ts

@@ -0,0 +1,14 @@
+import { getDencityByRho } from "./getDencityByRho";
+
+/**
+ * 
+ * @param solutionGrams 
+ * @param rho Rho, грам соли на литр раствора
+ * @returns grams of salt
+ */
+export function getSaltGramsByRho(solutionGrams: number, rho:number): number {
+    let dencity = getDencityByRho(rho);
+    let liters = solutionGrams / dencity;
+    let saltGrams = rho * liters;
+    return saltGrams;
+}