Leitfähigkeit im Wasser messen: Welche EC-Sonde (K1 oder K10) brauchst du?

Du willst die Leitfähigkeit im Wasser messen, etwa in einem Brunnen, in einem Brauchwasserkreislauf oder am Ablauf einer Kläranlage, und stehst vor zwei Sonden, die äußerlich gleich aussehen: eine mit K1, eine mit K10. Die kurze Antwort: Bleibt dein Wasser sicher unter 2.000 µS/cm, ist die K1-Sonde die genauere Wahl. Kann der Wert darüber steigen, brauchst du die K10-Sonde, die bei den Dragino-Modellen bis 20.000 µS/cm reicht.

Zur Einordnung: Der EC-Wert beschreibt, wie gut Wasser elektrischen Strom leitet. Er steigt mit der Menge gelöster Salze und wird meist in µS/cm angegeben, bezogen auf 25 °C. Was ein hoher oder niedriger Wert im Alltag bedeutet, ist ein eigenes Thema. Hier geht es darum, welche Messzelle deinen Wertebereich sauber erfasst, wie du sie kalibrierst und wie du sie so einbaust, dass sie über Monate brauchbare Daten liefert.

Wie misst du die Leitfähigkeit im Wasser?

Jede Leitfähigkeitsmessung folgt demselben Prinzip. Zwei Elektroden tauchen ins Wasser, die Elektronik legt eine Wechselspannung an und misst, wie viel Strom fließt. Daraus ergibt sich der Leitwert in Siemens. Wechselspannung wird verwendet, weil Gleichstrom an den Elektroden Ionen anreichern und den Messwert verfälschen würde. Der Leitwert allein ist aber noch nicht vergleichbar, denn er hängt auch davon ab, wie groß die Elektroden sind und wie weit sie auseinanderliegen. Erst die Zellkonstante macht aus dem Leitwert die spezifische Leitfähigkeit, die du in µS/cm abliest.

Weil die Leitfähigkeit stark von der Temperatur abhängt, messen gute Sonden die Wassertemperatur gleich mit und rechnen den Wert auf eine Bezugstemperatur um, üblicherweise 25 °C. Ohne diese Kompensation würde dein Messwert allein durch Erwärmung über den Tag steigen, obwohl sich am Wasser nichts geändert hat.

Für die Praxis gibt es zwei Wege. Ein tragbares Leitfähigkeitsmessgerät eignet sich für Stichproben: eintauchen, ablesen, notieren. Willst du dagegen Verläufe sehen, Grenzwerte überwachen oder Alarme auslösen, brauchst du eine fest eingebaute Sonde mit digitaler Schnittstelle. Die Dragino DR-ECK1.0 und DR-ECK10.0 gehören zur zweiten Gruppe. Sie liefern Leitfähigkeit und Temperatur über RS485 mit Modbus RTU bei 9.600 Baud, brauchen 7 bis 30 V Gleichspannung bei weniger als 0,5 W und haben ein 5 m langes Kabel. Ausgelesen werden sie von einer Steuerung, einem Datenlogger oder einem RS485-Funkknoten, der die Werte zum Beispiel per LoRaWAN weiterschickt.

Was bedeutet die Zellkonstante bei der Leitfähigkeit?

Die Zellkonstante, oft auch K-Faktor genannt, beschreibt die Geometrie der Messzelle. Im idealisierten Fall ist sie der Abstand der Elektroden geteilt durch ihre wirksame Fläche und hat die Einheit cm⁻¹. Die Leitfähigkeit ergibt sich dann aus dem gemessenen Leitwert multipliziert mit der Zellkonstante. Eine K1-Zelle entspricht im Lehrbuchbild zwei Platten von je 1 cm² Fläche im Abstand von 1 cm. Bei einer K10-Zelle ist das Verhältnis zehnmal größer, weil die Elektroden kleiner sind oder weiter auseinanderliegen.

Was heißt das für die Messung? Im selben Wasser fließt durch eine K10-Zelle nur ein Zehntel des Stroms einer K1-Zelle. In sehr leitfähigem Wasser ist das ein Vorteil, weil die Elektronik nicht übersteuert und sich an den Elektroden weniger Polarisation aufbaut. In salzarmem Wasser wird der Strom dagegen so klein, dass feine Unterschiede im Rauschen verschwinden. Deshalb gibt es nicht die eine beste Zelle, sondern für jeden Bereich eine passende.

Zwei Missverständnisse kommen häufig vor. Erstens ist eine höhere Zellkonstante keine Qualitätsstufe, sondern eine Anpassung an einen anderen Messbereich. Zweitens ist der Nennwert auf dem Typenschild nicht exakt. Elektrodenform und Feldlinien sorgen dafür, dass die tatsächliche Zellkonstante deines Leitfähigkeitssensors etwas vom Nennwert abweicht. Genau diese Abweichung gleicht die Kalibrierung mit einer Standardlösung aus. Du musst die Elektroden also nicht ausmessen oder selbst einen Korrekturfaktor berechnen.

EC Sonde K1 oder K10: Welche passt zu deinem Messbereich?

Für die Auswahl zählen drei Zahlen: der normale Wert deines Wassers, der niedrigste Wert, der für dich noch wichtig ist, und der höchste Wert, der realistisch auftreten kann. Dragino gibt für die DR-ECK1.0 einen Bereich von 0 bis 2.000 µS/cm bei 1 µS/cm Auflösung an, für die DR-ECK10.0 10 bis 20.000 µS/cm bei 10 µS/cm Auflösung. Beide Modelle haben eine Genauigkeit von ±1 % vom Messbereichsendwert.

Diese Angabe ist der eigentliche Schlüssel zur Entscheidung. Ein Prozent von 2.000 µS/cm sind ±20 µS/cm, ein Prozent von 20.000 µS/cm sind ±200 µS/cm, und zwar über den ganzen Bereich. Misst du Brunnenwasser mit rund 650 µS/cm, darf die K1-Sonde also etwa 3 % daneben liegen, die K10-Sonde dagegen rund 30 %. Für dasselbe Wasser liefert die größere Zelle damit deutlich weniger Aussagekraft, auch wenn ihre Anzeige genauso viele Stellen hat.

Umgekehrt gilt: Kann dein Wert zum Beispiel bei Spülvorgängen oder Salzeintrag auf 8.000 µS/cm steigen, liegt die K1-Sonde außerhalb ihres Bereichs und liefert dann keine verwertbaren Daten. Hier führt kein Weg an der K10-Sonde vorbei.

Schwierig wird es, wenn dein Normalwert gut zur K1 passt, aber gelegentlich Spitzen über 2.000 µS/cm auftreten. Frag dich dann, welche Information wichtiger ist: die feine Auflösung im Alltag oder die Höhe der Spitzen. Reicht dir die Meldung, dass der Bereich überschritten wurde, bleibt die K1-Sonde sinnvoll. Musst du die Spitzen quantifizieren, nimmst du die K10.

Welche Zellkonstante passt für Süßwasser, Brauchwasser oder Abwasser?

Wenn du deinen Wertebereich noch nicht kennst, helfen typische Größenordnungen als Startpunkt. Die folgende Tabelle ordnet gängige Wasserarten den beiden Zellkonstanten zu. Die Werte sind grobe Richtwerte, die je nach Region und Prozess stark schwanken können. Eine Stichprobe mit einem geliehenen Handgerät ersetzt sie in jedem Fall.

Für Süßwasser ist die K1-Sonde fast immer richtig. Die deutsche Trinkwasserverordnung setzt den Grenzwert bei 2.790 µS/cm bei 25 °C, und normales Leitungs- oder Brunnenwasser liegt meist weit darunter. Bei Regen- oder Osmosewasser stößt sie allerdings an ihre Grenze: Mit ±20 µS/cm Toleranz kannst du 15 und 30 µS/cm nicht sicher unterscheiden. Für echte Reinstwasseranwendungen brauchst du spezialisierte Zellen mit kleinerer Zellkonstante.

Bei Brauchwasser hängt alles vom Prozess ab. Kühlkreisläufe dicken durch Verdunstung ein, sodass die Leitfähigkeit über Wochen auf ein Vielfaches des Zulaufs steigt. Genau diesen Anstieg willst du überwachen, also muss der obere Bereich reichen. Abwasser liegt oft im Übergangsbereich um 2.000 µS/cm und schwankt mit Regen und Einleitungen. Wer hier mit K1 plant, verliert die wichtigsten Ereignisse. Meerwasser schließlich übersteigt beide Bereiche deutlich.

Dragino DR-ECK1.0 vs DR-ECK10.0: Was ist der Unterschied?

Von außen kannst du die beiden Sonden kaum unterscheiden. Gehäuse, Kabel, Stecker, Versorgung und Protokoll sind identisch. Der Unterschied steckt in der Elektrode und in einigen Details der Kommunikation. Die Tabelle fasst die Angaben aus der Dragino-Dokumentation zusammen.

Gemeinsam haben beide Modelle die RS485-Schnittstelle mit Modbus RTU, die Versorgung mit 7 bis 30 V, die Schutzart IP68, einen maximalen Druck von 0,6 MPa und das 5-m-Kabel. Die Temperatur messen beide von −20 bis +60 °C mit 0,1 °C Auflösung und ±0,5 °C Genauigkeit. Die Temperaturkompensation arbeitet zwischen 0 und 60 °C und rechnet standardmäßig auf 25 °C um.

Ein Detail wird beim Tausch oft übersehen: Beide Sonden liefern im Register einen Rohwert, den deine Auswertung mit der Zellkonstante multipliziert. Dragino zeigt das an einem Beispiel: Derselbe Rohwert 686 bedeutet bei der K1-Sonde 686 µS/cm, bei der K10-Sonde 6.860 µS/cm. Wechselst du die Sonde, ohne die Skalierung anzupassen, liegt dein Messwert um den Faktor zehn daneben. Auch die Adresse ändert sich: Eine Abfrage an 0x12 bleibt bei einer K10-Sonde mit Werkseinstellung unbeantwortet. Notiere dir deshalb bei jeder Messstelle, welches Modell mit welcher Adresse und Skalierung verbaut ist.

Wie kalibrierst du eine Leitfähigkeitssonde?

Die Dragino-Sonden nutzen eine Ein-Punkt-Kalibrierung. Du brauchst dafür destilliertes Wasser, die passende Standardlösung und einen Weg, Modbus-Befehle an die Sonde zu senden, etwa einen USB-RS485-Adapter mit einem Modbus-Programm am Laptop.

Der Ablauf ist kurz. Zuerst spülst du die Elektrode in destilliertem Wasser, damit keine Reste aus dem Prozess die Lösung verschmutzen. Dann tauchst du sie in die Standardlösung und wartest, bis sich Leitfähigkeit und Temperatur nicht mehr verändern. Erst dann sendest du den Kalibrierbefehl mit dem Sollwert der Lösung, laut Dokumentation mit zehn multipliziert, bei 1.413 µS/cm also 14.130. Die Sonde bestätigt den Befehl, und danach liest du den Wert zur Kontrolle noch einmal aus.

Ein paar Fehler kosten besonders oft Genauigkeit. Luftblasen zwischen den Elektroden verringern die wirksame Fläche und täuschen eine zu niedrige Leitfähigkeit vor, also bewegst du die Sonde nach dem Eintauchen leicht. Ist die Lösung kälter oder wärmer als die Sonde, braucht die Temperaturmessung einige Minuten, bis sie nachzieht. Wer zu früh kalibriert, speichert einen Temperaturfehler gleich mit. Und eine Sonde, die lange trocken gelagert war, sollte laut Dragino vor dem Einsatz einige Stunden in destilliertem Wasser liegen, damit die Elektrodenoberfläche wieder benetzt ist.

Dragino empfiehlt, vor jedem Einsatz zu kalibrieren und bei Dauermessung etwa alle drei Monate. In stark verschmutztem Wasser oder bei Ablagerungen solltest du häufiger prüfen. Ein guter Hinweis ist ein langsames Abdriften der Werte, obwohl sich der Prozess nicht verändert hat.

Welche Kalibrierlösung brauchst du für die Leitfähigkeit (1413 µS/cm)?

Die Lösung richtet sich nach der Zellkonstante. Für die K1-Sonde schreibt Dragino 1.413 µS/cm vor, für die K10-Sonde 12,88 mS/cm, also 12.880 µS/cm. Beide Werte sind keine willkürlichen Zahlen: 1.413 µS/cm ist die Leitfähigkeit einer Kaliumchloridlösung mit 0,01 mol/l bei 25 °C, 12,88 mS/cm die einer Lösung mit 0,1 mol/l. Deshalb findest du sie bei nahezu jedem Laborhändler, und jedes Leitfähigkeitsmessgerät lässt sich damit ebenfalls prüfen.

Wichtig ist, dass der Kalibrierpunkt im Arbeitsbereich der Sonde liegt. Eine K10-Sonde mit 1.413 µS/cm zu kalibrieren, würde einen Punkt am unteren Rand ihres Bereichs nutzen, an dem ihre Toleranz von ±200 µS/cm bereits einen großen Teil des Werts ausmacht. Halte dich deshalb an die Zuordnung aus der Dokumentation.

Beim Umgang mit der Lösung gelten einfache Regeln. Gieß dir eine kleine Menge in ein sauberes Gefäß ab und kipp sie danach weg, nie zurück in die Flasche. Spül die Sonde vor dem Eintauchen mit destilliertem Wasser und danach kurz mit etwas Standardlösung, damit kein Wasserfilm sie verdünnt. Offene Flaschen verändern sich mit der Zeit, weil Wasser verdunstet und Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen wird. Achte deshalb auf das Haltbarkeitsdatum und notiere die Charge zusammen mit dem Kalibrierdatum. Die Sollwerte gelten für 25 °C. Viele Flaschenetiketten listen die Werte für andere Temperaturen, was dir hilft, wenn deine Werkstatt deutlich kühler ist.

Wie baust du eine Leitfähigkeitssonde ohne Luftblasen und Ablagerungen ein?

Eine gut kalibrierte Sonde misst trotzdem falsch, wenn sie am falschen Ort sitzt. Dragino nennt mehrere zulässige Einbauformen: seitlich in der Behälterwand, von oben über einen Flansch, im Rohrbogen, in einer Durchflussarmatur oder frei eingetaucht. Allen gemeinsam ist, dass das Wasser die Elektroden vollständig umspült und regelmäßig erneuert wird.

Zwei Einbaufehler beschreibt die Dokumentation ausdrücklich. Ist der Anschlussstutzen zu lang und ragt die Sonde nicht weit genug ins Rohr, entsteht ein Totraum, in dem altes Wasser steht. Die Sonde misst dann nicht das, was im Rohr fließt. Der zweite Fehler ist der Einbau an einem Hochpunkt oder in einem nur teilweise gefüllten Rohr. Dort sammelt sich Luft, und jede Blase zwischen den Elektroden lässt den Messwert springen oder sinken. Sicherer ist ein Rohrbogen oder ein Abschnitt mit steigender Strömung, in dem das Rohr immer voll bleibt.

Ablagerungen sind das zweite Dauerproblem. Kalk und andere Mineralbeläge wirken wie eine Isolierschicht und lassen die Leitfähigkeit langsam zu niedrig erscheinen. Dragino empfiehlt für Kalzium- und Magnesiumbeläge eine zehnprozentige Zitronensäurelösung, für organische Verschmutzung warmes Wasser mit Spülmittel oder Alkohol. Die Elektrodenflächen darfst du dabei nicht abwischen, weil das die platinierte Beschichtung beschädigt. Reinigen heißt hier einweichen und im Wasser schwenken.

Plane den Einbau außerdem so, dass du die Sonde ohne großen Aufwand herausnehmen kannst. Ein Kugelhahn vor einer Durchflussarmatur oder eine Halterung im Becken spart dir bei jeder Kalibrierung Zeit. Halte die Grenzen des Datenblatts ein: maximal 0,6 MPa Druck und eine Umgebungstemperatur zwischen 0 und 60 °C. Die Steckverbindung am Kabelende sollte trocken und vor Kondenswasser geschützt liegen.

Leitfähigkeitssensor kaufen: Worauf solltest du achten?

Bevor du dich entscheidest, lohnt ein kurzer Abgleich mit deiner Messstelle. Bestimme zuerst den höchsten Wert, der realistisch auftreten kann, und den Normalwert, den du im Alltag beobachtest. Liegt beides sicher unter 2.000 µS/cm, gibt dir die K1-Zelle die bessere Genauigkeit. Reichen deine Werte darüber hinaus, ist die K10-Zelle die richtige.

Prüfe dann, ob deine Steuerung oder dein Funkknoten RS485 mit Modbus RTU auslesen kann und ob die Versorgung im Bereich von 7 bis 30 V liegt. Leg die passende Kalibrierlösung gleich mit fest, also 1.413 µS/cm für K1 oder 12,88 mS/cm für K10, und plan einen Termin für die Nachkalibrierung ein. Zum Schluss klärst du den Einbauort: voll durchströmt, ohne Totraum und Luft, und gut genug zugänglich, um die Sonde regelmäßig zu reinigen.

Wenn du die Leitfähigkeit im Wasser messen willst und eine passende Sonde suchst, findest du beide Dragino-Modelle in der Kategorie Elektrische Leitfähigkeit.