Guten Abend! Ich benötige eine Einschätzung meines Schaltungsentwurfes. Zum Projekt: Es geht um die Analyse von Schwimmbadwasser. Die im Anhang befindliche Grafik stellt das analoge Frontend für die Messung der Leitfähigkeit von Wasser dar (in diesem Projekt 100-3000µS/cm). Beschreibung der Schaltung: Zunächst wird mit U1A eine Rechteckspannung mit der Frequenz von 100Hz erzeugt. U2A übernimmt die Anpassung an die Impedanz von Rsensor und linearisiert den Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Ladespannung für C11 (Funktion -> 1/x). J1 sperrt solange Upulse positiv ist -> der Kondensator wird geladen. Die negative Halbwelle von Upulse wird mit J1 kurzgeschlossen. Die letzte Stufe U3A erledigt die Anpassung an den Sigma-Delta-Modulator AD7400A (nicht dargestellt). Usigma wird vor dem AD7400A noch durch 10 geteielt. Anbei habe ich auch noch eine Grafik der Simulation der Schaltung beigefügt. Gezeigt werden die Spannung des Kondensators C11 (Ugleich), Usigma und die Spannung von U2A. Simulation ist das eine - die Praxis das andere: Wie sehen die "alten" Hasen meinen Enwurf bezüglich: # Stabilität im Betrieb # Funktionsverhalten bei Bauteiltoleranzen # Funktionsverhalten bei wechselnden Temperaturen Mir geht es eigentlich darum, Hinweise zu bekommen, ob mein Schaltungsentwurf auch den Regeln der Praxis und der sinnvollen Konstruktion von Schaltungen dieses Typs entspricht. - Immerhin bin ich noch ein ausgesprochener Anfänger im Gebiet der Elektronik. Für eure Mühe und konstruktiven Anmerkungen bedanke ich mich schon im Voraus. Nico Fuchs
Angehängte Dateien:
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Schaltung.png
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Auswertung_Schaltung.png
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Ich versteh deine Schaltung nicht. Normalerweise legt man den Sensor an Wechselapannung ohne Gleichspannungsanteil damit er chemisch unbeeinflusst bleibt. Das kann man durch Kondensatortrennung oder ein exaktes 50% Rechtecksignal mit sauberen Pegeln (uC-Ausgang) erreichen. Wenn R5 dein Sensor wäre, wäre das denkbar, aber der andere ? Ich find das in deiner Schaltung nicht. Da man die Wechselspannung selbst erzeugt, kann man die Verstärkung in gleichem Takt auf +10/-10 umschalten, und erhält direkt ein gleichgerichtetes Ausgangssignal. Dann noch die unsäglichen TL071 OpAmps. Ungenau, leiden unter pase rversal, brauchen hohe Spannung kein Rail-To-Rail.
Hallo! MaWin schrieb: > Normalerweise legt man den Sensor an Wechselapannung ohne > Gleichspannungsanteil damit er chemisch unbeeinflusst bleibt. Vielen Dank für diesen Hinweis. Müsste die Größe des Kondensators experientell ermittelt werden? Oder ist es nicht Notwendig den Einfluss auf die Rechteckform wie hier: http://www.electronics-tutorials.ws/rc/rc_3.html beschrieben zu achten? MaWin schrieb: > Dann noch die unsäglichen TL071 OpAmps. Ungenau, leiden unter pase > rversal, brauchen hohe Spannung kein Rail-To-Rail. Welche Genauigkeit ist für diese Anwendung nötig? Welche OPV's sollte statt TL074 verwendung finden? Bisher ging ich davon aus, dass die Anforderungen an die OPV's nicht hoch wären: ~ niedrige Frequenz ~ der AD7400 ist bis ±250mV am Eingang spezifiziert( es stehen also 100mV für Offsets zur Verfügung, die dann per Software kompensiert werden können) ~ Als Messgenauigkeit wünsche ich mir ±10µS/cm MFG Nico Fuchs
> Müsste die Größe des Kondensators experientell ermittelt werden? Im Prinzip nein, weil man ihn so gross macht, daß der Ladevorgang/Entladevorgang möglichst gar keine Rolle spielt im Laufe eines Impulses, und nur über viele hundert Inpulse der Kondenstaor langsam umgeladen wird - auf dann im Mittel 0V zwischen den Elektrodenanschlüssen. Wenn man brutal ist, und einen Microcontroller hat und den AD7400 verwenden will, kann man in Software gleichrichten Elektrode +----+ uC-Ausgang 50% an 50% aus --1uF--o o------+--|+ | R | |-- uC VCC/2-----+--|- | +----+ Keine weitere Elektronik, vor allem kein OpAmp weil der AD7400 empfindlich genug ist. uC-Ausgang einschalten, messen, uC-Ausgang ausschalten, messen und Vorzeichen wechseln, zum vorherigen Messwert addieren. R bestimmt den Messbereich, passend zur Elektrode.
Hallo! Die "brutale" Methode ist auf jedenfall interessant. Allerdings muss mein µC noch weitere Aufgaben erledigen, sodass ich für die Ermittlung des Messwertes nur einen Counter implementieren möchte. Das hat den Vorteil, dass alle Sensoren (PH,Redox,Temperatur,Wasserstand und Leitfähigkeit) die selbe Schnittstelle haben. Wie mache ich das mit der Auswertung des Wertes im µC. Lege ich dort eine Lookup-Table ab? Meine bisherige Vorstellung: Der Messwert wird vom AD7400 durch die Zählung der steigenden Flanken innerhalb einer Torzeit ermittelt. Dann müsste ich in die Lookup-Tabelle schauen und vor der Ausgabe des Messwertes noch einen Kalibrierfaktor hinzufügen. Ist dieses Vorgehen sinnvoll, oder wird das irgendwie anders implementiert? Vielen Dank im Voraus. Nico Fuchs
und vor der Ausgabe des Messwertes noch einen Kalibrierfaktor hinzufügen. und die Temperaturkorrektur nicht vergessen ca. 2,1%/K
> Lege ich dort eine Lookup-Table ab?
Muß nicht sein, da die Messwerte recht linear sein werden.
Also Offset und Steigung korrigieren, und fertig ist der Messwert, den
man wie Ralle richtig bemerkt lieber um Temperatuireinflüsse korrigieren
sollte, als sich über leichte Unlinearitäten Gedanken zu machen.
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