Hallo zusammen und einen schönen Tag, ich hätte eine große Bitte an die Community, würdet Ihr mir helfen die angehängte Schaltung (aus dem LF444 Datenblatt) so zu ändern, dass der pH-Messbereich eher bei pH 3-13 liegt anstatt bei pH 0-10 (oder gern auch 0-14 pH) und die ausgegebene Spannung im Bereich 0-5 V liegt (für einen AD-Wandler)? Um die Spannung auf den Bereich 0-5 V zu bringen hatte ich die Idee einen Spannungsteiler einzusetzen. Da ich aber aus dem Bereich Bio-und Umwelttechnik und nicht Elektrotechnik komme, bin ich da eher vorsichtig mit meinen Aussagen. Ich wäre Euch sehr dankbar, wenn Ihr mir hierbei weiterhelfen könnt, im Gegenzug helfe ich gern bei bio-und umwelttechnischen Fragen :) Grüße, Kai-Arne
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>ich hätte eine große Bitte an die Community, würdet Ihr mir helfen die >angehängte Schaltung (aus dem LF444 Datenblatt) so zu ändern, dass der >pH-Messbereich eher bei pH 3-13 liegt anstatt bei pH 0-10 (oder gern >auch 0-14 pH) und die ausgegebene Spannung im Bereich 0-5 V liegt (für >einen AD-Wandler)? Die Angabe am Ausgang ist nur die Skalierung. Es kann gut sein, daß die Schaltung schon von ph 0-14 arbeitet. Der LF444 müßte jedenfalls 13...14V ausgeben können. Der Herabsetzen der Ausgangsspannung machst du dann mit einem simplen Spannungsteiler. Ein Tiefpaßfiltercap und eine BAV199 zum Schutz komplettieren die Anpaßschaltung. Wenn du bei einer Quellimpdanz von unter 10k bleibst, kannst du dann schon ohne zusätzlichen Puffer in den ADC eines AVR.
> Um die Spannung auf den Bereich 0-5 V zu bringen > hatte ich die Idee einen Spannungsteiler einzusetzen Ach was, Unsinn, man muss bloss die vorhandenen Wuiderstandswerte ändern. Aber die Schaltung ist nicht mehr zeitgemäss. Du brauchst heute mit Rail-To-Rail OpAmps nur noch 5V, wie beim LMC6001. Und du brauchst nur einen davon, wenn du die Temperaturkompensation in Software machst (oder gar nicht). Kalibriert wird heute auch in Software.
1 | +--------+------ +5V |
2 | | | |
3 | 10k | |
4 | | | LMC6001 |
5 | +--pH---|+\ |
6 | | | >-----+-- ADC (0.25-4.75V für 3 bis 13 pH) |
7 | | +--|-/ | |
8 | | | | | |
9 | +-1M-+---(--6M1--+ |
10 | | | | | |
11 | 6k8 +---(-220pF-+ |
12 | | | |
13 | +--------+------- GND |
Achte auf die Aufbauanleitung im LMC6001 Datenblatt.
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Kai-Arne K. schrieb: > Da ich aber aus dem Bereich Bio-und > Umwelttechnik und nicht Elektrotechnik komme, Bist Du denn in der Lage, eine solche Schaltung auch aufzubauen? Solch eine Schaltung muss sehr hochohmig sein, sodas eine normale gedruckte Schaltung nicht in Frage kommt. Ausserdem muss man auch einiges gegen unerwünschte Einstrahlung machen, z.B. durch Schutz- schildtechnik. Falls Du an einer UNI arbeitest, könntest Du Dir vielleicht praktische Hilfe aus einer elektrischen Nachbarfakultät holen. Gruss Harald
Danke schon einmal für alle Antworten. MaWin schrieb: > wenn du die Temperaturkompensation in > Software machst (oder gar nicht). Kalibriert wird heute auch in > Software. Das wird tatsächlich über die Software realisiert (LabView), da die Temperatur unserer Prozesse konstant gehalten wird, erfolgt der Abgleich durch eine manuelle Eingabe. Harald Wilhelms schrieb: > Falls Du an einer UNI arbeitest, könntest Du Dir > vielleicht praktische Hilfe aus einer elektrischen Nachbarfakultät > holen. So ist es und ich denke, ich sollte dort wirklich einmal vorbeischauen.
Kai-Arne K. schrieb: >> Falls Du an einer UNI arbeitest, könntest Du Dir >> vielleicht praktische Hilfe aus einer elektrischen Nachbarfakultät >> holen. > > So ist es und ich denke, ich sollte dort wirklich einmal vorbeischauen. Wobei Du auch beachten musst, das sich nicht jeder Ingenieur mit solchen Schaltungen auskennt. Ph-Messungen sind eigentlich einfach: Man muss nur eine Spannung messen. Aber selbst der hohe Eingangs- widerstand eines Multimeters (typisch 10MOhm) ist da schon zu niedrig. Gruss Harald PS: Ich habe auch noch kein ph-Wert-Messgerät gebaut; ich kenne aber zumindest die wichtigsten, theretischen Parameter, die man da beachten muss.
>Ich wäre Euch sehr dankbar, wenn Ihr mir hierbei weiterhelfen könnt, im >Gegenzug helfe ich gern bei bio-und umwelttechnischen Fragen :) Warum dann überhaupt ein Selbstbau??
Es muss natürlich auch gewährleistet sein, das der ph-Fühler für den stärker alkalischen Bereich noch geeignet ist.
Nabend, Kai Klaas schrieb: > Warum dann überhaupt ein Selbstbau?? Da gibt es einige Gründe, hauptsächlich ist es aber der Tatsache geschuldet, dass die Hochschulen weit weniger Steuergelder erhalten als z.B. Banken ;) Spaß beiseite; unsere Mittel sind wirklich begrenzt aber wenn Du einen Tipp für ein fertiges Produkt hast (kompletter Verstärker für den AD-Wandler-Anschluss oder gar einen Verstärker per USB, jeweils ohne Sonde) dann nehme ich den gern an. Darüberhinaus bin ich ein überzeugter Selbstversuchler (Lerneffekt) mit Spaß am Löten. U. B. schrieb im: > Es muss natürlich auch gewährleistet sein, das der ph-Fühler für den > stärker alkalischen Bereich noch geeignet ist. Das werde ich anschließend mit verschiedenen Sonden testen, vor allem auch im Vergleich zu unseren (sauber kalibrierten) kommerziellen Geräten. Mir ist bewusst, dass mein Selbstbau wahrscheinlich nur Hausnummern misst aber es ist schon mal ein Anfang, außerdem sind die Nachkommastellen bei unseren (Algen-)-Kulturen eher unkritisch. Es wäre halt wünschenswert das Ganze zu digitalisieren, um den zeitlichen Verlauf darzustellen. @MaWin Ich hätte da noch die ein oder andere Frage zu Deiner Schaltung: - ich kann keinen 6,1 MOhm Widerstand finden, ist es möglich einen 6,2 MOhm zu nutzen oder eher einen kleineren und die Differenz mit einem zweiten Widerstand in Reihe zu addieren? - soll der 220pF aus einem bestimmten Material sein? - für den LMC6001, die A oder reicht die B Variante? Grüße und einen schönen Abend
Kai-Arne K. schrieb: > U. B. schrieb im: >> Es muss natürlich auch gewährleistet sein, das der ph-Fühler für den >> stärker alkalischen Bereich noch geeignet ist. > > Das werde ich anschließend mit verschiedenen Sonden testen, vor allem > auch im Vergleich zu unseren (sauber kalibrierten) kommerziellen > Geräten. Du musst die Elektroden nicht selbst testen. Den Arbeitsbereich und die Beständigkeit sollte Dir der Elektrodenhersteller angeben. Sonst wirst Du doch nie fertig.
> - ich kann keinen 6,1 MOhm Widerstand finden, ist es möglich einen 6,2 > MOhm zu nutzen Ja, leichte Änderung der Minimal/Maximal anzeigbaren Werte > - soll der 220pF aus einem bestimmten Material sein? Nein, ob Folie oder Keramik ist (im Gegensatz zum 620pF Kondenstaor deiner Originalschaltung) egal, weil er von der Sonde abgekoppelt verschaltet ist. - für den LMC6001, die A oder reicht die B Variante? Zugegebenermassen belastet der A-Typ die pH-Sonde geringer als B oder C, aber alle drei sind dermassen gut, daß du auch mit den billigeren gut fahren wirst. Bei allen 3 ist der Eingangsstrom geringer als der Leckstrom deines 620pF Kondensators in deiner Originalschaltung. > außerdem sind die Nachkommastellen bei unseren (Algen-)-Kulturen > eher unkritisch Was bedeutet, daß sicher auch andere hochohmige Rail-To-Rail OpAmp gehen würden als der verdammt gute LMC6001.
Guten Abend zusammen, ich hätte noch einmal einen kleinen Nachschlag. @ MaWin Ich habe mich ein wenig mit Deiner Schaltung und einer ähnlichen aus einem anderen Beitrag von Dir beschäftigt. Ich würde gern die Theorie dahinter verstehen, habe mich deswegen etwas belesen und eine Schaltung "aufgebaut". +--------+------ +5V | | 10k | | | LMC6001 +--pH---|+\ | | >-----+-- ADC ca. 0,28 V bis 4,28 V für pH 0-14 | +--|-/ | | | | | | +---(--4M---+ | | | 1k 1M | | | | +----+---+------- GND @ Alle Ich hoffe, dass ich das einigermaßen verstanden habe. Die Widerstände ergeben sich rein rechnerisch, ich habe nicht überprüft, ob es sie in der Ausführung tatsächlich gibt. So denn dann nun also: Zu der pH-Sonde wird durch den Spannungsteiler ein Wert von ca. 0,45 Volt addiert (Ue somit ca. 0,05-0,85 Volt). Die Verstärkung sollte durch Wahl der Widerstände V=5 betragen und bringt Ua somit auf ca. 0,275 - 4,275 Volt bei der vollen pH-Breite. Ist das so einigermaßen korrekt? Sollte irgendwo noch ein Kondensator hinzugefügt werden und reicht eine Entstörung des Elektrodenkabels durch einen Ferritkern? @MaWin Wird bei der von Dir beschrieben Schaltung eine Spannung von Ue abgezogen, lediglich die Differenz verstärkt und die gleiche Spannung auf Ua wieder addiert? Ich habe da etwas in der Richtung gelesen, die Widerstände lagen aber leicht verändert zu einander. @Alle Warum werden bei der Verstärkung häufig Widerstände im MOhm-Bereich eingesetzt? Das Verhältnis kann ich doch auch mit kleineren Werten erreichen. Liegt es an den Toleranzen oder dem Strom der fließen soll? Ich wünsche einen schönen Samstag Abend und danke im Voraus. Gruß, Kai
Kai-Arne K. schrieb: > Die Verstärkung sollte durch Wahl der Widerstände V=5 betragen und > bringt Ua somit auf ca. 0,275 - 4,275 Volt bei der vollen pH-Breite. der Spannungsumfang das ist richtig
> Wird bei der von Dir beschrieben Schaltung eine Spannung von Ue > abgezogen ?!? Warum hast du 1k statt 6k8 ? Warum lkegst du den 1M Widerstand falsch an Masse statt an den anderen Kontakt der pH-Sonde ? Eine normale pH-Sonde liefert 0V bei pH 7, nicht bei pH 0. Sicher sind die Widerstandswerte berechnet. Man verwendet MOhm weil der OpAmp das erlaubt und weil der Spannungsteiler dadurch nicht übermässig belastet wird.
Hallo MaWin, ich wollte Deine Schaltung nicht "verbessern" oder etwas in der Art. Ich bin Dir dafür sehr dankbar und werde sie sofort ausprobieren, sobald mein Sample von TI ankommt. Ich hatte eher die Absicht das Prinzip ein wenig zu durchblicken und an einer Schaltung zu üben. Die Lage der Widerstände hatte ich mir aus der Seite Opamp abgeguckt, dabei habe ich sicher einen Fehler gemacht. Bei Deiner Schaltung wird lediglich die Spannung der pH-Elektrode verstärkt und die ca. 2 V aus dem Spannungsteiler addiert, richtig? Meine Frage bezüglich der Differenz-Verstärkung bezog sich auf "Nichtinvertierender Verstärker mit Offset", ebenfalls aus dem Thema Opamp, das hatte ich offensichtlich auch noch nicht richtig verstanden. Tja, echte Elektronik ist eben doch nichts für Wochenend-Tüftler :( Hoffentlich liege ich nicht immer noch daneben. Gruß
>Die Lage der Widerstände hatte ich mir aus der Seite Opamp >abgeguckt, dabei habe ich sicher einen Fehler gemacht. Die Anordnung der Widerstände in Mawins Schaltung ist doch völlig anders als bei deiner Schaltung. Siehst du das denn nicht??
> Bei Deiner Schaltung wird lediglich die Spannung der pH-Elektrode > verstärkt Um den Faktor 7.1 > und die ca. 2 V aus dem Spannungsteiler addiert, richtig Ja. Genau so funktioniert sie. Ohne Temperaturkompensation, die bei eurer Anwendung nicht notwendig ist.
Hallo zusammen, ich habe noch einen verspäteten Nachschlag. Erst einmal ein Danke an alle, ich bin endlich zum Aufbau der Schaltung gekommen, sie funktioniert tadellos (besonderen Dank an MaWin!). Vielleicht schaut ja noch einmal jemand hier vorbei, denn eine Frage habe ich noch. Ich will die Schaltung zur Abschirmung in ein Metallgehäuse einbauen. Jetzt stellt sich mir die Frage, ob ich die BNC-Buchse ohne Kontakt zum Gehäuse (z.B. über eine kleine PTFE-Platte) durchführen soll oder mit Kontakt zum Gehäuse. Die BNC-Buchse selbst hat ja durch den Spannungsteiler ein Potential von +2V aber sollte ein Gehäuse nicht an GND angeschlossen sein? Oder macht es keinen Unterschied, wenn das Gehäuse das Potential der Buchse bekommt? Grüße und ein spätes frohes neues Jahr an alle!
Die BNC Buchse Abschirmung kommt in Kontakt mit dem abschirmenden Gehäuse, und das Gehäuse kommt damit NICHT an Minus(Masse) der Schaltung, sondern an den 10k/1k Knotenpunkt an dem auch die pH-Sonde liegt. Man sollte dann dem 1k noch einen 10..100nF Keramikkondenstaor parallel schalten.
Hallo MaWin, bzw. an den Knotenpunkt 10k/6k8 Deiner ursprünglichen Schaltung? Die habe ich nämlich nachgebaut. Gruß
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