Hallo
Ich möchte an einem Analogen 10 Bit Eingang vom Velleman Board K8061
http://www.velleman.be/ot/de/product/view/?id=364910
eine PH Elektrode meines AQ anschliessen. Die PH Elektrode liefert eine
Spannung von 0,03V pro PH Wert. Da ich zwischen PH 5 und 9 messen möchte
hätte ich eine Eingangs Spannung von 0,15V und 0,27V. Diese denke ich
müßte ich verstärken um den Faktor 10. Den Eingang am Board kann ich
über Jumper auf 5V oder 10V einstellen.
Wie müßte die OPV aussehen ?
Da ich leider erst vor ein paar Tagen angefangen habe mich überhaupt mit
Elektronik zu beschäftigen wollte ich mal höfflichst Anfragen ob mir
jemand einen Plan dazu machen könnte ? oder mir unter die Arme greifen
könnte.
Gruß
r.w.
Geht leider nicht. die eingangsimpedanz ist 20kOhm, was viel zu wenig
fuer eine pH elektrode ist. Ohne Fet OpAmp ist da leider gar nichts.
Auch 10MOhm reicht nicht, der Messfehler ist immer noch zu gross und die
Lebensdauer der Elektrode zu begrenzt.
Hallo,
die Schaltung sieht prinzipiell ok aus.
Die Sache mit der Spannungsversorgung solltest Du am Schluß angehen; das
sind Standardschaltungen, die davon abhängen, was Dir an Geräten zur
Verfügung steht.
Der TL084 ein Standard-OPV mit JFET-Eingang. Nun willst Du einen
besonders hochohmigen Eingang haben, daher würde ich eher in Richtung
MOSFET-Eingang (CMOS-Eingang) suchen.
Ich würde an OPV wie diesen denken, wobei ich das Datenblatt noch nicht
zu 100% durchgelesen habe.
http://www.analog.com/en/amplifiers-and-comparators/operational-amplifiers-op-amps/ad8607/products/product.html
Auswahlkriterium war der Eingangsstrom.
Hinsichtlich der Leckströme mußt Du sicherlich auch etwas unternehmen
(Stichwort: Guard-Ring).
Gruß,
Michael
@R.W. (Gast
bitte als " unter die Arme greifen" betrachten
Wenn Deine Angabe stimmt, dann sage ich voraus, dass Du mit der Deiner
vorhandenen Elektrode niemals den pH-Wert misst, sondern irgendetwas.
Eine pH- Elektrode liefert theoretisch ca. 59mV/pH, praktisch
vielleicht 1-2mV weniger.
Verrat doch mal, was im Datenblatt steht (insbesondere Elektrodentyp,
Innenwiderstand)
und was es werden soll.
MfG
Wolfgang
Hallo an alle
vielen Dank für eure Vorschläge und Infos.
@Wolfgang-G
Die Angabe habe ich im Netz gefunden. Es soll eine Regelung des PH
Wertes über die CO² Zufuhr im Aquarium geben. Es kommt später noch mehr
dazu wie Leitwert und Temp messen und Lampen schalten usw.
@Michael Lenz
Die Spannungsversorgung von 12V ist auf dem K8061 schon vorhanden.
Da es den TL084 nicht mehr gibt habe ich gedacht ich nehme den TL084
DIP.
Meinst du der passt ?
Gruß
Ralf
Hallo Ralf,
der INA116, den "Aha" genannt hat, ist ein Spezialbaustein, der genau
für Deine Anwendung gedacht ist. Schau mal im Datenblatt auf Seite 9, da
steht beschrieben, wie Du ihn verschalten kannst.
Dieser IC hat extrem niedrige Leckströme und eine fertige Lösung für
Guard-Ringe. Die brauchst Du, um ordentliche Messungen zu machen.
Zur Erläuterung: Ein Guard-Ring ist nichts anderes als ein Stück Metall,
das um Deine Leitung herum angeordnet ist und das dasselbe elektrische
Potential hat wie Deine Leitung.
##########################
##########################
------------------------ Leitung
##########################
########################## Guard-Ring (Fläche mit gleichem Potential
wie die Leitung)
Guard-Ringe sind notwendig, um Kriechströme zu verhindern, die
beispielsweise über Verunreinigungen auf der Leiterplatte oder im Kabel
zustandekommen (z. B. Chemikalien, fettige Finger u. ä.).
Da der Guard-Ring dasselbe elektrische Potential hat wie die Leitung,
wirkt keine Kraft auf die Ladungsträger, so daß sie nicht wegfließen.
(Bei den meisten Anwendungen braucht man keine Guard-Ringe. Aber bei
Anwendungen mit so geringen Strömen wie bei einem PH-Meter, sind sie
schon notwendig.)
Das besondere an der Spannung des Guard-Rings ist, daß sie aktiv
getrieben wird. Das heißt: Der Guard-Ring kann ohne Probleme Ströme an
die Umgebung liefern, wenn irgendwo rundherum eine Potentialdifferenz
ist, die Kriechströme erzeugt. Bloß kommen die Kriechströme dann aus der
Spannungsquelle des Guard-Rings und nicht aus Deiner Leitung!
> @Michael Lenz> Die Spannungsversorgung von 12V ist auf dem K8061 schon vorhanden.> Da es den TL084 nicht mehr gibt habe ich gedacht ich nehme den TL084> DIP.
DIP ist nur der Gehäusetyp (Gehäuse mit Beinchen), das ist also schon
der IC, den Du meinst.
Tu Dir aber selbst den Gefallen und vergiß den TL084, wenn Du
ordentliche Ergebnisse haben willst! Die Internetseite, die Du gefunden
hast, meint zwar, der TL084 reicht aus. Das glaube ich aber nicht; das
ist ein Feld-Wald-Wiesen OPV mit einem nur mittelprächtig hohen
Eingangswiderstand (JFET).
Nimm lieber den INA116. Der INA116 arbeitet mit +/-15V. Wahrscheinlich
geht +/-12 auch ohne Probleme. Die maximale Ausgangsspannung ist dann
eben etwas kleiner.
Am einfachsten ist es wahrscheinlich, wenn Du Dir ein kleines
Wechselspannungs-Steckernetzteil kaufst (Kostenpunkt etwa 10 € bei
Conrad) und auf der Platine daraus sowohl die positive, als auch die
negative Gleichspannung erzeugst (Linearregler 7815 für positive Spg.
und 7915 für die negative Spannung). Dann brauchst Du nur einen einzigen
Stromanschluß.
Wenn Du willst, kann ich Dir beim Layout mit Eagle behilflich sein (z.
B. Bauteile für Spannungsregler u. ä. raussuchen, damit Du nicht die
falschen wählst; das ist am Anfang schwierig zu erkennen.)
Gruß,
Michael
Der INA116 ist ja ganz nett, aber wo bekommt man den als Privatperson in
kleinen Stückzahlen zu einem vernünftigen Preis? Die einzige Quelle, die
ich gefunden habe, war RS-Components, das Stück zu 13,56 Euro exklusive
Mwst!
Fix und fertige pH-Meter inklusive Elektrode gibts ja schon um 30-40
Euro.
> Der INA116 ist ja ganz nett, aber wo bekommt man den als Privatperson in> kleinen Stückzahlen zu einem vernünftigen Preis? Die einzige Quelle, die> ich gefunden habe, war RS-Components, das Stück zu 13,56 Euro exklusive> Mwst!
Als Sample bei TI.
> Fix und fertige pH-Meter inklusive Elektrode gibts ja schon um 30-40> Euro.
Das gibt es häufig, und wenn das Budget auf 40€ beschränkt ist, würde
ich mir auch ein fertiges PH-Meter kaufen. Sonst kannst Du Dir nämlich
auch kein Gehäuse für um die Platine herum leisten.
Gruß,
Michael
Der INA116 ist zwar gutm aber doch eher übertrieben. Es gibt reichlich
CMOS OPs mit wenig Eingangsstrom (im unteren pA Bereich). z.B. ICL7621,
TLC27x, AD8551,LMC6484,MCP60x,MCP600x,OPA347,max4238,...
Wichtig ist bei so kleinen Strömen aber auch die Sauberkeit der Platine
und ggf. ein Guard Ring.
>Es kommt später noch mehr dazu wie Leitwert und Temp messen und Lampen schalten
usw.
>Da ich leider erst vor ein paar Tagen angefangen habe mich überhaupt mit >Elektronik
Deshalb solltest Du mit dem Teil anfangen, der am leichtesten zu
verstehen ist und auch einem Anfänger das schnellste Erfolgserlebnis
bringen könnte.
Vielleicht in folgender Reihenfolge:
1) Lampen schalten
2) Temperatur messen
3) Leitfähigkeitsmessung
4) pH- Wertbestimmung (hier solltest Du dich neben der Theorie auch
mit der Kalibrierung der Messkette beschäftigen, was für eine exakte
Messung ein wichtige Voraussetzung ist)
MfG
Wolfgang
Hallo,
ich habe noch Frage zu dem guard ring:
>Das besondere an der Spannung des Guard-Rings ist, daß sie aktiv>getrieben wird. Das heißt: Der Guard-Ring kann ohne Probleme Ströme an>die Umgebung liefern, wenn irgendwo rundherum eine Potentialdifferenz>ist, die Kriechströme erzeugt. Bloß kommen die Kriechströme dann aus der>Spannungsquelle des Guard-Rings und nicht aus Deiner Leitung!
Wie betreibe ich den guard-ring aktiv? Das Eingangssignal 1x verstärken
mit CMOS-opamp und wieder auf den guard ring geben?
Wenn ja, dann brauche ich einen zweiten opamp um einen
Verstärkungsfaktor > 1 zu erreichen. Damit habe ich 2x den opamp-offset
und zwei Bauteile :(
Und: Wie mache ich das mit den Kabeln, wenn die Spannung der
PH-Elektrode so schwach ist? Dort dürfte es schon Ableitströme geben,
spätestens im Stecker ist dann Ende. Und was ist mit Einstrahlungen z.B.
von EVGs?
Hallo,
>>Das besondere an der Spannung des Guard-Rings ist, daß sie aktiv>>getrieben wird. Das heißt: Der Guard-Ring kann ohne Probleme Ströme an>>die Umgebung liefern, wenn irgendwo rundherum eine Potentialdifferenz>>ist, die Kriechströme erzeugt. Bloß kommen die Kriechströme dann aus der>>Spannungsquelle des Guard-Rings und nicht aus Deiner Leitung!>> Wie betreibe ich den guard-ring aktiv? Das Eingangssignal 1x verstärken> mit CMOS-opamp und wieder auf den guard ring geben?
Ja, genau. Auf Seite 1 des Datenblattes des INA116 siehst Du auch ein
vereinfachtes Blockschaltbild. Die drei Ausgänge des (+1)Verstärkers
kannst Du Dir alle als miteinander verbunden denken.
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina116.pdf> Wenn ja, dann brauche ich einen zweiten opamp um einen> Verstärkungsfaktor > 1 zu erreichen. Damit habe ich 2x den opamp-offset> und zwei Bauteile :(
Du hängst den Spannungsverstärker an den Ausgang des (+1) Verstärkers.
Dann stört der Stromoffset nur einmal. Über den Spannungsoffset mußt Du
dir auch keine Sorge machen, weil die Spannungen relativ groß sind.
> Und: Wie mache ich das mit den Kabeln, wenn die Spannung der> PH-Elektrode so schwach ist?> Dort dürfte es schon Ableitströme geben,> spätestens im Stecker ist dann Ende. Und was ist mit Einstrahlungen z.B.> von EVGs?
Du treibst die Schirmung auf dem gleichen Potential wie den Innenleiter.
Daher gibt es im Kabel keine Ableitströme. Und gegen EMV-Einstrahlungen
kannst Du das Signal tiefpaßfiltern (glätten).
Lies Dir dazu Seite 9 des INA116-Datenblattes durch. Das ist sehr
nützlich dazu.
Zu teuer ist der INA116 übrigens auch nicht, da TI kostenlose
Warenproben verschickt.
Gruß,
Michael
R.W. wrote:
> Hallo an alle>> vielen Dank für eure Vorschläge und Infos.>> @Wolfgang-G> Die Angabe habe ich im Netz gefunden. Es soll eine Regelung des PH> Wertes über die CO² Zufuhr im Aquarium geben. Es kommt später noch mehr> dazu wie Leitwert und Temp messen und Lampen schalten usw.>> @Michael Lenz> Die Spannungsversorgung von 12V ist auf dem K8061 schon vorhanden.> Da es den TL084 nicht mehr gibt habe ich gedacht ich nehme den TL084> DIP.> Meinst du der passt ?>
Typisch geht: TL084, TL074, LF351, 357 und CA3140. Das geht alles recht
gut mit einfachen Aquarium-pH-Elektroden.
Man kann auch INA116 oder AD5xx Typen nehemn -- ist aber nachdem was ic
htesten konnte für derartige Anwendung wie Du es im Aquarium vorhast
nicht nötig.
Die extreme Genauigkeit ist hier nicht so relvnt. Und die hier
verwendeten pH Elektroden sind "relativ" niederohmig. Wobei wir hier
auch schon vom Megaohm Bereich sprechen.
Im Labor hatten wir kritischere Elektroden da machten Femto-Ampere
Biasströme des ersten OPV, etc. schon Sinn un mußten beachtet werden.
Aber für Aquarium, das darfst Du mir glaubne da mehr als 6 Steuerungen
hier so gebastelt wurden, genügt preiswerte OPv Technik wie
TL074/TL084,LF35x
Auch die obigen Zwischenrufe über Bezugselektrode, etc.: Das hast Du
alles in Deiner gekauften Elektrode drin. Das Stichwort heißt hier
Einstabmeßkette.
Oder in schlichten Worten: Kümmr Dich nicht drum.. Du kannst Deine
Elektrode nehmen, anschließen und gut ist es. Die Zuleitung bitte nicht
ohne Not verlängern. Um mehr muß man sich hier nicht kümmern.
Mehr machen die kaufbaren CO2 Controller für's Aquarium auch nicht.
Einstabmeßkette und fertich.
viel Erfolg beim Selbstbau wünsche ich Dir.
hth,
Andrew
