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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PH-Meter mit LMC6001 an MAX127


Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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Hallo,

ich möchte ein PH-Meter für den PC bauen, dass über einen MAX127 
ausgelesen werden soll.
Die Spannung kommt zuerst an einen LMC6001, der die Spannung erst einmal 
unverstärkt an einen MAX127 weiterleiten soll, der dann die Spannung 
ausliest und über einen IOW an den PC leitet.
Mein Problem ist:
- Der MAX127 liest die Spannung vom LMC6001 nicht ein, sondern zeigt mir 
ständig nur Full-Scale (4,9875....V) oder 0V an.
- Mit einem gewöhnlichen Voltmeter ist die Spannung zu messen
- Der MAX127 funktioniert einwandfrei

Wo ist die Fehlerquelle zu suchen?

Gruss,
Sebastian.

Autor: Aehh (Gast)
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Gleichtaktspannung ?

Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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Aehh schrieb:
> Gleichtaktspannung ?

Bei welchem Bauteil? Der MAX wird über 5V-USB-Spannung versorgt und das 
LMC6001 ebenso, sowie die -5V aus einem ICL7660.

Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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Hier mal meine Schaltung.

Vielleicht hilfts.

Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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Hat der MAX vielleicht Probleme mit Spannungen im mV Bereich, sodass ich 
um eine Verstärkung nicht herum komme?

Autor: Aehh (Gast)
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Die PH Sonde hat einen zweiten Anschluss. Auf GND ?

Autor: micha (Gast)
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eine pH-Elektrode (Clark-Elektrode) ist ein amperometrischer Sensor, 
d.h. er liefert einen zum Signal propertionalen STROM, keine Spannung 
(im Prinzip ist das eine Batterie). Du must noch diesen Strom in eine 
entsprechende Spannung wandeln, bevor Du den Wert mit dem µC einlesen 
kannst.
In dem Datenblatt (http://www.national.com/ds/LM/LMC6001.pdf) zum LMC 
ist eine Beispielschaltung (pH-Messung!) angegeben!
Nachbauen, "Out" auf den MAx und fertig!

Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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micha schrieb:
> eine pH-Elektrode (Clark-Elektrode) ist ein amperometrischer Sensor,
> d.h. er liefert einen zum Signal propertionalen STROM, keine Spannung
> (im Prinzip ist das eine Batterie). Du must noch diesen Strom in eine
> entsprechende Spannung wandeln, bevor Du den Wert mit dem µC einlesen
> kannst.
> In dem Datenblatt (http://www.national.com/ds/LM/LMC6001.pdf) zum LMC
> ist eine Beispielschaltung (pH-Messung!) angegeben!
> Nachbauen, "Out" auf den MAx und fertig!

Genau danach wollte ich mich richten, nur wollte ich mir den zweiten OP 
(LMC6041) sparen.
Zweites Problem:
Der Max127 hat einen maximalen Spannungseingangsbereich von +10V. Die 
Schaltung aus dem PDF geht von 0 - 14V.

Wäre das ganze vielleicht erfolgsversprechender, wenn ich die Spannung 
dann doch nochmal verstärke?

Gruss und Danke,
Sebastian.

Autor: micha (Gast)
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na ja, die Schaltung liefert nach DB +-100mV/pH und 0V @ pH 7. Das 
Ausgangssignal der liegt also im Bereich von -0.7V bis +0.7 V. der 
zweite Oamp verstärkt das Signal und verschiebt den Nullpunkt. Das 
könnte man auch komplett in Software machen oder diese Stufe an Deine 
Bedürfnisse anpassen. Ich würde letzteres Versuchen, da Du sonst 
Auflösung verschenkst.

Autor: micha (Gast)
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Missverständlich ausgedrückt: gemeint war der erste Oamp liefert eine 
Spannung von -0.7 bis +0.7V die vom folgenden Oamp verstärkt und 
verschoben wird

Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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micha schrieb:
> diese Stufe an Deine
> Bedürfnisse anpassen.

Ich werds ma eher so machen. Ich verstärke dann mal die Ausgangsspannung 
des LMC6001 mit einem LMC6041 ums 10fache und messe diese Spannung mit 
dem MAX127.
Dort kann ich positive und negative Spannungen messen, sodass ich 
lediglich die Spannung vertärken muss und nicht auch noch den Nullpunkt 
verschieben muss.

Danke für die Ratschläge,
Sebastian.

Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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micha schrieb:
> Missverständlich ausgedrückt: gemeint war der erste Oamp liefert eine
> Spannung von -0.7 bis +0.7V die vom folgenden Oamp verstärkt und
> verschoben wird

Nochmal dazu:

Könnte ich nicht so geizig sein und lediglich den LMC6001 zur 
Verstärkung nutzen, damit ich mir den LMC6041 sparen kann?

Gruss,
Sebastian.

Autor: micha (Gast)
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IMHO ja.

Wenn Du +-5V messen kannst hast Du bei 12 bit 10V/4096 ~ 2 mV "pro Bit". 
D.h. Du solltest bei einem Signal von 100mV/pH auf eine Änderung von 
~40/pH bzw einer Auflösung ~0.03 pH-Einheiten kommen. Da 12Bit recht 
hoch ist, liegt die Genauigkeit wahrscheinlich im Bereich von 10Bit oder 
~0.1 pH.

Autor: Sebastian-nicolae Matei (snmatei)
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OK. Ganz grossen Dank an Dich.
Ich werd dann mal da ran.

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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>eine pH-Elektrode (Clark-Elektrode) ist ein amperometrischer Sensor,

>von 100mV/pH

das habe ich noch nie gehört.

Zur pH -Messung werden Elektroden verwendet, deren Potential von der 
Wasserstoffionenkonzentration abhängig ist. (z. B. Glaselektrode)
Theoretisch werden 59mV/pH -Einheit gemessen.

MfG

Autor: Arno H. (arno_h)
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Die DB-Applikationsschaltung des LMC6001 setzt das auf 100mV/pH um.
Der R1 von 100k mit positivem Tk macht dann noch die 
Temperaturkompensation.

Arno

Autor: Tim (Gast)
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Noch etwas zum pH-Meter an sich: Die pH-Messketten sind mehr als 
empfindlich. Du musst unbedingt daran denken, einen Impedanzwandler zu 
nutzen! Ich verwende dafür einen OP mit einem Eingangsstrom von max. 
30fA. OPA129UB. Je weniger Strom, desto länger hält die Elektrode.
Und noch etwas: Trenne die analoge und digitale Masse, das schützt vor 
Störungen!
Und arbeite ganz sauber! Alles schön reinigen. Schon Flussmittel auf der 
Platine erzeugt Fehler.
Wenn du dich an die Tipps hältst, wird es klappen mit der Messkette! 
Viel Erfolg!

Autor: MaWin (Gast)
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> eine pH-Elektrode (Clark-Elektrode) ist ein amperometrischer Sensor,
> d.h. er liefert einen zum Signal propertionalen STROM, keine Spannung

Dummerweise ist eine Clark-Elektrode aber ein Sauerstoffsensor,
keine pH-Elektrode, die liefert sehr wohl eine Spannung,
und zwar positiv wie negativ, die Schaltung ist zumindest in
so weit ungünstig weil ein negatives Signal auch zu negativer
Spannung am MAX führt, der misst aber nur unipolar ab Masse.

Man sollte die Ph_Elektode bzw. die virtuelle Masse des OpAmps
auf halbe Referenzspannung legen, der ICL7660 war überflüssig.

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