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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Leitfähigkeitsmessung Meerwasser


Autor: Sheik (Gast)
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Ich möchte ein Leitfähigkeitsmessgerät für Meerwasser 53mS/cm bauen.
Ein Multivibrator steuert eine Stromquelle, die über einen Kondensator 
eine 4-Draht-Messzelle (1/cm) mit Rechteckstrom speist.
Die Ausgangswechselspannung wird mit einem Instrumentenverstärker auf 
den synchronisierten A/D eines Microcontrollers gegeben.

Meinungen?

Autor: MaWin (Gast)
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Ein INA ist nicht nötig, wenn ein Draht sowieso an Masse liegt (der 
Drahtwiderstand ist vernachlässigbar gegenüber dem 
Messzellenwiderstand).
Da du keinen definierten Strom treibst, ist die gemessene Spannung 
unkalibriert.
TL084 geht nicht Rail-To-Rail, der Ausgang ist unsymmetrisch zur 
Versorgungsspannung, und diese Unsymmetrie ist undefiniert.
Da du eh den A/D synchronisierst, kann dein uC auch gleich die 
Wechselspannung erzeugen -> Alle gezeigten Bauteile entfallen.

Autor: Sven (Gast)
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MaWin, jetzt bin ich enttäuscht. Du solltest wissen, was eine 
4-Punkt-Messung ist.

Die Messzellen haben 4 Elektroden, meist je 1 ringförmige für die 
Stromeinprägung um 1 punktförmige für die Spannungsmessung drumrum auf 
jeder Seite einer 2-zinkigen "Gabel".

Wenn Du es nur ungefähr brauchst, reicht das so. Zu R2 zwei Zenerdioden 
antiseriell stablisieren die Treiberspannung. Zwischen SV 1-1 und 1-2 
sowie 1-3 und 1-4 sollte hochohmig je ein Widerstand.

Wenn Du es genauer willst:
- den Takt aus dem µC erzeugen, dann läßt sich die Taktfreuenz anpassen
- als Treiber eine spannungsgesteuerte Stromquelle nehmen
- den Messstrom über einen Shunt verstärken und auf einen 
Präzisionsgleichrichter geben, das Signal digital wandeln
- die Spannung nach dem INA auf einen Präzisionsgleichrichter geben, 
dann digital wandeln
- R9 als Festwiderstand ausführen, ev. über Readrelais zuschaltbare 
weitere Rs zur Verstärkungsumschaltung
- den Temperatursensor der Messzelle einbeziehen, S-Messung ist stark 
temperaturabhängig, das muss kompensiert werden

Messfrequenzen gehen üblicherweise von 50 Hz bs 5kHz, und eine Anpassung 
an das Messmedium ist durchaus sinnvoll.

Autor: Sven (Gast)
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Btw, bei den INAs dürfte es sogar eine AN für sowas geben, schau Dich 
mal bißchen bei BB um.

Autor: Claudio H. (bastelfinger)
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abo

Autor: Sheik (Gast)
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Danke für die Meinungen.

Werde ich so machen:
**- den Takt aus dem µC erzeugen, dann läßt sich die Taktfreuenz 
anpassen
**- Da du eh den A/D synchronisierst, kann dein uC auch gleich die
Wechselspannung erzeugen -> Alle gezeigten Bauteile entfallen.

Wie erzeugen? Symmetrisch mit Optokoppler? oder unsymmetrische 
Rechteck-Spannung und nur mit C3 symmetrieren?

**- den Temperatursensor der Messzelle einbeziehen, S-Messung ist stark
temperaturabhängig, das muss kompensiert werden
Das ist klar, das macht der uC

Noch ein paar Fragen zu den anderen Vorschlägen:
**- die Spannung nach dem INA auf einen Präzisionsgleichrichter geben,
dann digital wandeln
Wieso ist das genauer? Wenn der uC sowieso digitalisiert, kann er doch 
synchronisiert nur bei der positiven Halbwelle digitalisieren.
Spart ja eigentlich die Fehler bei der Gleichrichtung ein.

**- Zu R2 zwei Zenerdioden antiseriell stablisieren die Treiberspannung.
Die Versorgungsspannung ist doch schon stabilisiert, trotzdem?
Ausserdem wird das Meßgerät ja mit Kalibrierlösungen eingestellt.

**- R9 als Festwiderstand ausführen, ev. über Readrelais zuschaltbare
weitere Rs zur Verstärkungsumschaltung
R9 als Spindeltrimmer. Ist nicht als Umschaltung gedacht, sondern zur
Einstellung des Aussteuerbereiches des uC-ADC.
Wenn man weiss was rauskommt kann man natürllich einen Festwiderstand 
nehmen.
Falls doch mal Süsswasser gemessen werden sollte, müsste ja der Meßstrom 
umgeschaltet werden, weil dann kein so hoher Strom durch die Messzelle 
fliessen kann.

**Zwischen SV 1-1 und 1-2 sowie 1-3 und 1-4 sollte hochohmig je ein 
Widerstand.
Kapazitive Einstreuungen der Leitungen kurzschliessen? Der uC-ADC wartet 
doch sowieso bis ein stabiler Messwert anliegt.

Autor: MaWin (Gast)
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> Wie erzeugen? Symmetrisch mit Optokoppler? oder unsymmetrische
> Rechteck-Spannung und nur mit C3 symmetrieren?

Optokoppler ?
Wozu ?
Musst du welche verbauen, weil du so viele hast dass sie die Schublade 
im Keller verstopfen und du die sonst WEEE-gerecht entsorgen musst?
Sicher brauchst du eine symmetrische Wechselspannung, das machst du 
derzeit ja auch aus der unsymmetrischen des OpAmps mit einem Kondensator 
C3, ganz ohne Optokoppler.
Da ich aber sagte "alle Bauteile entfallen" wüsste ich natürlich auch, 
wie man C3 entfallen lassen könnte:
        __   __
PortPin1   _   ___------Signal der Messzelle
uC         __   __
PortPin2___   _   ------GND der Messzelle

Sven schlägt zudem ja vor, nur bei einer Phase zu messen (und zu hoffen 
dass die andere eine symmetrische Spannung ergibt, da wäre ich mich 
nicht so sicher, aber sei's drum), dann ist in dem Moment wo man Messen 
will, eh der "richtige" Anschluss der Messzelle auf (geschaltetem) GND 
und der andere hat eine saubere Spannung im Wandlerbereich des 
A/D-Eingangs, auf dem du dann synchronisiert eine Wandlung anstossen 
kannst. Ich würde auch die andere Phase messen und Mittelwert bilden.

> Kapazitive Einstreuungen der Leitungen kurzschliessen?

Eher bei abgeklemmter Messzelle definifrte Potentiale herstellen.

Autor: Sheik (Gast)
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Danke, 2 Ports verwenden, wie cool.

C3 kann man wegen Unsymmetrie nicht weglassen, durch das Einschalten, 
uC-Abstürze, oder wegen man weiss es nicht, sonst elektrolysiert doch 
auf lange Sicht die Messzelle.
Wenn RxC groß genug ist dann geügt der Port plus Widerstand als 
Stromquelle. Der Widerstand der Messzelle ist dagegen ja klein genug.

Jetzt tendiere ich zu angehängter Schaltung.

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