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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ph Sonde und OPV


Autor: Michael (Gast)
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Hi zusammen,
mich hat glaube ich der jugendlich Leichtsinn geritten....

Mein kleiner Aquarium uc Spielkram nimmt Formen an (dank dem forum hier) 
:)
Nun dachte ich, hah baust noch eine PH-Sonde ein....ich habe den 
gestrigen Abend damit verbracht mir die verschiedensten Schema's 
anzuschauen... Jedoch verstehe ich sie nicht wirklich, da ich mit 
Operationsverstärker noch nicht wirklich zu tun hatte, bis auf aus 0-5v 
0-10v zu machen.


Ich fing also gestern mal an ein Gedankenspiel zu entwickeln (siehe 
Bild)

Nur wäre meine Frage, ob ich danach mein  -2,4v - +2,4v Signal nicht 
'einfach' durch einen 'Summenverstärker' geben könnte, wo ich mittels 
Spannungsteiler eine Spannung von +2,5V addieren würde, um somit auf 
einen Messbereich von +0,1v = PH 11 bis +4,9V = PH 3 zu kommen. Oder ist 
meine Überlegung im Ansatz schon falsch, wie gesagt, ich habe mit OPV 
noch nicht wirklich viel zu tun gehabt.

Ziel wäre es dieses +0,1v - +4,9v mittel ADC danach einzulesen.

Gruss,
Michael

: Verschoben durch Admin
Autor: Peter Diener (pdiener) Benutzerseite
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Ja, das funktioniert mit der Addition.
Ich nehme an, die Operationsverstärker sind bipolar (positive und 
negative Spannung) versorgt. Sonst werden keine negativen Spannungen 
möglich sein.

Grüße,

Peter

Autor: Rene K. (draconix)
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Meine Frage, aus eigenem Interesse: Welche PH Sonde nimmst du denn?!

Autor: Michael (Gast)
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@Peter: Oem, sind noch nicht bipolar versorgt, danke für den Hinweis :)

@Rene: http://tinyurl.com/yhhgahp

Dann werd ich mal weiterlesen gehen, danke :)

Michael

Autor: MaWin (Gast)
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Eine pH-Sonde misst nicht richtig und geht auf Dauer kaputt wenn durch 
sie Strom hindurchfliesst.
Man braucht also einen Operationsverstärker mit quasi isolieretem 
Eingang, mit einem MOSFET-Eingang im Teraohmbereich.
z.B. CA3130, AD549L AD515, OPA111/128/129, LMC6041
Dann stellt sich die Frage, wie man Störungen ausblendet: Abgeschirmte 
Kabel sind Pflicht, aber die Isolation muss aus Teflon sein, die 
Steckerisolierung ebenfalls, und du errätst es schon: Eine Leiterplatte 
reicht nicht (es sei denn man legt einen Guard-Ring vom Ausgang eines 
Followers), sondern man biegt den IC-Pin hoch i die Luft und lötet das 
Kabel direkt an.
Hochfrequente Störungen (Antenne) unterdrückt man, in dem man das 
isolierte Kabel durch einen Funkentstörrngkern wickelt bzw. einen 
drumrumclipst. Ein Kondensator parallel an den Eingang gegen Masse würde 
zwar Störungen durch Mittelwertbildung däpfen, aber du ahnst es schon, 
sein Dielektrukum isoliert nicht gut genug. Ich würde ihn also 
weglassen, und den uC die Mittelwertbildung überlassen. Ansonsten nur 
beste Kondensatoren verwenden.
Danach kannst du dann die Spannung messen, schon richtig, und in 
pHumrechnen, allerdings sollte man die Temperatur auch mitmessen und 
entsprechend kompensieren, falls dein Aquarium nicht sowieso immer 
gleich warm ist.
R6 und R7 könnten übrigens erheblich hochohmiger sein, der OpAmp 
belastet sie nicht. Interessant ist noch die Überlegung, wie weit die 
Offsetspannung des OpAmps die Messung verfälscht. Rechne also mit dem 
von dir gewählten OpAmp mal nach.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Michael,

in dem folgenden Dokument findest Du einen hochohmigen 
Differenzverstärker, der für die PH-Messung ausgelegt ist.
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina116.pdf

Gruß,
  Michael

Autor: Michael (Gast)
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@MaWin: Danke für die Tipps, könnte man nicht auch einen EMI-Filter 
zwischen GND und der PH-Sonde setzen?

Anbei das neue Schema, wobei ich nicht wirklich weiss wie ich die 
Widerstände im Summierer ausrechnen soll. Den Strom der PH-Sonde könnte 
man ja mal mit fA annehmen, der i3 soll ja die Summe aus i1 + i2 
ergeben. Nehme ich nun einfach mal einen Wert für i2 an, und rechne dann 
drauf los?

Ich hätte hier noch einen LM 358 und einen TLC 272 liegen, muss ich bei 
dem OPV nach "Input Offset Voltage Drift" schauen, wenn ich das 
kompensieren möchte?


Michael

Autor: MaWin (Gast)
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> könnte man nicht auch einen EMI-Filter
> zwischen GND und der PH-Sonde setzen

Die werden kaum hochohmig genug sein.

> Summierer

Nein, damit hebt man eine negative Spannung nicht an,
wenn einem vorher die negative Versorgungsspannung fehlt.

+5V bzw. AREF
 |
1k
 +--+--pH--|+\
1k 100k    |  >-+--
 |  +---+--|-/  |
 |      +-900k--+
GND

reicht völlig, um um's 10-fache zu Verstärken

> LM 358 und einen TLC 272

Wie ignorant Leute immer zu Ratschlägen sind.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Michael schrieb:
> Ich hätte hier noch einen LM 358 und einen TLC 272 liegen, muss ich bei
>
> dem OPV nach "Input Offset Voltage Drift" schauen, wenn ich das
>
> kompensieren möchte?

Nein, mußt Du nicht nach schauen.
Weil: Beide Typen sind für Deine pH-Messonde ungeeignet.
Brauchen also folglich nicht länger betrachtet werden.

Autor: Michael (Gast)
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>> LM 358 und einen TLC 272
>Wie ignorant Leute immer zu Ratschlägen sind.

Schande über mein Haupt.....Danke nochmals, DB gelesen und gedownloaded 
:)


Zu Deiner Zeichnung, ungefähr fast das gleiche habe ich bereits gestern 
Nacht gezeichnet, aber dann verworfen, weil ich dachte, dass ich:

2,5v (aus dem spannungsteiler bekomme) + die spannung aus der ph-sonde = 
2,5v (bei ph 7) und dieses 2,5v dann um faktor 10 verstärke und damit 
25v erreichen würde, oder nicht?


Michael

Autor: MaWin (Gast)
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Nein, weil die 100k ebenfalls auf 2.5V gehen,
es wird also nur die Spannung der pH-Sonde um 10 verstärkt
auf 2.5 draufaddiert.
(Kannst du natürlich anpassen, wenn dein Messbereich
nicht von 0-5 gehen sollte,
aber du schreibst oben nur von pH 3 bis 11).

Autor: Michael (Gast)
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Guten Morgen,
ich wollte noch einmal nett danke an alle beteiligten sagen, ich finde 
es weiterhin super das einem hier so klasse geholfen wird :)

Ich werde mich dann mal versuchen noch ein wenig tiefer in das Thema OPV 
einzulesen.


Ich wuensche noch einen schoenen Rest Ostermontag,
Michael

PS: Noch einmal schande über mein Haupt das ich nicht gleich einen 
Deiner OPVs angeschaut habe :/

Autor: Ulrich (Gast)
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So unmöglich ist der TLC272 als OP nicht. Es geht besser, aber das wird 
erst auffallen, wenn die Platine usw. auch wirklich gut ist.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Aus Gruenden der Lebensdauer sollte mna wirklich eine OpAmp mit extrem 
kleinem Eingangsstrom (Bias) verwenden. zB einen LPC661(2fA), einen 
LMC662 (2fA), einen LMC6001A (25fA) oder aehnlich.

Autor: MaWin (Gast)
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> So unmöglich ist der TLC272 als OP nicht.

Er kommt nur auf knapp über 3V am Ausgang,
ist also für den Spannungsbereich 4.9V bei
5V Versorgung nicht geeignet. Der CA3130
kann das. Die Eingangsstufen beider sind
aber ähnlich gut, Texas Instruments schafft
also heute, was RCA 1972 geschafft hat.
Hut ab! (der LMC6041 ist 100  mal besser)

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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>im Teraohmbereich.
um eine Wiederholung zu vermeiden, verweise ich auf  meine Beiträge in 
Beitrag "pH-Messung mit Elektrometerverstärker"
MfG

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