mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Impedanz messen mit nA Teststrom


Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich will die Impedanzen von Metall-Flüssigkeitsübergängen im Bereich von 
ca. 10kOhm-10MOhm (umschaltbar...) bei 1 kHz messen. Der Trick dabei ist 
aber, dass, um elektrochemische Änderungen zu vermeiden, der Teststrom 
unter 100 nA bleiben sollte.
Tja, nun sind 10 kOhm * 100 nA = 1 mV. Nicht mehr.
Wie würdet ihr da vorgehen? Eine Festspannung über einem 
Teilerwiderstand anlegen und dann die Spannung am Übergang messen? Oder 
lieber eine spannungsgesteuerte Stromquelle verwenden?
Für Eure Tipps bin ich dankbar!

Autor: Michael H. (michael_h45)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Definitiv Stromquelle, Widerstände als Bauteile sind zu vermeiden, weil 
ihr Rauschen stört.
Wenn Widerstände, dann dünnschicht-Typen. Die rauschen weniger.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit einer AC Stromquelle arbeiten und die Spannung mit einem Lock-in 
verstaerken. Dann ist man die Thermospannungen los.

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Rauschen der meisten Widerstände ist ziehmlich gleich. Nur 
Kohlewiderstände sollte man vor allem bei eher niedrigen Frequenzen 
vermeiden, wenn da eine nennenswerte Spannung anliegt.
Die alternative zu einen Widerstand wäre hier wohl ein Kondensator um 
den Strom einzuprägen.  Bei 1 kHz 100 nA durch einen Kondensator zu 
schicken sollte relativ einfach sein. Die maximal 1 mV an der Probe kann 
man dabei vernachlässigen - man bekommt also schon mit einer 
Spannungsquelle von z.B: 1 V und einem Kondensator (ca. 15 pF) einen 
eingeprägten Strom. Die Spannung mißt man dann mit einem hochohmigen 
Verstärker.

Um eingekoppelte Störungen zu vermeiden und für die Phaseninformation 
wird man wohl mit phasenrichtiger gleichrichtung messen müssen.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Alternativ zu kapazitiver Kopplung, transformatorische Kopplung. zB mit 
einer stromkopensierten Drossel, welche ja auch ein Trafo ist. Da zB 
100mVpp induzieren und mit einem Seriewiderstand von 100MOhm auf 1nA 
runter. Der Spannungsmessverstaerker sollte dann sub-pA eingangsstrom 
haben. zB ein LMC6001A, den mit Faktor 100 verstaerken lassen und mit 
einem AD630 gleichrichten, dann nochmals faktor 20 versterken.

Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oh danke! Wie ist das mit dem Kondensator zum Strom einprägen gemeint? 
Das check ich nicht ganz.
ps: Die zu messenden Übergänge haben aufgrund der elektrochemischen 
Doppelschicht annähernd kapazitive Eigenschaften. Die Ohm-Angabe bei 1 
kHz ist nur bei sowas der Standard zur Vergleichbarkeit.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja. Ein Kondensator leitet ja den Strom, den Wechselstrom und kann 
dabei beliebige Spannungen ueberbruecken. Der Poster meinte, dass bei 
1kHz die 15pF grad 1nA durchlassen.

Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hmm, das verstehe ich schon, aber der Strom hängt ja auch von der zu 
messenden Impedanz ab. Oder meint Ihr, einen Kondensator in einem 
Spannungsteiler zu verwenden?

Autor: Ulrich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Kondensator und die Probe bilden einen Spannungsteiler. Die 
Nichtlinearität die dadurch entsteht kann man später rechnereisch 
korrigieren, falls nötig. Je nach Auslegung fließt eventuell bei einer 
hochohmigeren Probe weniger Strom, oder bei einer niederohmigen Probe 
etwas mehr.

Die genannten 15 pF haben bei 1 kHz rund 10 MOhm an Impedanz. Das reicht 
bei 1 V für die gewünschten 100 nA. Bei einem echten 10 MOhm Widerstand 
hat man ohnehin das Problem, das man da auch parasitäre Kapazitäten hat, 
ein reiner Widerstand wird das also ohnehin nicht sein.

Eine kleine Herausforderung könnte es sein die Eingangskapazität des 
Verstärkers und die parasitären Kapazitäten klein zu halten. Das trift 
aber auf alle Formen zu.  Bei den meisten Verstärkern geht es aber 
trotzdem nicht ohne einen Widerstand, denn irgendwie muß man den 
Gleichspannungspegel definieren. So schlimm ist das Rauschen eines 
Widerstandes aber auch nicht, solange man es nicht sehr eilig hat.

Wegen der Kapazität der Leitungen und der Eingangskapazität des 
Verstärkers wird man ohnehin kaum um eine rechnerische Korrektor 
herumkommen. Ensprechend könnte man die Phasenrichtige Gleichrichtung 
auch digital machen, im PC oder µC.

Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wegen der Kapazität dachte ich an einen aktiv getriebenen Schirm für die 
Messleitung...

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja. Das sind die Details...

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.