Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik arduino mega mit PH/EC Shield's mehrere Sonden auslesen


von Jürgen N. (aquasepp)


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Hallo liebe Forumsgemeinde,

ich möchte mir mit einem Arduino Mega in Verbindung mit einem Raspberry 
Pi eine Steuerung bzw. Kontrolle meiner 3 Becken basteln. Hierzu sollen 
u.a. mit Sonden die fest installiert werden (pro Becken) jeweils PH und 
EC ausgelesen werden (evtl. kommen noch andere Sonden hinzu.

Die Sonden bekomme ich von top-messtechnik com.
Preis/Qualität scheint laut einiger Foren wohl ok zu sein.

Da diese Sonden wohl nur mit einem speziellen PH oder EC Shield 
funktionieren
wie dieses hier (wohl all-in-one
http://www.practicalmaker.com/products/arduino-shields/bnc-sensor-shield-assembled
oder dieses (was wohl erst mit einem BNC-Stecker gekoppelt werden muss)
http://www.exp-tech.de/Sensoren/Biometrisch/pH-Circuit.html

frage ich mich nun ob man tatsächlich für jede einzelne Sonde so ein 
"teures Shield" benötigt ?

Wenn mich die Sonde zw. 29-39,-€ kostet und man noch zusätzlich fast den 
gleichen Betrag für solch ein Shield ausgeben muss ist das doch recht 
teuer.

Gibt es dazu nicht eine günstigere Lösung?

Beispiel was ich mir nun Laienhaft ausdachte:

Dieses PH-Circiut Shield was ja noch mit einem extra BNC-Stecker 
vernunden werden muss, kann man dieses eine Shield auch für 3 Sonden 
verwenden?
Ich könnte dann 3 Sonden an je einen BNC-Stecker hängen und diese mit 
einem Relais jeweils umschalten und mit dem PH-Circiut-Shield 
verbinden.?
Ist wohl eine verrückte Idee :(

Denn ich weiss auch nicht in wie weit das Shield sich dann bei einer 
Kalibrierung auf die jeweilige PH-Sonde einstellt und somit nicht mit 
einer anderen (zwar baugleichen) PH-Sonde verträgt ?

Oder denke ich zu kompliziert und es gibt eine noch einfachere Lösung?

Danke schon mal

Gruß Jürgen

ps. habe mal ein Foto meiner verrückten Idee angehängt um meine Vorhaben 
etwas deutlicher zu machen.
Wenn es so wie im Bild gehen würde dann würde ich mir die einzelenen 
Shields sparen da ich ja eines für alle drei verwenden könnte

: Bearbeitet durch User
von Marcel (Gast)


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Deine "verrückte Idee" nennt sich Multiplex und wird schon seit längerem 
erfolgreich eingesetzt.
Das ganze kannst du per Relais machen oder auch mit einem 4-zu-1-Mux IC. 
Der IC hat 4 Eingänge für deine Sensoren, 1 Ausgang zum Shield und ein 
paar Steuerleitungen mit denen du auswählen kannst welcher Eingang zum 
Ausgang durchgeschaltet wird. Was die bessere Lösung ist hängt davon ab 
wie schnell du umschalten möchtest und wie hoch die Ströme sind.

von MaWin (Gast)


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Super Idee. Kaum schreibt jemand "Shild" an seinen Hardwaremurks, schon 
greifen die Arduinos zu wie bei warmen Semmeln, Gehirn ausgeschaltet 
welchen Schrott sie sich dabei eigentlich zulegen, Preis egal daß ein 
32ct OpAmp für 32EUR verkauft wird.
Ein TL074 Ausgang über 10uF nach Masse ist ein klarer No-No, als 
pH-Verstärker ist der TL074 nun auch wahlrlich nicht der Hit.
Eine Platine mit Leiterschleifen so gross wie Rahmenantennen fällt eher 
unter Kindergebastel.
Hauptsache Shield steht dran. Arme Welt.

Und der von Atlas kommt ohne einen weiteren uC pro OpAmp nicht aus? Wie 
schlecht muss so ein Arduino sein.

Jürgen Neumann schrieb:
> gibt eine noch einfachere Lösung?

Selbst bauen statt sich von allem be-shield-en lassen ?

Ordentliche Elektrometer-OpAmps sind seit 20 Jahren kein Problem mehr, 
ich sag mal LMC6484 oder der vom Atlas verwendete TLC2262 als Kompromiss 
zwischen Preis, Beschaffbarkeit und Präzision, und als Platine tut es 
eine Lochrasterplatine, wenn man den Eingangspin des OpAmps hochbiegt 
und fliegend über der Platine mit dem Eingangsstecker verbindet.
Schaltpläne für ORDENTLICHE pH-Verstärker gibt es im Web, wenn man nicht 
shield ins Suchfeld einträgt.
Allerdings sind pH und EC in derselben Suppe eventuell elektrisch ein 
Problem, man muss Schaltungen suchen, bei denen kein Querstrom fliesst, 
also beide Sonden auf demselben Potential liegen, und die Temperatur 
sollte man auch noch messen, damit man sie per Software im uC 
kompensieren kann.

von Jürgen N. (aquasepp)


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Marcel schrieb:
> Deine "verrückte Idee" nennt sich Multiplex und wird schon seit längerem
> erfolgreich eingesetzt.
> Das ganze kannst du per Relais machen oder auch mit einem 4-zu-1-Mux IC.
> Der IC hat 4 Eingänge für deine Sensoren, 1 Ausgang zum Shield und ein
> paar Steuerleitungen mit denen du auswählen kannst welcher Eingang zum
> Ausgang durchgeschaltet wird. Was die bessere Lösung ist hängt davon ab
> wie schnell du umschalten möchtest und wie hoch die Ströme sind.

hallo Marcel,

wow, vielen Dank für diese positive Info.
Ich selbst bin leider kein Elektroniker und habe nur ein paar 
Grundkenntnisse von Linux und Elektroinstallationen.
Glaube aber das ich es schaffen kann mit den nötigen Infos mir so etwas 
zu basteln.

Das mit den Relais scheint mir die grobe Realisierungsmethode zu sein 
und das mit dem IC die elegante. Weiss aber nicht ob ich das IC so mit 
dem Arduino steuern kann bzw. programmieren kann. Interessant wäre es 
zumindest.
Gibt es dazu einen Beispiel-Thread ?
Ich bräuchte das Ganze u.U. für mehrere Sensoren und da würde sich dann 
u.U auch ein größeres IC recht gut machen.

Umschalten muss ich ja nicht ständig nur eben bei Abfrage. Mir reicht 
das, wenn 1mal/Sonde/Std umgeschalten wird und die Werte dann u.-U in 
eine DB geschrieben werden.
Die Ströme die fliesen mmmhh? Gute Frage
die Spannung die das Shield benötigt liegt zw. 2,5 und 5V der benötigte 
Strom dürfte sehr gering ausfallen...
Sorry, habe dazu leider keinen genaueren Infos.

Frage:
Weshalb ich überhaupt nach der Machbarkeit hier anfragte war,
ich glaubte das so PH-Shield direkt mit einer Sonde zusammenarbeiten 
muss also das die Kalibrierung die man ja vornehmen muss dann exakt auf 
dieses Shield und die Sonde abgestimmt sind.
Nun hatte ich bedenken, dass wenn ich zwar 3 baugleiche PH-Sonden 
verwende, das Shield doch durcheinander kommt und nicht mehr exakte 
Daten übermittelt wenn zw. 3 Sonden hin und hergeschaltet wird
oder ist diese Sorge unbegründet?

Ps. was der Kollege schreibt mit dem selber bauen, ist bestimmt eine 
tolle und kostengünstige Idee, für mich leider als Laien nicht 
realisierbar

Trotzdem Danke für die Info

gruß Jürgen

von Marcel (Gast)


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Ich habe zwar selber einen Arduino hier, aber nutze ihn ohne Arduino 
IDE/Library zum schnellen testen von Sachen. Daher kann ich dir nicht 
sagen ob/wo es sowas gibt. Relais Shields mit entsprechender Software 
sollte es sehr viele geben.

Jürgen Neumann schrieb:
> Weshalb ich überhaupt nach der Machbarkeit hier anfragte war,
> ich glaubte das so PH-Shield direkt mit einer Sonde zusammenarbeiten
> muss also das die Kalibrierung die man ja vornehmen muss dann exakt auf
> dieses Shield und die Sonde abgestimmt sind.
> Nun hatte ich bedenken, dass wenn ich zwar 3 baugleiche PH-Sonden
> verwende, das Shield doch durcheinander kommt und nicht mehr exakte
> Daten übermittelt wenn zw. 3 Sonden hin und hergeschaltet wird
> oder ist diese Sorge unbegründet?

Damit musst du leben. Du könntest für jede Sonde eine Kalibrierung 
durchführen und das Mittel aus den 3 Werten bilden und für alle Sonden 
verwenden. Dann musst du mit einer Abweichung zurecht kommen.

Ich selber würde die Sonden an den ADC des Controllers hängen und dann 
für jede die eigenen Werte speichern, so wie es MaWin schon angesprochen 
hat. Das ganze ist für einen Laien natürlich etwas aufwändiger, aber 
Google liefert dir bestimmt fertige Schaltpläne. Entweder du kaufst eine 
Fertiglösung und musst akzeptieren, dass diese nicht auf deine 
individuellen Bedürfnisse passt, oder du investierst 1 bis 2 Wochen und 
lötest das ganze selber auf einer Lochrasterplatine zusammen. Die erste 
Lösung ist schnell und teuer, die zweite lehrreich und (wenn du nicht zu 
viele Teile im Prototypen zerlegst) günstiger.

von Jürgen N. (aquasepp)


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Marcel schrieb:

> Ich selber würde die Sonden an den ADC des Controllers hängen und dann
> für jede die eigenen Werte speichern, so wie es MaWin schon angesprochen
> hat. Das ganze ist für einen Laien natürlich etwas aufwändiger, aber
> Google liefert dir bestimmt fertige Schaltpläne. Entweder du kaufst eine
> Fertiglösung und musst akzeptieren, dass diese nicht auf deine
> individuellen Bedürfnisse passt, oder du investierst 1 bis 2 Wochen und
> lötest das ganze selber auf einer Lochrasterplatine zusammen. Die erste
> Lösung ist schnell und teuer, die zweite lehrreich und (wenn du nicht zu
> viele Teile im Prototypen zerlegst) günstiger.

Hallo

ja das was Marvi schrieb würde ich gerne umsetzen bzw. umsetzen können 
aber da verstehe ich nur Bahnhof was er da geschrieben hat.
Sorry, ich möchte mich zwar intensiver mit dem Thema beschäftigen aber 
ich muss auch mal anfangen chinesisch zu lernen :)

Du schreibst direkt an den ADC des ´Controllers hängen
wie meinst du das? an den ADC des Arduino?
ich dachte ich brächte dazu ein PH-Shield (sorry oder zumindest 
irgendwelche Bauelemente die solch ein Shield ersetzen)

Löten auch nach Schaltplan sollte ich noch hinbekommen...nur weiss ich 
wenn ich mir Bauelemnete zusammensuchen muss gar nicht wo ich anfangen 
soll... und bei solch einem Shield wäre ich schneller am Ziel ... so 
hoffte ich... das ich nun aber doch mit Kalibrierungsschwankungen 
rechnen muss.. mmmmhh wenn dies bei PH im +/- 0,1 Bereich wären, wäre 
das noch ok.

Die Methode zum selber basteln würde mich schon sehr reizen nur habe ich 
absolut keinen Plan wo und wie ich anfangen soll und welche Teile ich 
benötige und schon gar nicht wie sie zusammengeschaltet werden sollen

Da müsste ich nur Euch auf den Wecker gehen... und das will ich ja auch 
nicht

von Marcel (Gast)


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Auf den Videos bei 
http://www.exp-tech.de/Sensoren/Biometrisch/pH-Circuit.html siehst du 
was da verbaut ist.
1. PIC Controller
2. OpAmp
3. PFK1 sagt mir nichts. Dürfte eine Spannungsreferenz oder ein 
Spannungsinverter für den OpAmp sein.

Die Sachen bekommst du als Privatabnehmer für 3 - 4€. Selbst wenn du 
noch Lochraster, Kabel, 100nF Kondensatoren oder ähnliches brauchst 
kostet selberbauen 1/3 des Preises vom fertigen Shield. Sieht dann nicht 
ganz so professionell aus, was aber nicht weiter schlimm ist. Nichts 
davon ist ein Spezialbauteil, welches für die pH Messung erfunden wurde. 
Jeder Wald-und-Wiesen-Operationsverstärker kann das.

Die Sonde hängt am OpAmp, welcher das Signal verstärkt bzw. den Pegel so 
anpasst, dass der Controller ein vernünftiges Signal bekommt. 
(Verstärkerschaltungen -> Google)
Der Controller liest den Wert des OpAmp mittels ADC ein und rechnet aus 
dem Wert den pH Wert aus (Datenblatt deiner Sonde oder Beispiele für 
Umrechnung suchen -> Google).
Diese Sachen musst du selber realisieren. Nimm dir ein Wochenende die 
Zeit dich einzulesen. Bastel einen Schaltplan und wenn du dazu konkrete 
Fragen hast wird dir hier bestimmt nochmal jemand weiterhelfen.

Der PIC Conrtoller hängt über der seriellen Schnittstelle an deinem 
Arduino und du kannst ihn Mittels einfachen Befehlen konfigurieren bzw. 
die Daten abfragen. Den Teil musst du selber natürlich nicht mehr 
machen, da du die Werte selber einliest.

von Jürgen N. (aquasepp)


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wow
du hast mich gerade auf die idee gebracht.

was hälst Du davon.
Ich bin ja kein Spezialist aber doch gut genug im kopieren... :)
ich kauf mir das Teil im Original und baue mir die anderen zwei die ich 
brauch nach...
Ich gehe also mit dem Teil zum Shop mit dem großen C und frage was ich 
alles brauch. und löte mir das dann auf einem Board nach

das müsste doch machbar sein oder?

Gruß Jürgen und Danke für die tolle Idee mit dem Video

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