Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ph-Sonde: Strom und Spannung


von Jay M. (blubb33)


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Eine pH-Sonde (Glaselektrode) liefert doch eine bestimmte Spannung 
(abhängig vom pH des Mediums, oder?
Müsste ich nicht dann per Multimeter diese Spannung messen können (was 
aber nicht geht)? Wahrscheinlich habe ich hier mal wieder ein 
Verständnisproblem.

Mir geht es darum, dass ich erst einmal sehen möchte, was die Sonde an 
Werten liefert. Diese Spannung möchte ich dann 10fach verstärken und 
dann mit einem µC weiterverarbeiten.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Jay Myon schrieb im Beitrag #3635565

> Eine pH-Sonde (Glaselektrode) liefert doch eine bestimmte Spannung
> (abhängig vom pH des Mediums, oder?
> Müsste ich nicht dann per Multimeter diese Spannung messen können?

Nein, normale Multimeter sind dafür zu niederohmig.

von Jay M. (blubb33)


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Ok, d.h. ich muss erst verstärken und kann dann messen.

von deathfun (Gast)


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Hall Jay,

eine "Typische" pH-Elektrode liefert etwa 59mV/pH und startet ungefähr 
bei bei pH7=0V. Dein Messgerät sollte einen sehr hochohmigen Eingang 
(10^12 Ohm) haben um dein Messergebniss nicht zu verfälschen.



Gruß
deathfun

von Jay M. (blubb33)


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Ich dachte daran, das ganze so zu verstärken, um mir den Bereich von 
+-200mV (und damit etwa zw. pH4 und pH10) ausgeben zu können. Stimmt das 
so?

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Kannst du so machen.

Aber etwas überedel sind die Teile schon.

von Дуссель дукъ (Gast)


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Ich wuerd mir die Verstaerkung sparen, denn bei 3-5mV pro bit hat man 
den pH hinreichend genau aufgeloest. Allerdings muss man, um bipolar 
messen zu koennen, den Sensor auf Vref/2 referenzieren.

von Maik S. (yellowbird)


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Hallo,

wäre es nicht einfacher den OpAmp mit symetrischer Spannung zu 
versorgen, anstatt eine Referenzspannung einzukoppeln ?
Wozu dient der obere 10k Widerstand ?

Ich habe 2x diesen OpAmp als Impedanzwandler beschaltet (jeder Anschluß 
der PH-Sonde einzeln) und anschließend mit einen Standart OpAmp das 
Signal verstärkt. Keine Ahnung ob das auch mit nur einem Verstärker 
sauber läuft, oder ob zu hohe Ströme fließen.

BNC Anschluß ist "frei verdrahtet" mit PP-Kondensator zwischen PH-Masse 
und Analog-Masse.

von Jay M. (blubb33)


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Дуссель дукъ schrieb:
> Ich wuerd mir die Verstaerkung sparen, denn bei 3-5mV pro bit hat man
> den pH hinreichend genau aufgeloest.

Wäre natürlich sehr vereinfachend, wenn ich mir die Verstärkung sparen 
könnte. Aber +-200mV ergeben einen Bereich von 400mV. Bei 8bit ergeben 
das 50mV/bit. Oder denke ich da falsch?

> wäre es nicht einfacher den OpAmp mit symetrischer Spannung zu
> versorgen, anstatt eine Referenzspannung einzukoppeln

Ist denke ich Geschmackssache. Bei symmetrischer Spannung muss ich mir 
die erst wieder durch ein Bauteil generieren. Das möchte ich einsparen.
Die Referenzspannung addiere ich praktisch nur als Offset. Damit 
verschiebe ich alles in den positiven Bereich - zumindest ist das der 
Ansatz.

von Дуссель дукъ (Gast)


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Weshalb 8 bit? Normale controller haben 10 bit und das ergibt je nach 
speise, resp Referenzspannung zwischen 2 .. 5mV pro bit.

von Max H. (hartl192)


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Jay Myon schrieb:
> Bei 8bit ergeben das 50mV/bit. Oder denke ich da falsch?
Es sind 400mV/2^8=1.56mV/bit wenn die Referenzspannung auch 400mV ist.

P.S. Mit einem PIC könnte man mit der Internen Referenz von 1,024mV  mit 
dem 10bit ADC mit 1mV/bit messen, wenn man einen mit interner Referenz 
verwendet.

: Bearbeitet durch User
von Дуссель дукъ (Gast)


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Ueblicherweise gewinnt man nichts wenn man die Referenzspannung des 
controllerinternen ADC absenkt, da dann die Bits einfach im Rauschen 
verschwinden. Aber man kann ja mitteln.

von Jay M. (blubb33)


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Für mich ist es ein ganz neuer Ansatz die pH-Sonde praktisch direkt ohne 
Verstärkung an einen ADC zu packen. Ich dachte nicht, dass das geht. Vor 
allem, weil die meisten Schaltpläne im Netz deutlichst (!) komplizierter 
sind und mehr Bauteile haben/benötigen. Ich denke mir ja immer, dass das 
ja eigentlich einen Sinn haben muss. z.B.: 
https://lh6.googleusercontent.com/-1Y3agJbAsgs/SpxZLVArCKI/AAAAAAAAANw/YOA8MrtBuuQ/w1029-h709-no/pHduino_v02.02_scheme.png

Am Ende steuere und verarbeite ich mit einem Raspberry Pi. Wie gesagt, 
ich möchte von Ph 4 bis 10 messen können.

Letztlich möchte ich das Ganze so einfach wie möglich machen - wobei ich 
meinen Ansatz ja schon deutlich vereinfacht sehe.

Das mit Ref/2 verstehe ich noch nicht so ganz.

Den OP LMC6062 ist sowieso schon auf meinem Board. Ich würde den zweiten 
Kanal für die Verstärkung verwenden. Als ADC habe ich einen PCF8591 (ist 
von der Auflösung nicht ideal, soll aber erst einmal reichen.

Da die pH-Sonde sowohl positive als auch negative Spannungen ausgibt, 
habe ich etwas Probleme und wollte eben mit der Referenzspannung das 
Ganze in den positiven Bereich verschieben. Muss ich das denn?

Ich könnte mich aber auch durchaus auf ph 4 und ph 7 beschränken, wenn 
es das Ganze einfacher machen würde - hätte also nur negative 
Spannungen...

: Bearbeitet durch User
von avidisc (Gast)


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Wenn das direkt an den ADC soll, muss der aber sehr hochohmig sein. K.A. 
was es da gibt. Nimm doch einen TLC272 zur Impedanzwandlung mit 
Verstärkung = 1. Aufpassen musst Du auch, dass das Messgut selbst außer 
der Elektrode keinen Kontakt zu Deiner Masse hat. Sonst fließt Strom und 
das macht die Elektrode nicht lange mit.

von MaWin (Gast)


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Jay Myon schrieb:
> Für mich ist es ein ganz neuer Ansatz die pH-Sonde praktisch direkt ohne
> Verstärkung an einen ADC zu packen. Ich dachte nicht, dass das geht.

Geht auch nicht.
Du gehst hier Laien auf den Leim, die nie in ihrem Leben eine pH-Sonder 
in der Hand hatten.

Ein A/D-Eingang will 10kOhm maximale Quellimpedanz sehen.
Da liegt die pH-Sonde 2 Grössenordnungen drüber.


Du brauchst also so oder so einem Elektrometr-OpAmp wie LMC6482, 
LMC6001, LMC6062, und der kann dann auch gleich verstärken.

Lediglich die genaue AD780 brauchst du nicht teuer bezahlen, das kann 
ein Spannungsteiler sein den man mitmisst oder gepuffert die geteilte 
Referenzspannung des A/D-Wandlers.

Achte drauf, den Anschluss zur pH-Sonder freifliegend oder auf 
Teflonstützüpunkten zu führen, und gegen HF-Störungen durch eine UKW 
Drossel zu führen.

Du bist ja nicht der erste der so was bauen will
Beitrag "Entstörung einer pH-Verstärkerschaltung"

von Jay M. (blubb33)


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MaWin schrieb:
> Lediglich die genaue AD780 brauchst du nicht teuer bezahlen, das kann
> ein Spannungsteiler sein den man mitmisst oder gepuffert die geteilte
> Referenzspannung des A/D-Wandlers.

Naja, das mit der Spannungsreferenz ist für mich noch ein Problem. Ich 
hatte das mal mit einem LM4040 versucht. Aber irgendwie geht das nicht - 
siehe: Beitrag "Referenzspannung messen"

Deshalb bin ich auf einen IC umgestiegen, der natürlich 
überdimensioniert ist - auch im Preis. Andererseits dachte ich, dass man 
eine solch genaue Spannungsreferenz bestimmt auch mal gebrauchen kann 
;-) Macht es denn Sinn einen solchen als Referenz für den ADC zu 
verwenden? Ich verwende einen PCF8591, der leider nur 8bit hat. Diesen 
betreibe ich mit 3,3V, die ich gleichzeitig als Referenz setze. Die 3,3V 
kommen LM1117T-3.3V.

von W.S. (Gast)


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Maik S. schrieb:
> Wozu dient der obere 10k Widerstand ?

Den R7 würde ich so etwa 22 MOhm groß machen. Weil das das größte ist, 
was man als bedrahteten R in einer halbwegs kleinen Bauform zu kaufen 
kriegt. Der OpV sollte ja sowieso so gut an E+ sein, daß an 22 Mega kein 
störender Spannungsabfall stattfindet.

Und wozu? Um den E+ des OpV zu schützen und zusammen mit dessen 
Kapazität gehen den Rest der Welt einen Tiefpaß zu bilden, der störende 
Wechselfelder dämpft.

W.S.

von Jay M. (blubb33)


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> 22 MOhm
Oh... echt? Habe ich so noch nicht darüber nachgedacht... Ich nutze ja 
in diesem Zusammenhang 0,1% Widerstände. Bei Reichelt sehe ich da 1MOhm 
als größte Version...

Mir ist gerade noch ein Problem aufgefallen. Bei der Schaltung 
Beitrag "Re: ph-Sonde: Strom und Spannung" wird eine Spannung 
zwischen (ungefähr) 0,5V und 4,5V erzeugt. Ich habe völlig übersehen, 
dass ich den ADC mit einer Referenz von 3,3V betreibe und somit nur 
0-3,3V messen kann.
Ich würde jetzt einfach hingehen und den OP mit weniger Verstärkung 
betreiben , z.B. nicht 10-fach, sondern 5-fach. Ist das ok, oder gibt es 
eine geschicktere Lösung? Dürfte ja keinen Einfluss auf die Auflösung 
haben. Andererseits muss ich dann auch wieder nicht ganze 2,5V 
addieren... Hmm...
Also 5-fach verstärken und eine Spannungsreferenz mit 1V addieren? Dann 
habe ich 0-2V...
Oder???

: Bearbeitet durch User
von Jay M. (blubb33)


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Ich würde zur Verstärkung einen 30k und einen 7,5k-Widerstand nehmen. 
Das ergibt dann eine 5-fache Verstärkung. Außerdem würde ich 1V addieren 
wollen.

Wie kann ich das mit einem Spannungsteiler erreichen (mir würden 3,3V 
oder 5V zu Verfügung stehen). Letztlich muss das doch auch möglichst 
genau bleiben, oder?

Mein Ansatz wäre ein Spannungsteiler mit R1=40kOhm und R2=10KOhm -> aus 
5V -> 1V? Korrekt? Wenn das soweit stimmt... wäre die Wahl der 
Widerstände denn so gut?

Klar, kann ich die 1V aus dem Spannungsteiler ebenfalls über den ADC 
mitmessen, aber was bringt mir das?

: Bearbeitet durch User
von Jay M. (blubb33)


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MaWin schrieb:
> Lediglich die genaue AD780 brauchst du nicht teuer bezahlen, das kann
> ein Spannungsteiler sein den man mitmisst

Den Spannungsteiler habe ich jetzt mal eingezeichnet (s.Vorpost), aber 
mir ist das mit dem "mitmessen" nicht ganz klar. Ich verstehe nur, dass 
die aus dem Spannungsteiler resultierende Spannung ja nicht unbedingt 
genau sein muss und jeder Fehler sich ja direkt auf den Messwert 
auswirkt (zumal die Messwerte sowieso sehr klein sind).

von Kohle (Gast)


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Mitmessen --> gibt Dir den absoluten Nullpunkt zum Zeitpunkt X. Selbst 
wenn die Spannung schwankt, macht das dann nichts mehr aus.

von Jay M. (blubb33)


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Danke.

Und wie muss nun R7 und R9 dimensioniert sein. Eigentlich dachte ich, 
dass diese Widerstände nur zum Schutz der Sonde sind...
Ich war z.B. bei R7 der Ansicht einfach einen 10k verwenden zu können, 
jetzt wird mir das "Maximum" empfohlen, so dass ich jetzt bei 1M (0,1%) 
bin.
Und R9?

von Ulrich H. (lurchi)


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R9 ist ziemlich unkritisch: - die 10 K sind Ok. Da hängt die sehr 
hochohmige Sonde dran. Es sollte da noch ein Kondensator von der Masse 
der Sonde nach GND.

R7 ist auch nicht so kritisch - die Hauptfunktion ist ein Schutz für den 
OP Eingang und als Tiefpass gegen HF Störungen. 1 M oder 10 M sind OK - 
genau muss der Widerstand auch nicht sein.

Die Widerstände R10 und R11 sollten gleich (wenn möglich auch gleiche 
Charge für einen ähnlichen TK) sein, und R10 dann zur Ref. Spannung 
(wohl 3,3 V) für den ADC. Damit hat man bei 0 V von der Sonde die Mitte 
des Wertebereichs, unabhängig vom Wert der Ref. Spannung.

von Jay M. (blubb33)


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Ulrich H. schrieb:
> Die Widerstände R10 und R11 sollten gleich (wenn möglich auch gleiche
> Charge für einen ähnlichen TK) sein, und R10 dann zur Ref. Spannung
> (wohl 3,3 V) für den ADC.

Wieso gleich?

Ja, der ADC hat eine Referenz von 3,3V (damit wird er auch betrieben).
Die Sonde liefert +-200mV. Das wird 5-fach verstärkt.
Der Spannungsteiler macht aus 5V -> 1V (geteilt wird 4:1, kann also auch 
30k und 7,5k für R10 und R11 nehmen), welche ich als Offset addiere.
Also kommen an den ADC 0-2V an. Ist das suboptimal?

Wieso sollten also R10 und R11 gleich dimensioniert sein?

> Es sollte da noch ein Kondensator von der Masse
> der Sonde nach GND.

470p?

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Man kann R10 und R11 auch verschieden wählen. Der Wertebereich für den 
ADC ist dann aber halt nicht zentriert - also etwa die 0-2 V aus dem 
Beispiel. Wichtig ist aber vor allem das man da die Ref. Spannung des 
ADCs und nicht eine andere Spannungsquelle nutzt. Also gerade nicht 1 V 
aus den 5 V teilen, sondern wenn dann, dann aus den 3,3 V die der ADC 
als Ref. kriegt. Bei der relativ geringen Auflösung des ADCs sollte man 
den Bereich aber wenigstens schon ganz ausnutzen. Der Teiler mit R11/R10 
gibt gerade die Spannung vor, die man bei 0 V von der Sonde bekommt. Da 
ist 1:1 vor allem praktisch, und ganz nebenbei sind 2 gleiche 
Widerstände oft auch vom Temperaturkoeffizienten praktisch gleich.

von Master S. (snowman)


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wie ich damals den PH mass, resp. was wichtig ist:
- die PH-sonde darfst du absolut nicht belasten. nimm einen OP mit sehr 
geringen eingangsströmen (z.b. MCP6001: 1pA). schliesst du die sonde 
direkt an den ADC-eingang, verfälscht es dir die messung sehr.
- der OP sollte so nah am BNC-stecker wie möglich sein, sonst fängst du 
dir viele störungen ein. (ich machte ein 1.5x1.5cm(?) grosses PCB, das 
ich gleich auf die BNC-(gegen-)buchse lötete. für SMD-bauteile)
- du musst die messung galvanisch trennen*, ansonsten -wie bereits 
gesagt- macht es dir die sonde nicht lange mit, und/oder du misst alles 
mögliche.
- da du den PH sowieso (immer mal wieder) kalibrieren musst, kannst du 
getrost 1-5% genaue widerstände nehmen
- vergiss den R7 und schon gar nicht so extrem hochohmig**, sonst machst 
du mit dem Ri des OPs einen spannungsteiler, der von allem möglichen des 
OPs abhängig ist (ansonsten könntest du gleich wieder direkt auf den 
ADC-eingang gehen, käme aufs fast gleiche raus)

* ich habe ein seperates PCB gemacht mit einem kleinen PIC drauf, der 
die spannung am ausgang des OPs digitalisiert und über UART meiner 
steuerung zuführt. UART kannst du mit optokoppler ganz einfach 
galvanisch trennen. und für 4.- bekommst du galvanische fertige 
DC/DC-wandler. danach ein linarregler und gut ist.

** ein 10k-100k sind sinnvoll, falls überhaupt nötig

zum Anhang: ich bin gerade auch dabei eine neue PH-messung zu machen. 
die alten schaltpläne von damals habe ich nicht mehr, und das im anhang 
ist der neue plan (gewisse R habe ich noch nicht berechnet, da ich meine 
Vref noch nicht weiss). mit R1-3 kann man die ausgangsspannung schön 
0-3.3V für PH-bereich x-y einstellen.

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Der Kondensator C4 am Ausgang des OPs ist eine schlechte Idee.

Bei C3 am Eingang des OPs muss man auf wenig Leckstrom achten - ein 
Widerstand zur Sonde ist da auch Schutz schon gut - gegen den extrem 
hohen Ri des OPs sind auch 1 M noch zu vernachlässigen. Da C3 im 
Zweifelsfall über die Sonde geladen/Entladen werden muss, sollte der 
Kondensator auch viel kleiner sein: also eher 100 pF statt 100 nF. Mit 
dem Widerstand davor reicht das auch als Tiefpass.

von Master S. (snowman)


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fallst du willst, kann ich dir ein solches PCB (mit obigem schaltplan) 
zukommen lassen --> PM mit adresse an mich

ps: du musst aber SMD löten können.

von Master S. (snowman)


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@ Ulrich:
da diese schaltung etwas von controller weg ist, und in der "box" auch 
störungen (netzteil etc.) sind, und einschwingzeit absolut irelevant 
ist, habe ich lieber etwas zu grosse Cs ;-)
C3 & leckstrom: stimmt!
C3 & 100pF: geht auch.

von Jay M. (blubb33)


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1) Was passiert eigentlich, wenn der Messwert außerhalb des gewählten 
Bereiches liegt? Wenn ich z.B. die Schaltung so einrichte, dass pH 4 bis 
pH 7 der Spannung 0-3,3V entsprechen, dann aber mal z.B. 7,5 in der 
Messlösung vorliegen... Es würden ja mehr als 3,3V am ADC-Eingang 
ankommen. Was passiert dann?

2) Letztlich möchte ich einen Bereich von pH 6-7 überwachen. Da ich das 
Ganze auch kalibrieren muss, habe ich den Messbereich auf 4-10 
erweitert. Würde aber nicht auch eine Kalibrierung von 4 und 7 
ausreichen? Damit habe ich einen kleineren Bereich und kann diesen auch 
logischerweise besser ausnutzen, da der PCF8591 nur 8bit hat.
Wenn das Sinn macht, dann würde ich einen 10k und einen 160k Widerstand 
nehmen, um eine 17-fache Verstärkung zu erreichen. Das ganze mit Vref/2 
würde mir dann einen Bereich von -194mV bis 0V (also ph 3,72 bis ph 7) 
auflösen können, oder? Stimmen meine Überlegungen so? Die pH-Auflösung 
wäre dann rechnerisch 0,012 (theoretisch)

: Bearbeitet durch User
von Gudrun (Gast)


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Mache deinen Messbereich nicht zu eng. Prüfe mal welche 
Kalibrierlösungen es gibt. Ich erinner mich dunkel an folgende pH Werte: 
4,01; 7,0; 10,01. Vielleicht gibt es auch andere Werte. Zwei brauchst Du 
meines Wissens nach auf jeden Fall um die Funktionsfähigkeit der 
Elektrode zu prüfen.
Die kann, wenn sie alt oder halb defekt ist sich auf einem Ende 
kalibrieren lassen, am anderen Ende schaffst sie es aber nicht.

von Jay M. (blubb33)


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Gudrun schrieb:
> Zwei brauchst Du
> meines Wissens nach auf jeden Fall um die Funktionsfähigkeit der
> Elektrode zu prüfen.

Naja, genau an diese drei Kalibrier-Lösungen hatte ich gedacht und 
deshalb ursprünglich 4-10 als Messbereich genommen. Aber warum nicht 
einfach 4-7 nehmen? Damit habe ich zwei Kalibrierpunkte und kann 
zwischen 6 und 7 dauerhaft messen...

Hat jemand noch Ideen zu meinen letzten beiden Fragen? Bei 2) scheine 
ich irgendwie einen Denkfehler zu haben, weil ich so ja ein 
Vorzeichenproblem habe...

P.S.: Würde bei der letzten Schaltung noch zwischen Vref und GND einen 
Kondensator packen - wobei mir die Kapazitäten der Kondensatoren noch 
nicht ganz klar sind... Von 100nF bis 100pF findet man alles im 
Internet...

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Der Kondensator C4 kann schon etwas größer sein. Der soll ja Störungen 
von der Abschirmung der PH Sonde ableiten. Die 100 nF passen da schon - 
100 pF wären mit da eher zu wenig. Wenn die Spannung außerhalb des 
geplanten Messbereichs liegt, geht der OP in die Sättigung, gibt also 
die minimale bzw. maximale Spannung aus. Je nach Versorgung des OPs und 
des ADs ist das ggf. zu viel für den ADC oder auch noch erlaubt. Oft 
reicht auch einfach ein Widerstand zwischen dem OP und ADC Eingang um 
den ggf. fließenden Strom zu begrenzen.

Mir R10=R11 ist der Bereich Symmetrisch, also etwa pH 4 - pH 10. Für 
einen unsymmetrischen Bereich müsste man  hier leicht unterschiedlich 
Widerstände nehmen. So super hoch muss man die Auflösung vermutlich auch 
nicht treiben, denn die Spannung der Sonde ist u.A. auch noch von der 
Temperatur und ggf. etwas von gelösten Salzen abhängig.

von Jay M. (blubb33)


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Also der OP geht in meinem Fall  nicht in die Sättigung (ist aus meiner 
Beschreibung nicht ersichtlich gewesen). Mir geht es eher darum, wenn 
der Eingang des ADC mehr als 3,3V bekommt, Vref aber 3,3V groß ist.

Beispiel: Der OP gibt nach der Verstärkung 4V aus (z.B. für ph X, wobei 
X außerhalb des vorgesehenen Bereiches ist)... Wird der ADC jetzt 
einfach nur stur 256 ausgeben oder geht etwas kaputt?

von Wolle G. (wolleg)


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Jay Myon schrieb:
> Die pH-Auflösung
> wäre dann rechnerisch 0,012 (theoretisch)

richtig, nur theoretisch
Es wurde schon öfter hier im Forum hingewiesen, dass für einen 
"Chemielaien" eine Genauigkeit von 0,1pH- Einheiten schon recht 
sportlich ist.

von Ulrich H. (lurchi)


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Der ADC kann Spannungen bis zur Höhe der Versorgungsspannung (+etwa 0,4 
V) vertragen. Wenn das nicht ausreicht, reicht meist auch noch ein 
Widerstand (z.B. 1-5 K) zwischen OP und dem ADC, so dass auch eine etwas 
höhere Spannung noch nichts ausmacht. Der ADC zeigt dann in der Regel 
einfach den maximalen Wert an, wenn es mehr als die Ref. Spannung ist.

Der 8 Bit ADC am I2C ist ohnehin eine etwas komische Wahl: viele moderne 
µCs haben intern einen besseren ADC.

von Jay M. (blubb33)


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Master Snowman schrieb:
> du musst die messung galvanisch trennen

Wo genau und vor allem WIE kann ich die Messung galvanisch trennen?

von Max H. (hartl192)


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Jay Myon schrieb:
> Wo genau und vor allem WIE kann ich die Messung galvanisch trennen?
-Wo: An einfachsten nach dem ADC, wenn du die Daten schon in digitaler 
Form vorliegen hast.
-Wie: Mit einem Optokoppler

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Max H. schrieb:
> Wo: An einfachsten nach dem ADC, wenn du die Daten schon in digitaler
> Form vorliegen hast.
> -Wie: Mit einem Optokoppler

Dummerweise brauchen ADC und Optokoppler Spannung auf der galvanisch 
getrennten Seite, also muss man einen Trafo einsetzen um dort eine 
galvanisch unabhängige Stromversorgung bereitstsellen zu können.

von Kai K. (klaas)


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>Wo genau und vor allem WIE kann ich die Messung galvanisch trennen?

Und mich interessiert noch das Warum...

von Wolle G. (wolleg)


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Kai Klaas schrieb:
>>Wo genau und vor allem WIE kann ich die Messung galvanisch trennen?
>
> Und mich interessiert noch das Warum...

Mich auch.

von Jay M. (blubb33)


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Naja, hier wird öfters erwähnt, dass man eine pH-Messung galvanisch 
trennen sollte. Und ich möchte meine Schaltung jetzt weiter optimieren.

Da ich zur galvanischen Trennung noch keine Ahnung habe, versuche ich 
mich etwas reinzudenken.

von MaWin (Gast)


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Jay Myon schrieb:
> Naja, hier wird öfters erwähnt, dass man eine pH-Messung galvanisch
> trennen sollte.

Man sollte auch verstehen, wann und warum.

Ein hand-held pH-Meter mit 9V Batterie: Ist galvanisch von allem 
getrennt, da braucht es keine extra Trennung.

Ein an einen PC per USB angeschlossenes pH-Meter ist dummerweise über 
den PC mit dem Schutzleiter verbunden. Das kann zu einem Problem führen, 
wenn das zu prüfende Wasser nicht isoliert in einem Becher steckt, 
sondern z.B. im Wasserrohr. Dann muss eine galvanische Trennung her.

Eine Auswerteschaltung, die nebem dem pH-Wert auch noch Redoxpotential 
und Sauerstoffgehalt und Leitfähigkeit misst, hat eventuell das Pech, 
daß jeder dieser Sensoren einen anderen Massebezug hat. Dann ist es 
allerdings schlauer, alle diese Sensorschasltungen so umzustricken, daß 
die denselben Massebezug haben, um ohne galvanische Trennung auskommen 
zu können.

von und nun (Gast)


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Es ist relaive schwierig einen Trafo zu bekommen so zu beschalten, dass 
keine Stroeme durch die Isolation fliessen. Ich red mal von submili bis 
mikroampere.
Es ist moeglich. aber nicht einfach per bestell mal was...

von MaWin (Gast)


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und nun schrieb:
> Es ist relaive schwierig einen Trafo zu bekommen so zu beschalten, dass
> keine Stroeme durch die Isolation fliessen.

Das ist nicht so wichtig, weil ja der niederohmige MASSEanschluss des 
pH-Meters mit dem Wasser verbunden ist, es geht hier nicht um den 
hochohmigen Pol.

Wenn es allerdings ein Schwimmbad wäre, in dem ständig die Elektrode des 
netzbetriebenen pH-Meters steckt und ich schwimme, dann würde ich Trafos 
mit BESONDERS SICHERER Isolierung bevorzugen.

von Wolle G. (wolleg)


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MaWin schrieb:
> Das kann zu einem Problem führen,
> wenn das zu prüfende Wasser nicht isoliert in einem Becher steckt,
> sondern z.B. im Wasserrohr. Dann muss eine galvanische Trennung her.

Wenn dies so sein sollte, dann ist m.E. die Schaltung schlecht 
aufgebaut.
Eine pH-messung beruht auf der (hochohmigen) Messung der 
Potentialdifferenz zwischen einer (zumeist) Glaselektrode und einer 
Bezugselektrode (konstantes Potential).

von Ulrich H. (lurchi)


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Ohne galvanische Trennung (und wenn vom Wasser zum Schaltungsmasse noch 
irgendwo eine Verbindung ist), passiert es dann halt, das zur 
Bezugselektrode ein Strom fließt, der je nach Größe die Messung 
verfälschen kann.

von und nun (Gast)


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Den Fehler hab ich auch schon mal gemacht. Es gibt keinen GND im 
Zusammenhang mit Chemie. Die Elektische Verbindung ist immer hochohmig. 
Wenn man keinen Strom in die Elektrode rein haben mill muss man sie eben 
schirmen. zB  in einem Chromnickel-Gitter laufen lassen.

von Kai K. (klaas)


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>Wenn es allerdings ein Schwimmbad wäre, in dem ständig die Elektrode des
>netzbetriebenen pH-Meters steckt und ich schwimme, dann würde ich Trafos
>mit BESONDERS SICHERER Isolierung bevorzugen.

In einem solchen Falle müßte ein SELV-Netzteil zum Einsatz kommen.

von Klaus I. (klauspi)


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wolle g. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Das kann zu einem Problem führen,
>> wenn das zu prüfende Wasser nicht isoliert in einem Becher steckt,
>> sondern z.B. im Wasserrohr. Dann muss eine galvanische Trennung her.
>
> Wenn dies so sein sollte, dann ist m.E. die Schaltung schlecht
> aufgebaut.
> Eine pH-messung beruht auf der (hochohmigen) Messung der
> Potentialdifferenz zwischen einer (zumeist) Glaselektrode und einer
> Bezugselektrode (konstantes Potential).

Die gängigen pH-Elektroden sind Einstabmeßketten, also Arbeits- und 
Referenzelektrode sind vorhanden.

von Wolle G. (wolleg)


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Klaus I. schrieb:
> Die gängigen pH-Elektroden sind Einstabmeßketten, also Arbeits- und
> Referenzelektrode sind vorhanden.

Wahrscheinlich stehe ich auf dem Schlauch. Was willst Du damit sagen?

von Denni D. (delphi)


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Hi Leute, ich grabe das Thema noch einmal aus. Es ging hier ja darum 
eine pH-Elektrode direkt am ADC auszulesen.

Ich habe mir neulich das Teil hier bestellt: 
https://www.sparkyswidgets.com/portfolio-item/miniph-i2c-ph-interface/

Einerseits liefert es schön genaue Daten per I2C an, andererseits ist es 
auch OpenSource:

Hardware: https://github.com/SparkysWidgets/MinipHHW
Software: https://github.com/SparkysWidgets/MinipHBFW

Nun hat der Entwickler neulich dies vorgestellt:

https://github.com/SparkysWidgets/MinieCHW

Und ich frage mich gerade: kann ich mit dem ph-interface nun auch 
Redox-Sonden auslesen? Soweit mir bekannt, funktionieren diese doch 
beide in etwa gleich? Nur die Spannung am Ausgang und die mathematische 
Verarbeitung (ggf. mit Einbeziehung von pH-Wert und Wassertemperatur bei 
Redoxmessung) sind anders?

Das ist im Moment echt eine Kopfnuss.

von Wolle G. (wolleg)


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Denni D. schrieb:
> Und ich frage mich gerade: kann ich mit dem ph-interface nun auch
> Redox-Sonden auslesen? Soweit mir bekannt, funktionieren diese doch
> beide in etwa gleich?

Das würde ich auch so sehen. Es wird, wenn ich nicht irre, in beiden 
Fällen eine Potentialdifferenz gemessen.

von MaWin (Gast)


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Denni D. schrieb:
> Nun hat der Entwickler neulich dies vorgestellt:

Ich liebe diese Kinderentwickler. In GutHub sind ähnlich wie in 
SourceForge die Projekte so gut untergebracht wie im Papierkorb.

Unverständliche ReadMes, Hauptsache viele selbsterfundene Bezeichnungen 
verwenden, Verweis auf längst 404 gelöschtes, ich denke es bleibt 
sinnvollerweise bei "Pulls: 0".

von Denni D. (delphi)


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MaWin schrieb:

> Ich liebe diese Kinderentwickler. In GutHub sind ähnlich wie in
> SourceForge die Projekte so gut untergebracht wie im Papierkorb.
>
> Unverständliche ReadMes, Hauptsache viele selbsterfundene Bezeichnungen
> verwenden, Verweis auf längst 404 gelöschtes, ich denke es bleibt
> sinnvollerweise bei "Pulls: 0".

Mich kotzt auch an, dass der Typ es nicht mal auf die Kette kriegt mal 
per Twitter zu antworten. Das hilft mir jetzt halt aber auch nciht 
darüber abzuranten. :)

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