Hallo Zusammen, bei der Auswertung eines Gas Sensors bin ich auf folgendes Problem gestoßen: Gemäß Datenblatt wird der Sensor mit einem RL von 200K Ohm betrieben, Das Datenblatt des ATMEGA 2560 sagt aus das die ADC Eingänge des Mikrokontrollers für eine gesamt Impedanz (ohmsche, induktive und kapazitive Widerstände) von kleiner als 10 KOhm optimiert sind. Da es sich bei dem Spannungsteiler um einen sehr hochohmigen Spannungsteiler handelt ist geplant einen Impedanzwandler einzusetzen um die Gesamtimpedanz zu reduzieren. Mir stellt sich jetzt jedoch die Frage, wie berechne ich den Widerstand des Sensors? Handelt es sich aufgrund des OP´s um einen unbelasteten Spannungsteiler? Bekannt sind folgende Werte U0= 5V RL=200KOhm URL wird gemessen Danke schoeinnmal für eure Unterstützung.
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Jens Finke schrieb: > Mir stellt sich jetzt jedoch die Frage, wie berechne ich den Widerstand > des Sensors? Handelt es sich aufgrund des OP´s um einen unbelasteten > Spannungsteiler? Der effektive Widerstand des Sensors sagt dir das Datenblatt desselben. Ob der Spannungsteiler unbelastet ist hängt in erster Linie vom OP ab. Ein bipolarer hat evt. nur einen effektiven Eingangswiderstand von einigen MOhm, dann ist das natürlich relevant. Wenn der OP Mosfet Eingänge hat, dann ist sein Widerstand im Bereich von 10e9 - 10e12 Ohm. Da das ein gas Sensor ist nehme ich an, dass sich das Signal nur langsam und nicht im KHz oder gar MHz Bereich ändern kann, ansonsten müsste man eventuell die Wechselstromimpedanz des OPs berücksichtigen.
Wenn von Seite des Sensors nichts dagegen spricht, dann sollte ein 2n2 Kondensator parallel zum 200k Widerstand genügen. Der Kondensator ist für den ADC niederohmig genug um den internen Kondensator umzuladen ohne die Spannung zu verfälschen.
Für einen OP hab ich mich noch nicht endschieden vielleicht hast du ja einen Tipp für mich. Bei dem Sensor handelt es sich um diesen hier: https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/MQ-3.pdf In dem Datenblatt ist für den Sensor allerdings nicht direkt der Sensorwiderstand angegeben sondern nur ein Bereits für RS
Jens Finke schrieb: > Mir stellt sich jetzt jedoch die Frage, wie berechne ich den Widerstand > des Sensors? Wozu ? Es wird eine Stromquelle sein. Dei A/D-Wandler sieht nun den OpAmp-Ausagng, der weit unter 10k hat, und der 200k Widerstand sieht den OpAmp, der weit über 100MOhm haben wird. Passt also. Man könnte auch den A/D-Wandler mit einem Kondenstaor puffern, falls die träge Reaktion den Sensor nicht behindert.
1 | | |
2 | Sensor |
3 | | |
4 | +----+---- A/D |
5 | | | |
6 | 200k 100nF |
7 | | | |
8 | GND GND |
Weil das Widerstandsverhältnis von R0 zu RS zur Ermittlung der Gas Konzentration benötigt wird. Dabei ist R0 der kalibrierte Wert bei 0.4 mg /l und RS der Widerstand bei der Messung.
https://www.sparkfun.com/products/8880 (Kommentare) http://nootropicdesign.com/projectlab/2010/09/17/arduino-breathalyzer/ Viel Spaß beim Kalibrieren ;) Rs wird der Widerstand über AB sein. Musst halt aus der Betriebsspannung und der Spannung über RL errechnen. R0 ist Rs unter den "Normbedingungen". Und: Lass den OPV weg. 2-10nF parallel zu Rl reichen auch. Das Datenblatt scheint auch eher murks zu sein. Nach den Kommentaren liegt Rs eher im niedrigen kOhm-Bereich und nicht wie angegeben über 1 MOhm.
Im Datenblatt wird doch Rs/R0 mir scheint da was nicht zu passen kann das?
So war vorhin noch unterwegs und deshalb etwas wortkarg, also mir dem op hätte ich das ja noch verstanden. Die Impedanz am Eingang des Arduino analog eingangs senken und so die zeitkonstante des Sample and hold Kondensators gering halten. Aber wozu soll der Kondensator parallel zum RL denn dann dienen? Das ist mir nicht ganz klar. Geladen hat der doch auch einen nahezu unendlichen Widerstandswert.... Ich hab in der Zwischenzeit auch mal das Material besorgt um ein paar Messungen mit dem Sensor durchzuführen, wenn man die Funktionsweise berücksichtigt sollte der Widerstand bei steigender Alkoholkonzentration ja sinken. Ich bin mal gespannt :p Schönen Abend noch Gruß tweak
> Aber wozu soll der Kondensator parallel zum RL denn dann dienen? Das >ist mir nicht ganz klar. Geladen hat der doch auch einen nahezu >unendlichen Widerstandswert.... Die Empfehlung von max 10k kommt nur daher, weil die interne S&H-Schaltung nur pulsmaßig mißt, wobei intern durch diesen Puls der interne C schnell auf die Meßspannung geladen wird, und nur in dieser kurzen Zeit das Meßobjekt belastet. Die restliche Zeit ist der Eingang eher sehr hochohmig. Die kurzeitige Pulsbelastung der Meßspannung bewirkt aber ein zusammenbrechen derselben, so daß ein paralleler C zum Buffern wahre Wunder bewirkt. Er fängt also den kurzen Ladestrom für den inernen S&H-C ab.
Super Danke, damit kann ich schon mal etwas anfangen. Mir scheint aber, dass bei den Datenblättern echt etwas nicht passt. Ich habe gerade mal eine Widerstandsmessung am Sensor durchgeführt. Ohne Zuführung von Gas ist der Widerstand sehr hochohmig, sobald ich etwas Alkoholisches an den Sensor heran führe sinkt der Widerstand deutlich ab. In diesem Datenblatt https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/MQ-3.pdf steht das ein RL in Höhe von 200K Ohm verwendet werden soll in diesem hier https://www.pololu.com/file/0J310/MQ3.pdf wird zur Höhe des RL keine Angabe gemacht außer "Adjustable" . Bei einem sinnvollen Spannungsteiler sollte ich doch ein Verhältnis der Widerstände von ca. 1 / 1 wählen... jetzt wird in einem Datenblatt ein RS von 1-8 MOhm und in dem anderen 2-20KOhm angegeben. Die Frage ist nun... welchen Widerstand nehme ich denn als Spannungsteiler bzw. RL ?
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Jens F. schrieb: > Die Frage ist nun... welchen Widerstand nehme ich denn als > Spannungsteiler bzw. RL ? Du wirst es am besten ausprobieren. Nimm also doch den OPV, wie du schon vorgesehen hattest, damit bist du unabhängig von Rs auf der sicheren Seite, was den Ri des ADC betrifft. Der OPV kann auch gleich als Integrator fungieren, falls das mal nötig werden sollte. Nun kannst du im praktischen Betrieb ausprobieren und messen, welche Grössenordnung von Rs die richtige ist.
Danke, das werde ich mal versuchen. Da ich einen neuen Sensor verwende muss ich diesen so oder so erst "einbrennen" also die 24 Stunden preheat time abwarten, bevor ich zuverlässige Werte erwarten kann. Hast du einen Tipp welchen OPV ich verwenden könnte, leider habe ich bisher in dem Bereich der OPV nur wenig Erfahrung sammeln können. Wozu würde ich den denn Integrator verwenden können ? Wenn ich das richtig in Erinnerung habe benötige ich diesen doch nur bei wechselnden Polaritäten...
>n diesem Datenblatt >https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/MQ-3.pdf steht das ein RL >in Höhe von 200K Ohm verwendet werden soll in diesem hier >https://www.pololu.com/file/0J310/MQ3.pdf wird zur Höhe des RL keine >Angabe gemacht außer "Adjustable" . Das eine ist doch kein Datenblatt, oder ? Und im richtigen Datenbblatt steht nur "Standard Work Condition". D.h. nicht, daß alles andere falsch sei. "Adjustable" ist eben nur ein sehr unspezifischer Wert. Also mach den R einfach adjustable (Trimmer mit vielleicht 470k), und stelle den richtigen Arbeitspunkt dann ein.
Ja da geb ich dir natürlich recht, mich haben nur die recht hohen Abweichungen beim rs stutzig gemacht :p Ich werde es auf jeden Fall mit einem Poti als RL versuchen und damit den Spannungsteiler versuche auf den optimalen arbeitspunkt zu trimmen. Da bleibt aber dann noch das Problem des OPV gibt's da nicht auch "Standard" ops die in Verbindung mit dem Mikrocontrollern verwendet werden? :p
Jens F. schrieb: > Wozu würde ich den denn Integrator verwenden können ? Wenn ich das > richtig in Erinnerung habe benötige ich diesen doch nur bei wechselnden > Polaritäten... Du kannst auch Tiefpass sagen. Das nur für den Fall, das der Sensor Artefakte liefert, die mit der eigentlichen Messgrösse nichts zu tun haben. Jens F. schrieb: > Da bleibt aber dann noch das Problem des OPV gibt's da nicht auch > "Standard" ops die in Verbindung mit dem Mikrocontrollern verwendet > werden? :p Ja, bei der begrenzten Betriebsspannung und der Forderung von 0 bis 5V (bzw. 3,3V) bis an die Grenzen (Rails) auszusteuern, ist ein 'Rail2Rail' Opamp das richtige. Bewährte Modelle sind z.B. der AD822 oder auch der AD8607 (etwas exotisch), wobei der AD822 schon 5V Versorgung sehen möchte. Der AD8603/8607/8609 ist ein moderner R2R Opamp bis hinunter auf 1,8V Versorgung.
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