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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Oszilierenden Strom im µA Bereich Messen


Autor: Michael K. (wassermichel)
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Guten morgen,

ich bin leider Chemiker und habe von Elektrotechnik nicht so viel 
Ahnung.

Ich habe eine oszilierende Stromquelle mit 4 - 6 Hertz (in der Regel 
konstant bei gleicher Hertzzahl). Der Strom liegt hierbei bei ca 0,5 - 
5µA.

Ich suche nach einer Möglichkeit, dieses Signal zu messen und als mV 
Signal weiter zu geben.

Es gibt zwar Trennverstärker und Messumformer für µA, da weis ich aber 
nicht, ob diese einsetzbar sind.

Aus einer Beschreibung von 1966 habe ich den Angehängten Schaltplan 
gefunden.

Wenn ich den Richtig verstehe, wird das Signal von AC in DC umgewandelt?

Gibt es eine andere Lösung?

Ich würde mich sehr über Hilfe freuen.

Beste Grüße

: Verschoben durch Moderator
Autor: klick klack (Gast)
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Bei den niedrigen Frequenzen würd ich mit einem OP Strom in Spannung 
wandeln, mit einer AD-Wandler Modul (USB  Arduino  uController) 
abtasten und gemütlich auswerten. Wie schnell muss der Messwert 
dargestellt werden? Ist das Signal sinusförmiug?

Autor: Robert C. (anykey)
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Google mal nach Transimpedanzverstärker.

Gruß Robert

Autor: Michael K. (wassermichel)
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DAnke für die Antwort.
Theoretisch sollte es Sinusförmig sein. Es ist eine permanente Messung 
und die Messfrequenz sollte unter 1 Sekunde sein.

Autor: Michael K. (wassermichel)
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In meiner kindlichen Vorstellung gibt es sowas wie ein "Fertiggerät".

Ich hab hier mal das 
Gefunden:https://lehrmittel.center/de/mathematik-naturwisse...

Ich denke, das Hauptproblem ist der oszilierende Strom. Ist die 
Schaltung, welche ich eingefügt habe realisierbar bzw. verwendbar?

Gruss Michael

Autor: Christian M. (Firma: magnetmotor.ch) (chregu) Benutzerseite
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Michael K. schrieb:
> ich bin leider Chemiker

Das ist doch keine Schande, solange Du nicht Politiker bist...

Gruss Chregu

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Michael K. schrieb:

> In meiner kindlichen Vorstellung gibt es sowas wie ein "Fertiggerät".

Du meinst, ein Multimeter oder ein Oszilloskop?

Autor: Michael K. (wassermichel)
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Eher sowas:
https://www.buerklin.com/de/mehrbereichsverstaerker/p/20k104

Ich muss das Signal weiter verarbeiten.

: Bearbeitet durch User
Autor: Unwissender (Gast)
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Was spricht gegen einen Spannungsteiler mit zwei 100K Widerstaenden?
Heraus kommen wuerden ja bei einer idealen Stromquelle genau die 
Mikroampere in 100 * Millivolt.

Autor: Michael K. (wassermichel)
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Ok....ich muss da erst mal guggen, was ein Spannungsteiler genau ist.

Wird das dann in einen Gleichstrom umgewandelt?

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Unwissender schrieb:
> bei einer idealen Stromquelle

Das ist die Frage. Ist es wirklich eine Stromquelle? Und wenn ja, wie 
gut? Oder soll einfach ein Strom in einer Schaltung (die wir nicht 
kennen) gemessen werden?

Fließt der Strom gegen Masse? Dann wäre ein I/U-Wandler möglicherweise 
die einfachste Lösung.
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Current_Voltag...


Michael K. schrieb:
> Wird das dann in einen Gleichstrom umgewandelt?

Nein. Das Signal muss zunächst in eine Spannung gewandelt werden und 
dann auf eine geeignete Art gleichgerichtet werden.
In welcher Form brauchst Du die Gleichspannung?
Reicht eine, mit 8 - 12Hz pulsierende Gleichspannung?
Oder muss sie 'glatt' sein? Dann müsste gefiltert werden.
Je schneller und je weniger Ripple, desto aufwändiger.
Ein µC, wie oben schon erwähnt, könnte nur die Spitzen messen und daraus 
den gewünschten Wert errechnen und darstellen.



Gruß

Jobst

Autor: Steffen (Gast)
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Wenn Du einen fertigen Transimpedanzverstärker suchst, dann schau mal 
bei Femto (http://www.femto.de/) nach. Die haben eine ganze Menge und 
machen sonst auch spezielle Lösungen. Die kannst Du sonst auch anrufen 
und Dein Problem schildern.

Wir hatten von denen auch ein paar Verstärker an der Uni. Allerdings 
ging es bei uns um Ströme die 1000mal kleiner waren als deiner und um 
eine Bandbreite von über 100kHz. Also deutlich anspruchsvoller

Autor: Steffen (Gast)
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PS: Erzähl doch mal mehr darüber wie die Daten erfasst werden sollen und 
was der finanzielle Rahmen für eine fertige Lösung ist.

Besteht schon ein Datenerfassungssystem für einen bestimmten 
Spannungsbereich? (weil Du nach mV Signalen gefragt hast).

Ansonsten sind µA auch mit einigen Tischmultimetern zu messen und auch 
aufzuzeichnen. Ein Keysight 34461A hat zB einen 100µA Messbereich und 
dabei eine maximale Bürdespannung von 11mV. Aber bevor man da konkret 
was vorschlagen kann musst Du etwas mehr erzählen.

Autor: Michael K. (wassermichel)
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Also, das Signal wird von einem mit 5 hz oszilierenden Teflonkolben 
induziert. Dabei entsteht ein Strom von 0,4 (eigentlich 0) bis max 5 
µA.Der Wert kann sich im laufe des Messprozesses ändern. Die Frequenz 
bleibt konstant.

Dieses Signal muss gleichgerichtet und geglättet werden. Das 
Ausgansignal soll -/+ 2000 mV haben, wobei ich erst messtechnisch den 
Nullpunkt(der kann bei 2µA liegen, das wird mit einer Refernz 
kalibriert) des Stromes erfassen muss. Dieses Signal wird von einem 
Laborcomputer weiterverwendet.

Den Schaltplan, welchen ich in meinem ersten Post angefügt habe, war der 
Schaltplan von 1966 oder so. Der sollte das so realisiert haben. Nur an 
Stelle des Messgerätes soll eben ein BNC ausgang sitzen.

Ich hab mir das hier einfach mal zum experimentieren bestellt:

https://www.buerklin.com/de/mehrbereichsverstaerker/p/20k104

Da der Strombereich in diesem Gerät schon zu groß ist, denke ich das es 
sinnvoll wäre, das Stromsignal mittels eines Wiederstandes gleich in 
eine Wechselspannung umzuwandeln.....wenn das geht.

Wenn ihr nach "Streaming current" bzw. Strömungspotential googelt, seht 
ihr mal das Gerät bzw. das Prinzip.

Danke euch allen für die Hilfe.

Autor: Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Michael K. schrieb:
> Wenn ihr nach "Streaming current" bzw. Strömungspotential googelt, seht
> ihr mal das Gerät bzw. das Prinzip.

Bei der Messung des Strömungspotentials geht es doch um eine Spannungs- 
und keine Strommessung. Bei letzterer würden vermutlich der 
Übergangswiderstand zwischen den Elektroden und dem Elektrolyt sowie die 
Leitfähigkeit des Elektrolyten erheblich einfließen.

Die Tatsache, dass in der uralten Schaltung tatsächlich durch den damals 
verwendeten Differenzverstärker eher eine Strommessung erfolgt ist, 
hängt sicherlich damit zusammen, dass man damals aktive Bauelemente 
einsparen wollte, weil diese sehr teuer waren. Heutzutage spielt das für 
Einzelstücke aber überhaupt keine Rolle mehr.

Am sinnvollsten wäre vermutlich ein sog. Instrumentenverstärker. Das hat 
nichts mit Musikinstrumenten zu tun, sondern ist einfach der schlechten 
Übersetzung aus dem Englischen (instrument != instrumentation) 
geschuldet. Von Texas Instruments gibt es eine ganz ordentliche Auswahl. 
Falls Dir bei der Recherche Informationen über solche Produkte von 
Burr-Brown auffallen sollten, wärst Du bei TI auch richtig, denn die 
haben schon vor längerer Zeit BB gekauft.

Es gibt von TI ein Entwicklungsboard, auf dem man einen INA seiner Wahl 
selbst bestücken kann. Ich empfehle Dir dringend, die Gehäusebauform SO8 
bzw. SOIC8 zu wählen und nicht MSOP8. Letztere mag ich zwar sehr gerne, 
aber das händische Bestücken ist nichts für Lötanfänger.

http://www.ti.com/tool/inaevm-so8

http://www.ti.com/lsds/ti/amplifiers/instrumentati...

: Bearbeitet durch User

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