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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messeingänge galvanisch trennen


Autor: Matti (Gast)
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Hallo,
ich habe folgendes Problem. Ich habe 2 verschiedene Geräte: ein 
pH-Messgerät und ein Gerät zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Lösungen 
(beide müssen an die Steckdose). Tauche ich beide Elektroden 
gleichzeitig in eine Lösung, stören sich beide stark gegenseitig. Soweit 
ich weiß müsste das daran Liegen, dass beide Messeingänge nicht 
galvanisch voneineander getrennt sind.
Meine Idee war nun mindestens einen Messeingang galvanisch zu trennen. 
Zur Info: Die Leitfähigkeitsmesszelle besteht im Prinzip aus 2 
Elektroden (Platinplättchen) welche im gewissen Abstand zueinander 
stehen. An diesen wird vom gerät eine Wechselspannung von 537 mV 
(gemessen) angelegt und der Widerstand gemessen.
Kann ich jetzt zum Beispiel mit einem Optokoppler diesen Eingang einfach 
galvanisch trennen ohne die Funktion zu beeinflussen?

MfG Matti

Autor: Falk B. (falk)
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@Matti (Gast)

>ich habe folgendes Problem. Ich habe 2 verschiedene Geräte: ein
>pH-Messgerät und ein Gerät zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Lösungen
>(beide müssen an die Steckdose).

Hmm.

> Tauche ich beide Elektroden
>gleichzeitig in eine Lösung, stören sich beide stark gegenseitig. Soweit
>ich weiß müsste das daran Liegen, dass beide Messeingänge nicht
>galvanisch voneineander getrennt sind.

Glaub ich nicht so ganz. Eher spucken sich die Meßverfahren gegenseitig 
in die Suppe.

>Kann ich jetzt zum Beispiel mit einem Optokoppler diesen Eingang einfach
>galvanisch trennen ohne die Funktion zu beeinflussen?

Sind sie nicht süß, unsere drolligen kleinen E-Noobs? ;-)

NEIN, das geht so einfach ganz und gar nicht!

Um deine These der fehlenden, galvanischen Trennung zu prüfen, kannst du 
ein Gerät direkt aus dem Netz und eins aus einem Trenntrafo betreiben.

Ich glaube aber nicht daß das funktioniert, siehe oben. Denn man kann 
auch nicht mit 2 Multimetern gleichzeitig in einer Schaltung den 
Widerstand messen, weil sich dabei die Prüfströme überlagern und man 
Fahrkarten mißt.

Autor: Karl (Gast)
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Matti schrieb:
> Kann ich jetzt zum Beispiel mit einem Optokoppler diesen Eingang einfach
> galvanisch trennen ohne die Funktion zu beeinflussen?

Nein.

Was für Geräte? Was für Netzteile?

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Hallo Matti,

besitzt das pH-Meter eine Glaselektrode und ist von Metrohm?

Schneller Test zum Problem:

Ein Gerät ausschalten - Störung beim anderen vorhanden?
Anderes Gerät ausschalten und erstes wieder einschalten ... Störung?

Netzstecker in der Steckdose bei einem Gerät drehen.
Zurückdrehn, beim anderen drehen... usw.

Spiel erst einmal alle Varianten durch.

Stören sich die Geräte auch bei unterschiedlichen Lösungen in 
unterschiedlichen Gefäßen?

Stören sich die Geräte, wenn sie nebeneinander stehen?

Macht Eure Firma regelmäßig den E-Check?

Bitte alle Fragen beantworten!

Gruß

Bernd

: Bearbeitet durch User
Autor: Matti (Gast)
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Bernd B. schrieb:
> Hallo Matti,
>
> besitzt das pH-Meter eine Glaselektrode und ist von Metrohm?
>
Ja. Das pH-Meter ist eigentlich ein Titrino (716), der von mir zum 
pH-Messknecht erklärt wurde.
Das Conductometer ist benfalls von Metrohm... (nen 712)

> Schneller Test zum Problem:
>
> Ein Gerät ausschalten - Störung beim anderen vorhanden?
> Anderes Gerät ausschalten und erstes wieder einschalten ... Störung?
>
Ja jeweils die selben Störungen. Die Geräte müssen auch gar nicht 
eingeschaltet sein. Es reicht lediglich der Eingesteckte Netzstecker. 
Zieh ich den von einem Gerät raus, ist auch die Störung beim anderen 
weg. Egal bei welchem.

> Netzstecker in der Steckdose bei einem Gerät drehen.
> Zurückdrehn, beim anderen drehen... usw.
>
Bringt leider auch nichts

> Spiel erst einmal alle Varianten durch.
>
> Stören sich die Geräte auch bei unterschiedlichen Lösungen in
> unterschiedlichen Gefäßen?
>
Nein.. da gibs gar keine Störungen. Nur im selben Gefäß.

> Stören sich die Geräte, wenn sie nebeneinander stehen?

Die Lage der Geräte zueinander spielt hier offensichtlich keine Rolle. 
(Hab mal etwas hin und her geräumt).

> Macht Eure Firma regelmäßig den E-Check?
>
??? Keine Ahnung!

> Bitte alle Fragen beantworten!
>
> Gruß
>
> Bernd

Ansonsten erst einmal danke! Es handelt sich hierbei um Geräte 
vergangener Generationen ... Bei Neuen pH- und Leitfähigkeitsmodulen 
wirbt Metrohm mitunter mit "Dank des galvanisch getrennten Messeingangs 
können pH-Wert und Leitfähigkeit im selben Becher ohne Störung gemessen 
werden."
daher der Ansatz...

Autor: Matti (Gast)
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Falk B. schrieb:
> Sind sie nicht süß, unsere drolligen kleinen E-Noobs? ;-)
>
Na denn kann der große E-Pro mir bestimmt ganz leicht nen guten 
Lösungsvorschlag machen, wie ich die Messeingänge galvanisch voneinander 
getrennt bekomme.

> NEIN, das geht so einfach ganz und gar nicht!
>
Das habe ich mir leider schon gedacht, Metrohm löst dieses Problem in 
neueren Geräten aber irgendwie

> Um deine These der fehlenden, galvanischen Trennung zu prüfen, kannst du
> ein Gerät direkt aus dem Netz und eins aus einem Trenntrafo betreiben.
>
Werde ich machen. Hab Leider aber keinen hier. Trenntrafo für 
Netzspannnung ist leider nur die halbe Lösung. Die Geräte sollen nämlich 
auch über RS 232 an einem Rechner zusammengeführt werden und die 
alleinige Verbindung darüber reicht ebenfalls für diese Störung aus 
(Selbst bei abgezogenem Netzstecker.

> Ich glaube aber nicht daß das funktioniert, siehe oben. Denn man kann
> auch nicht mit 2 Multimetern gleichzeitig in einer Schaltung den
> Widerstand messen, weil sich dabei die Prüfströme überlagern und man
> Fahrkarten mißt.

Wie schon vorher geschrieben wirbt Metrohm allerdings bei aktueller 
Serie mit
"Dank des galvanisch getrennten Messeingangs
können pH-Wert und Leitfähigkeit im selben Becher ohne Störung gemessen
werden."

MfG Matti

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Hallo Matti,

die alten Geräte sind einfach nicht totzukriegen.

Ich könnte mir vorstellen, dass bei den modernen Geräten eine Art 
Chopper die Eingänge jeweils auftrennt. Sagt Dir das etwas? Das wäre 
eine zeitsequentielle Messung, also nacheinander jeweils.

Dann fällt mir "nur" noch ein, den technischen Service bei Metrohm 
anzusprechen. Manchmal erzählen sie, was sie da neu eingebaut haben. Mit 
diesen Infos darfst du gerne wieder kommen.

Man könnte natürlich über Trenntrafo, optische Schnittstelle zum 
Laborrechner, WLAN statt Kabel, usw. das Problem lösen. Aber ob das so 
klug wäre? - Würde funktionieren, aber keine Ahnung.

Gruß

Bernd

Autor: Matti (Gast)
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Hallo Bernd,
Ja Chopper sind mir ein Begriff... allerdings aus 
Zweistrahlsphotometern, da gehts zwar um den Stahlengang aber das 
Prinzip ist hier übertragbar und gibt mir ne Vorstellung davon.
Ich werde morgen mal versuchen dem Service nen paar Infos zu entlocken. 
Erfahrungsgemäß stehen die aber nicht so drauf dass ich deren Altgeräte 
modifiziere um um den Kauf von Neugeräten drum herum zu kommen... 
komisch.

Wenn ich was raus bekomme, werd ich es hier mal zum Besten geben.

MfG Matti

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Hallo Matti,

ich habe vorhin einmal auf den Internetseiten von Metrohm gegoogled. Die 
sprechen da von einem 5-ten Ring, also einer 5. Elektrode, mit der sie 
das machen. Kann sein, dass das der Clou ist.

Dann sprechen sie von optischen Schnittstellen zu den Messaufnehmern. 
Kann auch sein, dass sie damit die Entkopplung hinbekommen.

Schließlich gebe ich Dir Recht, die wollen neues Zeug verkaufen. Tenor 
wäre nicht, wie das alte Zeugs doch noch eingesetzt werden kann, sondern 
was ist der Unterschied. Lass Dich zum Kauf motivieren und versuche 
möglichst viele Infos abzuschöpfen. Das Argument, dass plötzlich das 
Budget für Invest geblockt oder gesperrt ist, geht dann immer noch.

Toi, toi, toi...

Bernd

Autor: georg (Gast)
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Matti schrieb:
> "Dank des galvanisch getrennten Messeingangs
> können pH-Wert und Leitfähigkeit im selben Becher ohne Störung gemessen
> werden."

Da haben die aber garantiert nicht nur einen Optokoppler zusätzlich 
eingebaut, da gehört schon ein bisschen mehr Knowhow dazu.

Meiner Meinung nach kann man sich in diesem Fall nicht mal auf 
Massnahmen verlassen, die sonst helfen, weil die Glaselektrode für die 
pH-Messung einen Widerstand in der Grössenordnung 100 MOhm hat und 
deshalb auch auf extrem geringe Störungen anspricht.

Matti schrieb:
> Erfahrungsgemäß stehen die aber nicht so drauf dass ich deren Altgeräte
> modifiziere um um den Kauf von Neugeräten drum herum zu kommen...

Darüber brauchen sie sich in deinem Fall garantiert keine Sorgen machen, 
das zeigen schon deine Vorstellungen von einer Lösung.

Georg

Autor: Karl (Gast)
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Matti schrieb:
> wie ich die Messeingänge galvanisch voneinander
> getrennt bekomme.

Das ist aber etwas aufwendiger als nur einen Optokoppler 
dazwischenschalten. Da wird wahrscheinlich die Messelektronik bis zum 
AD-Wandler seperat versorgt und dann hinter dem AD-Wandler digital 
galvanisch getrennt.

Vergiss es, da gibt es nichts was Du einfach so zwischen Sensor und 
Gerät schaltest, was Dir die Trennung macht.

ES GEHT NICHT!

Leitfähigkeit wird üblicherweise so gemessen, dass über Ringelektroden 
ein Wechselstrom mit 50Hz bis 5kHz eingeprägt wird und über die 
Punktelektroden in den Ringen die dabei abfallende Spannung gemessen. 
Das bekommst Du nicht sinnvoll getrennt.

Matti schrieb:
> Ich werde morgen mal versuchen dem Service nen paar Infos zu entlocken.
> Erfahrungsgemäß stehen die aber nicht so drauf dass ich deren Altgeräte
> modifiziere

Nochmal: Das kannste knicken.

Wenn Du nicht kontinuierlich messen musst, wäre eine Möglichkeit auf 
Sensorseite, die Sensoren wechselweise über je ein Relais zuzuschalten. 
Also alle Sensorleitungen per Relaiskontakte mechanisch trennen. Bei 
Leitfähigkeit müssten das 4 Leitungen sein, bei pH 3. Die 
Temperatursensoren sofern vorhanden musst Du nicht trennen.

Hat aber den Nachteil, dass die Geräte während der Trennung natürlich 
falsch messen oder einen Fehler melden.

Matti schrieb:
> Trenntrafo für
> Netzspannnung ist leider nur die halbe Lösung. Die Geräte sollen nämlich
> auch über RS 232 an einem Rechner zusammengeführt werden

Eine galvanisch isolierte RS232 ist nun kein Hexenwerk, dafür gibt es 
fertige Adapter.

Autor: Falk B. (falk)
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@Matti (Gast)

>Na denn kann der große E-Pro mir bestimmt ganz leicht nen guten
>Lösungsvorschlag machen, wie ich die Messeingänge galvanisch voneinander
>getrennt bekomme.

Kauf dir die neuen Geräte. Alles anders ist illusorisch, denn da müßtest 
du EXTREM tief in die Details der Meßgeräte einsteigen.

Deine einzige Hoffnung ist ein Trenntrafo, schrieb ich schon.

>Das habe ich mir leider schon gedacht, Metrohm löst dieses Problem in
>neueren Geräten aber irgendwie

Klar, indem sie halt eine andere, bessere Eingangsschaltung nutzen.

>Werde ich machen. Hab Leider aber keinen hier. Trenntrafo für
>Netzspannnung ist leider nur die halbe Lösung. Die Geräte sollen nämlich
>auch über RS 232 an einem Rechner zusammengeführt werden und die
>alleinige Verbindung darüber reicht ebenfalls für diese Störung aus
>(Selbst bei abgezogenem Netzstecker.

RS232 kann man einfach galvanisch trennen, da gibt es fertige Lösungen 
für wenig Geld.

Autor: Possetitjel (Gast)
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Matti schrieb:

> Tauche ich beide Elektroden gleichzeitig in eine Lösung,
> stören sich beide stark gegenseitig. Soweit ich weiß
> müsste das daran Liegen, dass beide Messeingänge nicht
> galvanisch voneineander getrennt sind.
> Meine Idee war nun mindestens einen Messeingang galvanisch
> zu trennen.

Das ist, wie meine Vorredner schon korrekt erklärt haben,
schwierig bis unmöglich.

Eventuell kannst Du aber durch Modifikation Deiner Messzelle
etwas erreichen.
Eine Möglichkeit wäre, nicht beide Sonden direkt in dieselbe
Messzelle zu stecken, sondern z.B. die Leitfähigkeitsmessung
in einer anderen Zelle zu machen, die quasi in einem Bypass
liegt. Die veränderte Zellengeometrie kann man ja i.d.R.
herauskalibrieren.
Unter Umständen lässt sich die pH-Sonde auch durch eine Art
Drahtkorb abschirmen; der "Draht" muss natürlich inert sein
(Platin, Gold, Edelstahl, ...).

Autor: Possetitjel (Gast)
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Mist. Nachtrag: Alternierend messen ist auch eine gute Idee.

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Bernd B. schrieb:
> Das wäre
> eine zeitsequentielle Messung, also nacheinander jeweils.

... Leute, wartet doch ab, was das Telefonat ergibt.

Autor: Bernd K. (movin)
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Matti schrieb:
> stören sich beide stark gegenseitig.

Könnte man noch erfahren wie die Störungen aussehen? Netzbrumm kann auch 
über die Abzugbeleuchtung kommen. Evtl noch andere Aufbauten im Abzug 
oder Labor.

mfg
bernd

Autor: ikke (Gast)
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ich habe zufälliger Weise auch ein wenig berührungspunkte mit 
wassersensorik. da machen ebenfalls geräte probleme die galvanisch nicht 
getrennt sind. Eine geerdete Leitungen können hier auch probleme machen. 
Es sagt ja keiner das Erde gleich der Spannung an den Elektroden sein 
muss.
Gute erfahreungen haben wir mit 4-20mA Trennern und analog wandeln dann 
trennung zum µC gemacht. Es gibt aber auch recht gute 
Analogspannungstrenner. Funktionieren bei uns auch.

Autor: Dieter (Gast)
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Die Geraete benoetigen nur wenig Leistung. Somit koennte man es mit zwei 
Trafos probieren. ZB  230:12-15:230  zusammengehaengt.

Autor: mIstA (Gast)
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In der Bedienungsanleitung zu Deinem 712er wird in Kapitel 3.5.4 erklärt 
wie man das analoge Ausgangssignal als Input für ein 716er verwenden 
kann. Dabei wird auch auf die Notwendigkeit einer galvanischen Trennung 
bei gleichzeitiger Verwendung von z.B. pH-Meßsonden hingewiesen und 
beschrieben wie diese erreicht werden kann.


Auch wenn Du in Deinem Fall das Signal vom 712er gar nicht mit dem 716er 
weiterverarbeitest, das juckt doch die galvanische Trennung sicher 
nicht. Falls die gleichzeitige RS232 Verbindung beider Geräte zu einem 
PC dann trotzdem noch Probleme macht - dafür existieren reichlich 
relativ unkomplizierte Lösungen.

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Hallo mlstA,

... so etwas hatte ich in der Doku zu den Geräten auch gefunden. 
Allerdings wollte ich das am Freitag noch nicht kommunizieren, da ich 
die anderen Kommentatoren gebeten hatte das Telefonat abzuwarten. Nun, 
dann musste ich mich selbst auch daran halten.

Aber irgendwie hast du Recht, dass man die richtige 
Lösung/Vorgehensweise  nicht zurückhalten sollte, da ja andere von 
diesem Thread ebenfalls profitieren sollten.

Gruß

Bernd

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Hallo Matti,

was hat den das Telefonat mit dem Hersteller ergeben?

Weiter oben ist wird die entsprechende Passage in der Dokumentation 
benannt, wie es gehen sollte.

Ich habe mir am Freitag ebenfalls die Unterlagen zum Titrino 716 
angesehen:

621313_87161013_Manual_716_DMS_Titrino_EN.pdf

Kapitel 4.2 lobt die Robustheit und Unempfindlichkeit des Gerätes.
Dort wird von einem Selbsttest (Diagnose) gesprochen. Das könnte man 
noch einmal machen.
Dann könnte man die Erdungsanschlüsse auf der Rückseite der Geräte 
miteinander verbinden. Erst alle Geräte und den PC (evtl. auch einmal 
ohne PC) zu einem Stern und diesen dann mit der Erde des Labors 
verbinden.

Im Manual zum 712 findet sich im Kapitel 7.5 ebenfalls wieder der coole 
Spruch zur Unempfindlichkeit.

621993_87121003_Manual_712_Conductometer_EN.pdf

Im Kapitel 7.5 beschreibt der Hersteller dann wie man einen Gerätetest 
durchführt. Auch diesen könnte man machen.

Interessant ist, wie bereits oben von Forist "mlstA" beschrieben, dass 
im Abschnitt 3.5.4 zum 712 die beiden Geräte beispielhaft miteinander 
verbunden sind. Dazu verwenden sie die Buchsen (10) vom analog Ausgang 
des 712. Habt ihr das genauso gekoppelt? Oder lest ihr beide Geräte mit 
dem PC (AT) über RS232 aus? Interessant ist, dass im Bild in einem 
Becher gemessen wird. Verwendet Ihr auch das Kabel 6.2104.000 für die 
Referenz? Dort ist auch beschrieben, dass bestimmte Kriterien erfüllt 
sein müssen -> Isolation. Diesen Abschnitt bitte noch einmal genau lesen 
und umsetzen (mehrmals lesen und evtl. mit Kollege/in besprechen).

Falls es dann immer noch nicht funktioniert, entfernt bitte alle 
RS232-Verbundungen und alle anderen Geräte von den beiden Messknechten.

Fazit, ich bin mit meinem Latein am Ende, wenn es nicht funktioniert und 
trotzdem nach Anleitung umgesetzt ist.. und gleichzeitig gespannt, ob es 
nun klappt.

Unabhängig von der ganzen Titriererei, versuche einmal ganz vorsichtig 
herauszubekommen, ob Eure Firma, Euer Institut einen e-Check macht. Dann 
wäre auf allen elektrischen Geräten ein Aufkleber.

https://www.elektrohandwerk.de/gewerbe/themen.html

Das gehört zu Sichertsüberprüfung der Betriebsmittel und ist Pflicht! 
Aber ich weiß auch, dass das eben Geld kostet und viele Firmen das nicht 
machen. ... also ganz vorsichtig und nicht zum Buhmann werden.

Hier noch der Link zur Metrohm-Doku: 
https://www.metrohm.com/de-de/produkte/27120010

Viel Erfolg und Gruß

Bernd

... wieder Nachtrag: Bild vergessen anzuheften.

: Bearbeitet durch User
Autor: Zitronen F. (jetztnicht)
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Nicht vergessen, ein Netztrafo trennt nicht wirklich wenn's in diesen 
Empfindlichkeitsbereich hineingeht.
Was man benoetigt sind Netztrafos mit 3 Schirmwicklungen.

Ein Trafo koppelt kapazitiv. Bedeutet, mit der Sekundaerwicklung offen, 
geht die Sekundaerwicklung mit einem Mittelabgriff auf mittlere 115V. 
Der fliessende Strom kann in den uA liegen.

Man nimmt also den ersten Schirm, der grad an der Netzwicklung liegt und 
legt den auf Erde. Die Sekundaerwicklung, sollte eh einen Mittlelabgriff 
haben Diesen Mittelabgriff legt man auf Elektronik-GND, und an den 3. 
Schirm.

Nun sollte man bedenken, dass ein Schirm auch eine Wicklung darstellt. 
Dann kommt der 3. Schim, der in der Mitte der Beiden, zum Zug. Durch 
Einstellen kann man den kapazitiven Strom auf nA runter druecken.

Autor: Falk B. (falk)
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@Zitronen F. (jetztnicht)

>Nicht vergessen, ein Netztrafo trennt nicht wirklich wenn's in diesen
>Empfindlichkeitsbereich hineingeht.
>Was man benoetigt sind Netztrafos mit 3 Schirmwicklungen.

Stimmt. Oder einfach Batteriebetrieb, wenn das Gerät einen DC Eingang 
hat.

Autor: Andrew T. (marsufant)
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Matti schrieb:
> Wie schon vorher geschrieben wirbt Metrohm allerdings bei aktueller
> Serie mit
> "Dank des galvanisch getrennten Messeingangs
> können pH-Wert und Leitfähigkeit im selben Becher ohne Störung gemessen
> werden."

Ja, jedoch: Metrohm trennt allerdings erst au der Digitalseite (also der 
RS232/USB Schnittstelle) per Optokoppler/Digital Isolator .

Autor: soso (Gast)
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Geht's hier um Masseschleifen? Wenn das die Messung beeinflusst, wäre 
ein ganz pragmatischer Ansatz, einfach am Shuko Stecker die Klemme mit 
Erdpotential mit einem Panzerband zu überkleben;-)

Schon ist die Schleife weg...

Autor: Kahles (Gast)
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soso schrieb:
> Geht's hier um Masseschleifen? Wenn das die Messung beeinflusst,
> wäre
> ein ganz pragmatischer Ansatz, einfach am Shuko Stecker die Klemme mit
> Erdpotential mit einem Panzerband zu überkleben;-)
Pragmatisch, aber unter Umständen tödlich...
>
> Schon ist die Schleife weg...
Und eventuell das Leben auch.

Ich habe manchmal den Eindruck, daß es Leute gibt, die meinen das ernst.
Und das Schlimme ist, wenn das Geschriebene jemand für voll nimmt!

Warum haben Hersteller den Schukostecker (nicht "Shuko"!) erfunden?
Nur aus Spaß?
Was meinst du, was die Abkürzung "Schuko" bedeutet? ;-)

Leute jibbet, nee, nee...

Autor: Stephan (Gast)
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Kahles schrieb:
> Warum haben Hersteller den Schukostecker (nicht "Shuko"!) erfunden?
> Nur aus Spaß?

Na genau dafür. Für Leute die am SNT unter Power mit dme Oszi messen 
müssen und keine TT haben. :-o
Sonst knallt es doch immer die Sicherung raus. duck und weg

Autor: Jobst Q. (joquis)
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Was meinst du, wie schnell sich die Leitfähigkeit und der pH-Wert in 
einer Flüssigkeit ändert? In Millisekunden? Wahrscheinlich nicht.

Also messe einfach nacheinander abwechselnd, und schalte die jeweils 
andere ab. Wahrscheinlich die unaufwendigste Art, störungsfrei zu 
messen.

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