Hallo Leute, ich bräuchte eure Hilfe bei der Erzeugung einer Stromquelle, die hin und her zwischen zwei Ströme wechseln kann mithilfe des Arduino µC. Also ich arbeite an einem Projekt mit biologischen Zellen. Diese Zellen sind hochohmig und niederohmig und dafür brauche ich so eine Stromquelle wie vorhin beschrieben. die hochohmige Zellen vertragen einen Strom von 5µA und die niederohmig von 50µA. Dieser Strom wird über Elektrode mit vier Leitungen an die Zellen geschickt. Zwei Leitungen sind für den Strom und Zwei andere Leitungen ermöglichen die Messung der abfallenden Spannung in den Zellen und diese abfallende Spannung soll in dem ADC des µC Arduino für die Weiterverarbeitung. Ich würde gern wissen mit welchem Schalter ich zum Beispiel so entscheiden kann welcher Strom eingestellt wird und wie ich das am Arduino steuern kann damit er erkennt mit welchem Strom ich arbeite
Hamed S. schrieb: > ich bräuchte eure Hilfe bei der Erzeugung einer Stromquelle, die hin und > her zwischen zwei Ströme wechseln kann mithilfe des Arduino µC. Dann könnte nach Deiner Beschreibung ein Ausgangspin Deines programmierten Arduino den Schalter zw. 5 und 50uA umschalten. Wenn es selten zu tun ist, dann wäre ein Relais dafür geeignet. Wenn du sehr oft und ggfs. schnell schalten willst, dann z.B. ein Schalter auf FET Basis.
Also du meinst ein Kippschalter so schalten, dass er mit der Basis eines Mosfets verbunden ist ? und Welcher FET empfehlst du genau ?
Hamed S. schrieb: > Ich würde gern wissen mit welchem Schalter ich zum > Beispiel so entscheiden kann welcher Strom eingestellt wird > und wie ich das am Arduino steuern kann damit er erkennt mit > welchem Strom ich arbeite Klingt, als ob du manuell betätigte Schalter meinst. Jeder, nimmt einen 2 x um, ein Pol schaltet den Strom um, der andere den Arduino-Eingang. Aber ob du das wirklich meinst ? Wenn der Arduino den Strom schalten soll, kann ein CD4053 helfen. Dessen Leckströme sind vorhanden und beeinflussen die Messung, insofern müsste man vieles wissen von dem was du bisher nicht gesagt hast, die benötigte Genauigkeit (eventuell helfen nur Reed-Relais um Ströme sicher trennen zu können). Aber schon jetzt muss man glauben, daß ein Arduino die Spannung nicht genu genug messen kann.
Hamed S. schrieb: > Stromquelle, die hin und > her zwischen zwei Ströme wechseln kann mithilfe des Arduino µC Dafür würde ich zwei Stromquellen benutzen, für jede Art Zelle eine eigene. Und einschalten nur während der jeweiligen Messung. Und auch jeweils eigene Verarbeitung (A/D), falls möglich. Dann erledigte sich "damit er erkennt, mit welchem Strom" von allein. Wie das ansonsten auszusehen hat, kann man ohne Kenntnis dessen, was genau Du womit genau machen willst, nur schlecht sagen.
Danke für deine Antwort !! so habe ich mir das auch gedacht aber da Problem ist ich habe nur 4 Leitungen an den Elektroden. zwei versorgen die Elektrode mit Strom und Zwei sind für den Spannungsabfall. ich möchte eigentlich daraus den Widerstand von den Zellen messen. das ist das Ziel. Also noch paar Infos dazu. mit 50µA messe ich Widerstände von 0-1Kohm(niederohmige Zellen) und mit 5 µA messe ich Widerstände von 900Ohm - 10K0hm und ich benutze den ADC 10 bit Auflösung von Arduino. verstehst du jetzt wo ich genau hinaus will ?
Hamed S. schrieb: > die hochohmige Zellen vertragen einen Strom von 5µA und die niederohmig > von 50µA. Bei welcher maximaler Spannung? 1V? 100V? Im einfachsten Fall, wenn es nur ein paar Dutzend mV sind, reicht ein simpler Vorwiderstand. Wenn es schon einige hundert mV und mehr ist, braucht man eine echte Konstantstromquelle, die man aber leicht mit einem OPV bauen kann. http://www.national.com/an/AN/AN-1515.pdf Muß es nur eine Polarität sein oder bipolar? > und diese abfallende Spannung soll in dem ADC des µC Arduino für die > Weiterverarbeitung. Wie hoch ist die? Wahrscheinlich braucht man einen Instrumentenverstärker ala INA 826 & Co. > Ich würde gern wissen mit welchem Schalter ich zum > Beispiel so entscheiden kann welcher Strom eingestellt wird Die Schalter heißen heute meist Software. > und wie ich > das am Arduino steuern kann damit er erkennt mit welchem Strom ich > arbeite Das sagst du ihm, entweder per Software, z.B. über ein Zeichen per UART oder per Hardwareschalter/Taster an einem IO-Pin. Aber wenn du schon so fragst, fehlen dir DEUTLICHE Grundlagen, um das überhaupt umzusetzen. Frag jemanden der das für dich machen kann, wenn du in endlicher Zeit fertig werden willst.
Hamed S. schrieb: > Danke für deine Antwort !! so habe ich mir das auch gedacht aber da > Problem ist ich habe nur 4 Leitungen an den Elektroden. Reicht das nicht? Oder schon wieder ein Troll? > zwei versorgen > die Elektrode mit Strom und Zwei sind für den Spannungsabfall. Nicht ganz, das Ganze klingt nach einer Vierdrahtmessung, die aber bei 50uA eher Overkill ist. Aber vielleicht will man ja an verschiedenen Punkten der Zelle messen, die NICHT mit der Stromeinspeisung identisch sind. > ich > möchte eigentlich daraus den Widerstand von den Zellen messen. das ist > das Ziel. Das kann ggf. jedes Multimeter direkt, wenn der Meßstrom halbwegs dazu paßt. > Also noch paar Infos dazu. > mit 50µA messe ich Widerstände von 0-1Kohm(niederohmige Zellen) und mit > 5 µA messe ich Widerstände von 900Ohm - 10K0hm und ich benutze den ADC > 10 bit Auflösung von Arduino. Wirklich? Hast du schon eine Schaltung und Software oder ist das hier eher dein Ziel? 50uA durch 1k macht 50mV, dito bei 5uA und 10k. Da könnte man schon einen einfachen Vorwiderstand an einem IO des Arduinos mit 5V als Konstantstromquelle nutzen, der Fehler liegt im Bereich von 1%. Die Spannung muss man mit einem Instrumentenverstärker messen und x100 auf 5V verstärken, dann kann man das per Arduino messen.
Die maximale Spannung soll 5V vom Arduino sein und die Elektroden müssen regelmäßig die Polarität wechseln
Hamed S. schrieb: > mit 50µA messe ich Widerstände von 0-1Kohm (niederohmige Zellen) Also 0.05V maximaler Spannungsabfall > und mit 5 µA messe ich Widerstände von 900Ohm - 10K0hm Wieder 0.05V maximaler Spannungsabfall. > und ich benutze den ADC 10 bit Auflösung von Arduino. > verstehst du jetzt wo ich genau hinaus will ? Daß du dir nicht mal die Grundlagen überlegt hast ? Weisst du, welcher Strom in oder aus dem A/D Eingang kommt ?
Danke das ist echt sehr hilfreich. sorry ich hatte noch keine Schaltung. ich musste mir schon eine Idee machen wie das auszusehen hat und wie ich vorgehen soll. denkst du auch so, dass ich für jede Art von Zellen eine entsprechende Stromquelle mit entsprechender Verstärkung der Spannung auf 5V brauche bevor ich das an dem ADC des Arduino weiterleite ?
Für Hamed s.: Schau bitte mal hier http://ecad.tu-sofia.bg/et/1998/Statii%20ET98-II/Current%20Source%20for%20Bioelectrical%20Impedance%20Measurements.pdf https://www.researchgate.net/publication/234833878_Multichannel_Bipolar_Current_Source_Used_in_Electrical_Impedance_Spectroscopy_Preliminary_Results https://www.researchgate.net/publication/258585917_Design_of_A_Current_Source_for_Bioelectrical_Impedance_Measurement https://ieeexplore.ieee.org/document/6782216 https://journals.uio.no/index.php/bioimpedance/article/.../471 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3777733/
@Hamed S. (bekaf) >Die maximale Spannung soll 5V vom Arduino sein und die Elektroden müssen >regelmäßig die Polarität wechseln Auch das ist machbar, je nach Situation mit einer negativen Versorgungsspannung oder einer Gegentaktendstufe. Ich kenn mich da nicht aus, aber bei solchen biologischen Sachen mit kleinen Signalen würde ich lieber mit fester Masse und negativer Spannung arbeiten, sonst könnte es komische Effekte mit dem Potential des Meßobjekts geben. Aber auch das alles kann die Howland Current Pump, die kann nämlich beide Polaritäten und auch beide Stromrichtungen, echter Vierquarantenbetrieb. Mit welcher Frequenz soll sich die Polarität ändern?
Falk B. schrieb: > Mit welcher Frequenz soll sich die Polarität ändern? zw. 0 Hz und 10 kHz frei wählbar, vorzugsweise sweep..
Hamed S. schrieb: > Danke das ist echt sehr hilfreich. sorry ich hatte noch keine Schaltung. > ich musste mir schon eine Idee machen wie das auszusehen hat und wie ich > vorgehen soll. Das nennt man wohl systematisch-wissenschaftliches Arbeiten, wobei es hier "nur" um ein wenig Engineering geht. > denkst du auch so, dass ich für jede Art von Zellen eine > entsprechende Stromquelle Nein, man baut eine Stromquelle, welche in einem bestimmten Bereich steuerbar ist. > mit entsprechender Verstärkung der Spannung > auf 5V brauche bevor ich das an dem ADC des Arduino weiterleite ? Ja. Allein schon deshalb, weil dein Arduino keine negativen Spannungen messen kann.
Hamed S. schrieb: > jede arduino IO-Pin hat einen Ausgangstrom von max 40mA. Ja und? Was nützt dir diese Information?
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mit einer Frequenz von 12Hz. ja ich habe einige Stromquelle Schaltpläne gefunden und auch den von der Howland Current Pump. ich hänge die mal
Hamed S. schrieb: > mit 50µA messe ich Widerstände von 0-1Kohm(niederohmige Zellen) und mit > 5 µA messe ich Widerstände von 900Ohm - 10K0hm Bei "chemischen" und "biologischen" Widerständen sollte die Messung mit konstantem Wechselstrom vorgenommen werden, weil es sonst zu Elektrolyseeffekten kommt. Andererseits, wenn die Widerstände nicht kleiner 1Ohm sind, kann man sich die auf- wändige Vierdrahtmessung meist sparen, weil die zusätzlichen Fehler durch Zweidrahtmessung vernachlässigbar sind.
Hamed S. schrieb: > jede arduino IO-Pin hat einen Ausgangstrom von max 40mA. Natürlich nicht. Er geht bei über 40mA kaputt, das steht im Datenblatt. Aber die 40mA muss man schon von aussen reinpressen, freiwillig gibt er die nicht raus. Hamed S. schrieb: > mit einer Frequenz von 12Hz. Das hat den Vorteil, daß man sich um messwertbeeinflussende Einschwingvorgänge nicht so viele Gedanken machen muss, weil es langsam genug ist.
Hamed S. schrieb: > mit einer Frequenz von 12Hz. ja ich habe einige Stromquelle Schaltpläne > gefunden und auch den von der Howland Current Pump. ich hänge die mal Sagte ich ja bereits oben das man zw. 0 und 10kHz arbeitet. Wenn du Dir mal https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3777733/ durcharbeitest, hast du bereits das Wesentliche was Du an Deinen Arduino bauen mußt.
Vielleicht einfacher nicht ein Arduino zu benutzen aber ein processor der schon mehrere (bipolairen) stromquellen eingebaut hat ? zB PSOC5lp, aber es gibt mehreren
In der hier angesprochenen Anwendung werden wohl eher keine hohen Spannungen an den Zellen erwartet bzw. da darf gar keine hohe Spannung anstehen. Da wäre dann eine Spannungsquelle mit +/-10V Ausgangssignal und 200kOhm Serienwiderstand schon eine ideale Stromquelle. Zusätzlich noch zwei antiparallele Schutzdioden hinter dem 200kOhm Widerstand damit an den Zellen nie mehr als +/-0,5V anstehen.
Helmut S. schrieb: > Zusätzlich > noch zwei antiparallele Schutzdioden hinter dem 200kOhm Widerstand damit > an den Zellen nie mehr als +/-0,5V anstehen. Wie ist denn der Vorwärtsstrom(!) der Diode bei etwa 0,3V, verglichen mit dem Sollstrom von 5µA?
Achim H. schrieb: > Wie ist denn der Vorwärtsstrom(!) der Diode bei etwa 0,3V, verglichen > mit dem Sollstrom von 5µA? Im nA Bereich, wenn man die richtigen Dioden nimmt.
Falk B. schrieb: > Achim H. schrieb: >> Wie ist denn der Vorwärtsstrom(!) der Diode bei etwa 0,3V, verglichen >> mit dem Sollstrom von 5µA? > > Im nA Bereich, wenn man die richtigen Dioden nimmt. Es geht schon um Dioden, die dann bei 0,5V einen Vorwärtsstrom im niedrigen oder mittleren mA-Bereich haben müssen, ja? Hast Du da ein Beispiel? Wie gesagt, es geht um den Vorwärtsstrom! Zu Rückwärtsströmen im nA-Bereich stimme ich zu.
Hier mal die BAV99. https://www.vishay.com/docs/85718/bav99.pdf Wenn man im Diagramm in Richtung xxnA will, dann muss man in dem Diagramm Fig. 1 extrapolieren. Man benötigt da mindestens 2 Dioden in Reihe um bei 0,3V auf kleiner 100nA zu kommen. Da ist es dann sinnvoller mit einer Diode eine Vorspannung zu erzeugen. +5V---470k--- | ---|>|----o---|>|---| | Signal--o | ---|<|----o---|<|---| | -5V---470k---
Achim H. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Achim H. schrieb: >>> Wie ist denn der Vorwärtsstrom(!) der Diode bei etwa 0,3V, verglichen >>> mit dem Sollstrom von 5µA? >> >> Im nA Bereich, wenn man die richtigen Dioden nimmt. > > Es geht schon um Dioden, die dann bei 0,5V einen Vorwärtsstrom im > niedrigen oder mittleren mA-Bereich haben müssen, ja? Wer sagrt denn sowas > Hast Du da ein Beispiel? Wie gesagt, es geht um den Vorwärtsstrom! Zu > Rückwärtsströmen im nA-Bereich stimme ich zu. In meinem Buch "Troubleshooting analog circuits" gibt es ein Digramm für verschiedene Dioden. Bei 0,3V Vorwärtsspannung haben 1N4001 1uA 1N4148 5uA FD300 100nA 2N3904 V_BE (Basisdiode) 1nA
Helmut S. schrieb: > Hier mal die BAV99. > https://www.vishay.com/docs/85718/bav99.pdf > Wenn man im Diagramm in Richtung xxnA will, dann muss man in dem > Diagramm Fig. 1 extrapolieren. > > Man benötigt da mindestens 2 Dioden in Reihe um bei 0,3V auf kleiner > 100nA zu kommen. Da ist es dann sinnvoller mit einer Diode eine > Vorspannung zu erzeugen. Dann ist deine Klemmspannung aber deutlich höher, eher um die 700-1000mV.
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