Moin. Ich möchte den Widerstand von Wasser messen. Aufgebaut habe ich dazu eine Anregung mit 1 kHz Rechteck-Wechselspannung, ca 100 mV. Die Spannung über die zu messende Strecke wird mit zwei zusätzlichen Elektroden abgegriffen (4-Leiter). Das AC-Signal wird mit einem INA131 verstärkt. Ein Eingang geht zusätzlich über 10 k an Masse, der Referenzeingang ist ebenfalls an Masse. Wenn ich einen einfachen 10 Ohm-Widerstand anschließe, funktioniert alles tadellos (Bild1). Wenn ich aber den exakt selben Aufbau mit den selben Elektroden (Krokos) ins Wasser bringe (ohne den Widerstand), dann funktioniert es eben nicht mehr. Das AC-Signal sehe ich noch am Eingang (Bild 2, Channel 2 / gelb). Aber der Ausgang liefert nur konstant Vollausschlag. Was ich nicht verstehe: Wieso funktioniert die Schaltung im trockenen, und wieso hängt der INA bei Vollausschlag, wenn ich keinen Ohmschen Widerstand habe sondern Wasser? Hat jemand einen Vorschlag? Thom.
Angehängte Dateien:
-
fk_resistor2.PNG
40 KB -
fk_water2.PNG
42 KB
Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser wird gerne maßlos überschätzt.
> Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser wird gerne maßlos überschätzt.
In diesem Fall nicht, denn deswegen habe ich ordentlich Salz ins Wasser
getan. Und wie man in Bild 2 sieht, fallen über die Messstrecke ca. 25
mV ab, die nach der Verstärkung etwa 2,5 V ergeben sollten.
Thom.
Der Strom der durch das Wasser fließt hängt im wesentlichen von der Oberfläche der Elektroden ab. Thomas P. schrieb: >Wenn ich aber den exakt selben Aufbau mit den >selben Elektroden (Krokos) Wie groß ist denn die Oberfläche deiner (Krokos)? Nimm mal Elektroden mit einer Oberfläche von 1m², dann sieht es schon anders aus.
Zeig halt deine komplette Schaltung.
Angehängte Dateien:
-
Schaltung.JPG
18 KB
> Der Strom der durch das Wasser fließt Viel Strom will ich ja genau nicht haben. Und eine ausreichend große Wechselspannung liegt an den Eingängen des INA ja an. Nur verstärkt er die nur dann, wenn kein Wasser sondern ein Widerstand dranhängt. > Zeig halt deine komplette Schaltung. Klar. Siehe Anhang. Thom.
Thomas P. schrieb: >> Zeig halt deine komplette Schaltung. ^^^^^^^^^ > Klar. Siehe Anhang. Ich habs dir unterstrichen.
Thomas P. schrieb: >> Zeig halt deine komplette Schaltung. Wo liegst du mit den Eingangsspannungen des INA131 bezogen auf seine Versorgungsspannung?
Klemm an die Krokos mal ein paar Blechstücke an und halte die ins Wasser. Der Hinweis mit der Kontaktoberfläche ist nicht zu unterschätzen.
Angehängte Dateien:
-
Schaltung2.JPG
33 KB
> Ich habs dir unterstrichen. (Sigh) Den µC mit Spannungsregler mal ich nicht, das ist mir zu doof. > Wo liegst du mit den Eingangsspannungen des INA131 bezogen auf seine Versorgungsspannung? Bei +/- 10...50 mV, also ziemlich genau in der Mitte zwischen +9V und -9V Thom.
:
Bearbeitet durch User
Wo ist im Schaltplan nun das Wasser?
Angehängte Dateien:
-
Schaltung3.JPG
37 KB
> Wo ist im Schaltplan nun das Wasser?
Ich hab's mit einer Punktlinie markiert. Vier Elektroden für Vierleiter.
Thom.
Wolfgang schrieb: > Wo liegst du mit den Eingangsspannungen des INA131 bezogen auf seine > Versorgungsspannung? Die Frage mal umformuliert in einen Vorschlag: miss doch mal beide Eingänge des INA131 in DC-Kopplung mit deinem Oszi und zeig uns die Ergebnisse.
So wie du den OP-Amp beschaltet hast vergleicht er die beiden Eingangsspannungen und liefert am Ausgang ein High, wenn die Spannung am Plus-Eingang höher ist, als am Minus-Eingang. Wenn der Sensor im trockenen liegt, hat der Plus-Eingang keine definierte Spannung. Das Ausgangssignal ist dann also ein Zufallsprodukt. Wenn der Sensor im Wasser liegt, hängt das Ergebnis sehr stark davon ab, wie er konstruiert ist. Erzähle mal mehr dazu. Was deine 10kΩ angeht: Für einen Blumentopf könnte das passen, aber nicht für normales Leitungswasser. Da musst du mindestens eine Dekade höher gehen.
Stefanus F. schrieb: > So wie du den OP-Amp beschaltet hast vergleicht er die beiden > Eingangsspannungen und liefert am Ausgang ein High, wenn die Spannung am > Plus-Eingang höher ist, als am Minus-Eingang. Nein, das ist doch ein Instrumentenverstärker. Allerdings betreibt er ihn ausserhalb des erlaubten Eingangsspannungsbereichs.
Thomas P. schrieb: > In diesem Fall nicht, denn deswegen habe ich ordentlich Salz ins Wasser > getan Vorsicht, wenn das Salz Natriumchlorid heisst, dann entsteht bei der Elektrolyse an der einen Elektrode Chlor (ungesund) und in der Lösung Natronlauge (ätzend).
Angehängte Dateien:
-
fk_water_DC.PNG
38 KB
Achim S. schrieb: > miss doch mal beide > Eingänge des INA131 in DC-Kopplung mit deinem Oszi und zeig uns die > Ergebnisse. Gute Idee! Wenn ich einen Widerstand trocken einhänge, habe ich keinen DC-Offset. aber im Wasser sind das über 500 mV. Bei 100x Verstärkung ist das dann deutlich mehr als die Betriebsspannung. Hängt der INA deshalb bei Vollausschlag fest? Und was mache ich dagegen? Ich verstehe immer noch nicht den Unterschied zwischen Wasser und trockenem Widerstand. @ Stefanus: Das ganze soll für Seewasser gehen, Leitfähigkeit ist also nicht das Problem. Die Elektroden sind simpler Edelstahldraht. Und der OPV ist ein Instrumentationsverstärker mit fixen 100x Verstärkung. Thom.
C. A. Rotwang schrieb: > entsteht bei der Elektrolyse an der einen Elektrode Chlor in homöopathischen Dosen.
Wie ist dein Sensor aufgebaut?
C. A. Rotwang schrieb: > Vorsicht, wenn das Salz Natriumchlorid heisst, dann entsteht bei der > Elektrolyse an der einen Elektrode Chlor (ungesund) und in der Lösung > Natronlauge (ätzend). Bei einem Strom von 0,5mA sind das wieviel Mol pro Stunde? Autoabgas sind auch gefährlich und trotzdem gehst du auf die Straße ...
@ Rotwang Da entsteht kein Chlor, denn die Spannung übers Wasser ist bei <200 mV. @ Stefanus Ds ist nicht viel zu beschreiben. Dass sind vier Edelstahldrähte im Wasser fixiert. Thom.
Thomas P. schrieb: > Ds ist nicht viel zu beschreiben. Dass sind vier Edelstahldrähte im > Wasser fixiert. Ich gebe auf.
my2ct schrieb: > C. A. Rotwang schrieb: >> Vorsicht, wenn das Salz Natriumchlorid heisst, dann entsteht bei der >> Elektrolyse an der einen Elektrode Chlor (ungesund) und in der Lösung >> Natronlauge (ätzend). > > Bei einem Strom von 0,5mA sind das wieviel Mol pro Stunde? > Autoabgas sind auch gefährlich und trotzdem gehst du auf die Straße Mach mal Selbstversuch, häng Deine Nase direkt drüber und zieh durch - dann reden wir weiter (doch das geht noch). Und vielleicht hatt der TO Haustiere, dennen tut so ein Schluck leichte Natronlauge sicher auch gut ... Vorsicht heisst ja nun nicht, mal soll es garnicht tun...
Thomas P. schrieb: > Da entsteht kein Chlor, denn die Spannung übers Wasser ist bei <200 mV. Und es ist ja Wechselspannung von ausreichend hoher Frequenz. Aber um sicher zu gehen, nicht wegen Vergiftung: mach mal Kondensatoren in die Zuleitungen.
C. A. Rotwang schrieb: > Und vielleicht hatt der TO Haustiere, dennen tut so ein Schluck leichte > Natronlauge sicher auch gut ... Alle reden von CO2. Die Kohlensäure wird mit der Natronlauge kurzen Prozess machen. ;-)
@ Rotwang: > häng Deine Nase direkt drüber und zieh durch - dann reden wir weiter Ja, aber eigentlich Nein. Chlor braucht was um 1,36 V für die Chlorgas-Bildung. Bei mir gibt es bei <200 mV keine Blasenbildung und keinen Chlorgeruch. habs gerade nochmal überprüft. @ hinz > mach mal Kondensatoren in die Zuleitungen. In welche? Von der Anregung mit dem Rechteck? Oder in die, die zum INA gehen? Soll DC blocken und AC durchlassen, richtig? Thom.
Thomas P. schrieb: >> mach mal Kondensatoren in die Zuleitungen. > > In welche? Von der Anregung mit dem Rechteck? Oder in die, die zum INA > gehen? Ersteres. > Soll DC blocken und AC durchlassen, richtig? Ja.
Thomas P. schrieb: > @ Rotwang: > >> häng Deine Nase direkt drüber und zieh durch - dann reden wir weiter > > Ja, aber eigentlich Nein. Chlor braucht was um 1,36 V für die > Chlorgas-Bildung. Hm, kein Clor heisst doch keine Clor-Ionen-Bewegung? Und Keine Ionen-Bewegung heisst kein Strom? Das ist doch der Unterschied zwischen der Stromleitung in metallischen leitern (Energietransport übers Festkörpergitter) und leitfähigen Lösungen (Energietransportdurch Ioenen transport)?! Naja Studium ist ein paar Jahrzehnte her. Ich hab "damals" mit Eisanbahntrafo und Kohle-elektrode gearbeitet, da war schon ganz schön Bewegung in der Brühe.
C. A. Rotwang schrieb: > Hm, kein Clor heisst doch keine Clor-Ionen-Bewegung? > Und Keine Ionen-Bewegung heisst kein Strom? Doch, doch. Die Chlorid-Ionen wandern natürlich zur Anode, aber mit endlicher Geschwindigkeit. Da ist die Wechselspanung mit 1 kHz schneller als dass die Ionen nennenswert weit kommen können. Thom.
@ hinz: Reicht es den Hochpass auf einer Seite einzubauen, oder muss / sollte das symmetrisch sein? Thom.
Thomas P. schrieb: > @ hinz: > > Reicht es den Hochpass auf einer Seite einzubauen, oder muss / sollte > das symmetrisch sein? Beide Seiten.
Meine Güte! Für eine Elektrolyse braucht man GLEICHSTROM, bei Wechselstrom gibt es nur Erwärmung der Brühe, weil eben keine Elektrolyse stattfindet.
Du sagst, du misst per 4-Leiter Technik: Heißt das, du hast 4 separate Elektroden im Wasser? Oder enden deine Messleitungen zusammen mit den Anregungsleitungen in derselben Elektrode im Wasser? Wenn du in Wasser misst, spielt auch die räumliche Verteilung der Messpunkte eine Rolle.
Werner H. schrieb: > Meine Güte! > Für eine Elektrolyse braucht man GLEICHSTROM, bei Wechselstrom gibt es > nur Erwärmung der Brühe, weil eben keine Elektrolyse stattfindet. Also ist es völlig ungefährlich wenn ein defektes Stromkabel an der Steckdose und im Wasser hängt?? Muss ich gleich die FI's ausbauen und auf ebay an einem Dummen verkaufen.
@ Kaktusbombe: > Heißt das, du hast 4 separate Elektroden im Wasser? Ja. > Wenn du in Wasser misst, spielt auch die räumliche Verteilung der > Messpunkte eine Rolle. Stimmt. Die beiden Mess-Elektroden sind zwischen den beiden Anregungselektroden. Ja nach Abstand der Mess-Elektroden kann ich den Spannungsabfall zwischen den beiden Elektroden variieren. Thom.
Thomas P. schrieb: > Die beiden Mess-Elektroden sind zwischen den beiden > Anregungselektroden. Ist das denn so schwer, den Aufbau deines Sensors verständlich zu beschrieben? Mach doch wenigstens ein Foto!
Thomas P. schrieb: > ca 100 mV. "Die Messzelle wird derart konstruiert, dass der Elektrolyt einen großen Widerstand erhält; die dann erforderliche Spannung ist so groß, dass die Polarisationsspannung dagegen vernachlässigbar klein ist." https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolytische_Leitfähigkeit
Stefanus F. schrieb: > Ist das denn so schwer, den Aufbau deines Sensors verständlich zu > beschrieben? Es sind einfach 4 Drähte, die ins Wasser hängen. Thomas P. schrieb: > Und was mache ich dagegen? Ich verstehe immer noch nicht den Unterschied > zwischen Wasser und trockenem Widerstand. Offenbar stellt sich ein Kontaktpotential ein, das deinen Verstärker in Sättigung treibt. Eine erste Gegenmaßnahme wäre, beide Eingänge deines Verstärkers symmetrisch zu behandeln (also nicht einen per 10kOhm auf Masse zu ziehen, den anderen offen lassen) Ansonsten kannst du auch - wie schon von anderen vorgeschlagen, das Messsignal AC-koppeln. Also in beide Eingangspfade Längskondensatoren. Und hinter die Kondensatoren (also direkt an den Verstärkereingang) jeweils hochohmige Widerstände gegen Masse, um das DC-Potential festzulegen.
Thomas P. schrieb: > Klar. Siehe Anhang Die 10k nach Masse sind doof. Nimm je 470k zu dem zugehörigen Aussenpol.
Dass das Wasser höchstwahrscheinlich geerdet ist, hast du berücksichtigt?
Achim S. schrieb: > Es sind einfach 4 Drähte, die ins Wasser hängen. In welcher Reihenfolge, mit welchen Abständen und welchen Längen? Es geht um die relativen Unterschiede der vier Elektroden zueinander, die spielen eine sehr große Rolle bei der Funktion.
Es geben wirklich alle ihr bestes ... Nimm Dir doch mal dein Handy und mach'n paar Bilder. Auch wenn es Dir eigentlich "zu blöd" ist. Ich steige nämlich auch nicht ganzu hinter. LG Äxl
Thomas P. schrieb: > Wenn ich einen Widerstand trocken einhänge, habe ich keinen DC-Offset. > aber im Wasser sind das über 500 mV. Es fehlt übrigens immer noch die Messung beider Eingangssignale mit dem Oszi. Dein Verstärker arbeitet mit der Differenz beider Größen - ein einzelnes Signal anzuschauen bringt nicht viel. Stefanus F. schrieb: > Es geht um die relativen Unterschiede der vier Elektroden zueinander, > die spielen eine sehr große Rolle bei der Funktion. Für eine aussagekräftige Interpretation des Messwerts: ja, da ist die Geometrie wichtig. Für die aktuelle Fehlfunktion glaube ich eher nicht, die ergibt sich imho aus der ungeschickten Beschaltung des Verstärkers. Aber ich würde ebenfalls Äxls Empfehlung unterstützen: äxl schrieb: > Es geben wirklich alle ihr bestes ... > Nimm Dir doch mal dein Handy und mach'n paar Bilder. Auch wenn es Dir > eigentlich "zu blöd" ist. Damit würde man vielleicht zusätzlich auch gleich schauen können, ob evtl. Rolands Vermutung stimmt: Roland E. schrieb: > Dass das Wasser höchstwahrscheinlich geerdet ist, hast du > berücksichtigt?
Angehängte Dateien:
-
IMG_20190311_080449_1_.jpg
220 KB
Moin. Vielen Dank erstaml für die konstruktiven Hinweise. @ Stefanus: > Mach doch wenigstens ein Foto! Okay, siehe oben. Ich hoffe, du bist nicht enttäuscht. An den beiden äußeren Elektroden liegt die Rechteckspannung an, an den beiden inneren Elektroden messe ich. @ Roland: > Dass das Wasser höchstwahrscheinlich geerdet ist, hast du berücksichtigt? Ist es nicht, siehe Foto. @ MaWin: > Die 10k nach Masse sind doof. Nimm je 470k zu dem zugehörigen Aussenpol. Probiere ich heute abend gern aus. Was ist in diesem Fall das Problem mit den 10k? Mir schwant, dass der 10k vom Eingang einen Spannungsteiler zusammen mit den 10k "Polster"-Wiederständen der Anregung ergibt. Ich habe auch den Eindruck, dass es vielleicht keine so besonders gute Idee war, die beiden Batterien zu unsymmetrisch zu belasten. Die +9V versorgen ja den INA und den µC, während die -9V nur den INA versorgt. Die beiden Batterien entladen also unterschiedlich schnell, was dann zu so doofem Offset führen könnte. @ Achim & hinz > AC-koppeln. Also in beide Eingangspfade Längskondensatoren Die Anregung (Die Rechteckspannung) zu entkoppeln erscheint mir plausibel. Oder doch lieber die Messleitungen? Oder ist es am Ende Egal? Zur Dimensionierung der Kondensatoren. Per Daumenpeilung fließen etwa 0,25 C pro Halbwelle, was bei 0,1 V etwa 2,5 µF entspricht. Mit ein wenig Reserve würde ich also 10 µF Kondensatoren nehmen. Kommt das hin? Thom.
:
Bearbeitet durch User
Thomas P. schrieb: > Die Anregung (Die Rechteckspannung) zu entkoppeln erscheint mir > plausibel. Oder doch lieber die Messleitungen? Oder ist es am Ende Egal? In jedem Fall musst du die DC-Offsets von den Eingängen des Verstärkers fernhalten. Die können sich durch die Wechselwirkung des Metalls mit der Salzpampe bilden, d.h. es reicht auf keinen Fall, die Treiberleitungen zu entkoppeln. Als erstes (und wichtigstes) würde ich an deiner Stelle die Eingänge zum Verstärker identisch behandeln. Also beiden einen identischen Widerstand spendieren, so dass beide die identische DC-Signalverschiebung sehen. Mein Vorschlag wäre z.B. für beide einen 1MOhm Widerstand gegen den GND deiner Schaltung. Vielleicht reicht das alleine schon. Ansonsten gehst du mit den Längskondensatoren davor auf Nummer sicher. Zu deren Dimensionierung: sie bilden mit dem nachfolgenden Widerstand einen Hochpass, dessen Grenzfrequenz weit unter deinen 1kHz liegen sollte. Wenn der Widerstand im MOhm bereich liegt (nicht wie bisher 10kOhm), dann bist du mit µF gut dabei. Thomas P. schrieb: > Die beiden Baterien entladen also unterschiedlich schnell, was dann zu > so doofem Offset führen könnte. Das tun sie. Aber das hat nichts mit deinem Offset zu tun. In deiner Messung sieht man z.B., dass das Signal negativ ist, obwohl dein Treiber nur positive Spannungen anlegt. Die Ursache liegt also imho in der Wechselwirkung des Metalls mit der Salzpampe, die zu Potentialverschiebungen führt. Und in der Tatsache, dass du diese Potentialverschiebungen in deiner Schaltung bei beiden Eingängen unsymmetrisch behandelts (mal mit 10kOhm, mal hochohmig)
@ Achim: > für beide [Eingänge] einen 1MOhm Widerstand gegen den GND > Ansonsten gehst du mit den Längskondensatoren davor auf Nummer sicher Einverstanden, werde ich heute abend versuchen. Rückmeldung dazu wird also etwas dauern. Thom.
Ich sehe auch garkeine Gegenkopplung in deiner Schaltung, bei OPV-Schaltungen ist daß eigentlich üblich um die Verstärkung einzustellen.
Günter Lenz schrieb: > Ich sehe auch garkeine Gegenkopplung in deiner Schaltung, > bei OPV-Schaltungen ist daß eigentlich üblich um die > Verstärkung einzustellen. Es ist doch ein Instrumentenverstärker!
@ Günter
> Ich sehe auch gar keine Gegenkopplung [...] um die Verstärkung einzustellen.
Das ist ein Instrumentenverstärker mit fixem Gain.
Thom.
C. A. Rotwang schrieb: > Also ist es völlig ungefährlich wenn ein defektes Stromkabel an der > Steckdose und im Wasser hängt?? Muss ich gleich die FI's ausbauen und > auf ebay an einem Dummen verkaufen. Nur weil kein Chlor entsteht, muss es deswegen nicht ungefährlich sein. Der FI ist kein ClI (Chlorgasschutzschalter) sondern ein Fehlerstromschutzschalter. Nicht das Chlor oder die Elektrolyse bringt dich um, sondern die Wärme (10kV) oder das Herzkammerflimmern (bei 230V). Der TE macht das richtig. Das Problem ist nämlich, dass sonst die Elektroden wegkorridieren. Mit AC findet keine Elektrolyse statt, und damit auch keine Korrosion. der Stromfluss geht über die Doppelschichtkapazität, da werden keine Elektonen an Ionen abgegeben oder von Ionen entrissen. Das hier könnte ein interessanter Link sein: https://gasstationwithoutpumps.wordpress.com/2012/08/12/conductivity-of-saline-solution/
Die Elektroden sind VIEL zu weit auseinander! Bei kommerziellen Konduktometern ist der Abstand kleiner als 1 cm und die Elektrodenfläche dabei etwa 50 mm². Informiere Dich mal über Leitfähigkeitsmessung. Gruß - Werner
@ Werner
> Die Elektroden sind VIEL zu weit auseinander!
Das kann man so pauschal nicht sagen ohne dem Risiko umrecht zu haben.
Mir geht es hier darum zu verstehen, warum meine Schaltung nicht wie
erwartet funktioniert, und da dürfte der Elektrodenabstand von
untergeordnetem Interesse sein.
Thom.
Ich denke, dass durch die Elektroden+Flüssigkeit relativ zum 10kΩ Widerstand viel zu wenig Strom fließt.
Stefanus F. schrieb: > Ich denke, dass durch die Elektroden+Flüssigkeit relativ zum 10kΩ > Widerstand viel zu wenig Strom fließt. Dann würde aber das Signal am Eingang nicht zu sehen sein. Thomas P. schrieb: > Das AC-Signal sehe ich noch am Eingang (Bild 2, Channel 2 / gelb).
C. A. Rotwang schrieb: > Vorsicht, wenn das Salz Natriumchlorid heisst, dann entsteht bei der > Elektrolyse an der einen Elektrode Chlor (ungesund) und in der Lösung > Natronlauge (ätzend). Hier nicht relevant Klugscheißer.
>>Informiere Dich mal über Leitfähigkeitsmessung.
Eben, dann würde auch klar werden, dass die Temperatur der Flüssigkeit
hierbei nicht vernachlässigbar ist. Gerade später im Meer, schwankt die
doch sicherlich?! In dem von mir oben verlinkten Video wird darauf
eingegangen, ich habe die Schaltung selbst nachgebaut, putzig an der
Lösung fand ich die Benutzung eines Schukosteckers als Elektrode...
Gruß J
Wolfgang schrieb: > Dann würde aber das Signal am Eingang nicht zu sehen sein. Ist ein valides Argument. Solange ich aber nicht die Signale beider Eingänge gesehen habe, will ich mich dazu nicht weiter äußern, weil es in zu viel wildem Raten ausarten würde.
Moin. So, ich habe jetzt beide Verstärkereingänge per 1 MOhm gegen Masse. Die Schaltung funktioniert jetzt besser in dem Sinne, dass der Verstärker das verstärkte AC-Signal plus einem DC-Offset erzeugt. Aber das DC-Offset driftet durch alles mögliche. Ich kann sogar mit isolierten Fingern an den Elektroden wackeln, und der Offset driftet. Wenn ich alles in Ruhe lasse, geht der Offset langsam wieder gen null. Ich werde dann mal die Längskondensatoren in die Messleitungen einsetzen, dass sollte das beheben. Thom.
Angehängte Dateien:
-
fk_highpass.PNG
40 KB
Moin. Ich habe jetzt den Hochpass an den beiden Eingangsleitungen durch jeweils einen 10 nF Kerko komplettiert. Der Offset der verstärkten Wechselspannung bleibt aber bestehen, ist aber immerhin stabil. Wenn ich die beiden Eingänge kurzschließe, liegen am Verstärkerausgang nach 100x Gain ca. 1 V. Das wären also eine scheinbare Differenz an den Eingängen von 100 mV. Nur wo die herkommen sollen, ist mir nicht klar. Der Referenzeingang des INA liegt per kurzer Verbindung an Masse. Woran erkenne ich eigentlich einen kaputten Verstärker? Was mir auch aufgefallen ist: Die Anregungsspannung ist nicht ganz symmetrisch, sondern die eine Halbwelle ist ca. 50 mV größer als die andere. Ach ja, direkt hinter den Kerkos an den Eingängen gemesssen gibt es jetzt eine fiese Schwingung, die um ein mehrfaches größe ist als das AC-Signal (siehe Bild). Ich bin hier echt ratlos. Hat noch jemand einen Vorschlag? Thom.
:
Bearbeitet durch User
Thomas P. schrieb: > liegen am Verstärkerausgang nach 100x > Gain ca. 1 V. Das wären also eine scheinbare Differenz an den Eingängen > von 100 mV. eher 10mV. Das ist immer noch deutlich zu viel für den INA131, auch wenn man den Fehler aufgrund dessen Eingangsstroms mit einrechnet. Welche Kondensatoren hast du denn verbaut? Wenn einer einen Leckstrom im Bereich 10nA hat, kann das den Offset erklären. Thomas P. schrieb: > Was mir auch aufgefallen ist: Die Anregungsspannung ist nicht ganz > symmetrisch, sondern die eine Halbwelle ist ca. 50 mV größer als die > andere. Bitte die Messung zeigen. Thomas P. schrieb: > Ach ja, direkt hinter den Kerkos an den Eingängen gemesssen gibt es > jetzt eine fiese Schwingung, die um ein mehrfaches größe ist als das > AC-Signal (siehe Bild). Eingestreuter Netzbrumm. Der Eingang ist ja recht hochohmig und kann sich einiges einfangen. Solange es beide Eingänge gleich betrifft sorgt der INA131 dafür, dass es nicht stört.
Thomas P. schrieb: > Ach ja, direkt hinter den Kerkos an den Eingängen gemesssen gibt es > jetzt eine fiese Schwingung, die um ein mehrfaches größe ist als das > AC-Signal (siehe Bild). Was hast du erwartet, wenn du Drahtantennen in die Luft hängst? ;)
@ Sven:
> Was hast du erwartet, wenn du Drahtantennen in die Luft hängst?
Stimmt natürlich. Hatte ich vorher so nicht bemerkt und war deshalb
irritiert.
Thom.
Das ist ja effektiv der Grund aus dem du einen Instrumentenverstärker benutzt, weil er diesen Mist (der auf beiden Eingängen gleich ist) wegfiltert.
Thomas P. schrieb: > Wenn ich die beiden Eingänge kurzschließe, liegen am Verstärkerausgang > nach 100x Gain ca. 1 V. Welche Spannung haben die Eingänge dann (relativ zur negativen Stromversorgung)? Der Verstärker funktioniert nur in einem beschränkten Arbeitsbereich korrekt, womöglich hast du den verlassen.
Thomas P. schrieb: > Chlor braucht was um 1,36 V für die Chlorgas-Bildung Das bedeutet aber auch wenn man unterhalb dieser Spannung bleibt keine Erhöhung der Leitfähigkeit stattfindet. Die Ionen können sich zwar bewegen aber keine Elektronen an die Elektroden abgeben.
Angehängte Dateien:
-
fk_spikes.PNG
39 KB
@ Stefanus:
> Welche Spannung haben die Eingänge relativ zur Stromversorgung?
Beide Eingänge hinter den Kerkos liegen bei Messung im Wasser bei ca.
-7,4 V gegenüber der negativen Spannungsversorgung und 6,6 gegenüber der
positiven Spannungsversorgung.
Was ich festgestellt habe: jeweils an den Flanken des Rechtecksignals
mit typisch +/- 10...50 mV Amplitude habe ich Nadelpulse mit > 2 V
(siehe Bild). Ich schätze, da hat der INA ein Problem. Oder?
Wenn ich die beiden Eingänge außerhalb des Wassers per Widerstand oder
Kurzschluss verbinde, dann ist der DC-Offset weg und auch die Nadeln
sind erheblich kleiner (ca +/- 0,5 V)
Thom.
Thomas P. schrieb: > Beide Eingänge hinter den Kerkos liegen bei Messung im Wasser bei ca. > -7,4 V gegenüber der negativen Spannungsversorgung und 6,6 gegenüber der > positiven Spannungsversorgung. Ich gehe mal von verwechselten Vorzeichen aus. Ich verstehe das so, dass die Spannung im mittleren Bereich liegt, nicht nahe an den Stromversorgung-Schienen, richtig? 7,4V + 6,6V = 14V Ist das deine Versorgungsspannung oder ein Messfehler? In deinem Schaltplan steht +/-9V, also 18V insgesamt.
@ Stefanus > Ich verstehe das so, dass die Spannung im mittleren Bereich liegt, nicht > nahe an den Stromversorgung-Schienen, richtig? Richtig. > In deinem Schaltplan steht +/-9V, also 18V insgesamt. Richtig. Ganz konkret sind das zwei 9 V Blöcke in Reihe mit der Masse in der Mitte. Soll jeweils einmal +9 V und -9 V ergeben. Unter Last sind es dann natürlich weniger. Thom.
Sind jetzt eigentlich Kondensatoren an den Ausgängen des TC4424 drin?
Ich denke, dann brauchen wir den Arbeitsbereich nicht mehr in Frage zu stellen.
@ hinz
> Sind jetzt eigentlich Kondensatoren an den Ausgängen des TC4424 drin?
Nee, noch nicht. Ich will das Stück für Stück machen, damit ich dann
hinterher weiß, was welchen Effekt hatte. Der Hochpass am Eingang hat
schon eine Menge gebracht, aber so ganz isses das noch nicht.
Die Kondensatoren in den Treiberleitungen sind dann wohl das nächste,
was ich machen werde.
Thom.
Moin. Die Längskondensatoren in der Treiberleitung lösen das Problem nicht. Ich werde die Schaltung nochmal zerlegen und von vorn anfangen, denn ich denke dass es wohl nicht so super schlau ist, wenn ich die Anregung schon mit einer Wechselspannung mit DC-Offset mache. Vielen Dank für die konstruktiven Anregungen! Geholfen haben die in jedem Fall. Thom.
Thomas P. schrieb: > Ich möchte den Widerstand von Wasser messen. Aufgebaut habe ich dazu > eine Anregung mit 1 kHz Rechteck-Wechselspannung, ca 100 mV. Die > Spannung über die zu messende Strecke wird mit zwei zusätzlichen > Elektroden abgegriffen (4-Leiter). Das AC-Signal wird mit einem INA131 > verstärkt. Ein Eingang geht zusätzlich über 10 k an Masse, der > Referenzeingang ist ebenfalls an Masse. Finde das super interessant aber leider verstehe ich nicht viel. Kann mir das mal jemand das Schaltungsprinzip aufmalen oder kurz erklären? Was sind das für zwei zusätzliche Elektroden? Referenzeingang? Warum mit 1kHz AC? Ich hätte jetzt ganz naiv gesagt dass man 2 Elektroden in einem festen Abstand im Wasser hat und diesen Fühler dann durch eine Messbrücke auswertet. Aber wahrscheinlich zu ungenau?
Kai schrieb: > Kann mir das mal jemand das Schaltungsprinzip aufmalen oder kurz > erklären? Er benutzt das Wasser als Spannungsteiler und legt daran eine Wechselspannung an. Der Verstärker ermittelt die Differenz der Spannung an seinen beiden Eingängen (also den Spannungsabfall am mittleren Widerstand) und gibt diese verstärkt aus.
1 | ~ o------------------------------------+ |
2 | | |
3 | ~ o----[===]---+---[===]---+---[===]---+ |
4 | | | |
5 | | | |
6 | | | ______ |
7 | | +---| | |
8 | +---------------| Diff |----o Ausgang |
9 | |______| |
Thomas, habe ich das so korrekt dargestellt?
Stefanus F. schrieb: > Er benutzt das Wasser als Spannungsteiler und legt daran eine > Wechselspannung an. Der Verstärker ermittelt die Differenz der Spannung > an seinen beiden Eingängen (also den Spannungsabfall am mittleren > Widerstand) und gibt diese verstärkt aus. Super danke Stefanus. Zwei Fragen habe ich noch schnell. - Rechts und links der Widerstand, sind das Festwiderstände, wie dimensioniert man die? - Warum mit AC, warum 1kHz. Hat das was mit dem Salzgehalt im Wasser zu tun?
Achso, eine Sache ist mir noch aufgefallen. Warum ist der Channel2 im ersten Bild des Threads ganz oben invertiert?
Kai schrieb: > Rechts und links der Widerstand, sind das Festwiderstände Die Widerstände sind das Wasser! > Warum mit AC, warum 1kHz Das wurde weiter oben bereits diskutiert. Lies die vorherigen Beiträge. Es geht um chemische Effekte, die zur Korrosion der Elektroden führen.
Thomas P. schrieb: > denn ich > denke dass es wohl nicht so super schlau ist, wenn ich die Anregung > schon mit einer Wechselspannung mit DC-Offset mache. Wenn du Längskondensatoren in den Treiberleitungen machst, dann ist damit kein DC-Offset mehr in der Anregung vorhanden. Und selbst wenn er noch vorhanden wäre, könnte das einen Einfluss auf die elektrochemische Situation in der Salzpampe haben, aber nicht auf den Offset deines INA131. Denn dessen Eingang muss bei richtiger Beschaltung (symmetrisch, mit Längskondensatoren und definierten Widerständen gegen Masse) gleichspannungsfrei sein. Der von dir oben beschriebene Offset von 10mV bezogen auf den Eingang des INA131 ist rund 1 Größenordnung zu viel. Die Wahrscheinlichste Ursache dafür dürfte ein Fehler in deinem Aufbau sein. Dass muss keine größe Sache sein: ein Leckstrom von 10nA reicht schon, um an dem 1MOhm Widerstand die besagten 10mV zu erzeugen (wie schon vor Tagen geschrieben). Auch eine Asymmetrie in deiner Anregung (nicht genau 50% PWM) würden natürlich am Ausgang des INA131 die Nulllinie verschieben. Wenn der Tastgrad von 50% abweicht, dann muss die Kurve verschoben gegenüber der Nulllinie sein, wenn das Signal AC gekoppelt ist. Wenn du weiter kommen willst, dann zeige bitte ein paar klarere Messungen (in deiner Messung oben sieht man z.B. die Spannungsspitzen bei den Schaltflanken, du man muss raten, welches Signal da überhaupt gemessen wurde). Beginne mal mit einem Bild des INA-Ausgangs. Und mach halt endlich auch mal ein Bild, auf dem beide INA-Eingänge gleichzeitig gezeigt werden. Das wurde schon von Beginn des Threads an mehrmals vorgeschlagen aber noch nicht geliefert. Ebenso wäre ein Foto des realen Aufbaus inklusive Verdrahtung zum Verstärker sinnvoll und ein Bild des Verstärkers, damit man abschätzen kann, wo am ehesten Kopplungen oder Leckpfade zu Problemen führen können.
@ Kai Zur Grundidee: Im Wasser sind Ionen, die sich im elektrichen Feld bewegen können und zu allerlei blöden Effekten führen. Und je nach Spannung kann es auch zur Elektrolyse von Wasser, chlorid, etc. kommen. Deshalb Wechselspannung, damit sich die elektrochemischen Prozesse regelmäßig gegenseitig aufheben. Die 1 kHz sind aus der Luft gegriffen. Die Frequenz ist hoch genug, damit die elektrochemischen Nebeneffekte keine große Rolle spielen. Die Frequenz ist aber auch niedrig genug, damit die Schatung einfach genug bleibt und ich beispielsweise auch langsame OPV nutzen kann. Die beiden 10 kOhm Widerstände vor und hinter der Messstrecke sollen zum einen den Strom begrenzen, damit die Batterie länger hält und sich das Wasser nicht unnötig erärmt. Zum anderen soll der Gesamtwiderstand so sein, dass über die Messstrecke nicht mehr als 200 mV abfallen, weil ab 400 mV im Seewasser die Elektrolyse des Wasser losgeht. Das will ich auch vermeiden. @ Stefanus: Korrekt, danke. @ Achim. > Die Wahrscheinlichste Ursache dafür dürfte ein Fehler > in deinem Aufbau sein. Ja, denke ich auch. Aus lauter Übermut habe ich die Schaltung nicht gesteckt aufgebaut, sondern gleich auf einer Lochrasterplatine. Sieht nicht mehr schön aus und ist echt unübersichtlich. Deshalb will ich nochmal ganz von vorn anfangen. Thom.
Beitrag #5772751 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5772767 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5772802 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774620 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774630 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774665 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774674 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774679 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774680 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774686 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774688 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774690 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5774695 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5775639 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5775667 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5775709 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5775718 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5775752 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #5776822 wurde von einem Moderator gelöscht.
C. A. Rotwang schrieb: > Vorsicht, wenn das Salz Natriumchlorid heisst, dann entsteht bei der > Elektrolyse an der einen Elektrode Chlor (ungesund) und in der Lösung > Natronlauge (ätzend). Und das Chlor im Wasser wird zur giftigen Salzsäure die von der ungesunden Natronlauge zu salzigem NaCL reduziert wird (durch abgabe von Wärme)
Beitrag #5777491 wurde von einem Moderator gelöscht.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.