Hallo Leute ich benötige paar Ratschläge und vielleicht auch bisschen Hilfe was Howland Stromquelle angeht. Also ich brauche erstmal 2 Konstantstromquellen, die 50µA und 5µA liefern können. Das ist um den Widerstand von Hautzellen zu messen. Eine Vierpunktmessung wird durchgeführt. Das heißt, es wird in meine Zellen entweder 50µA oder 5 µA konstant eingespeist und die Potentialdifferenz,die sich da bildet soll gemessen werden. Für den Aufbau der Konstantstromquelle habe ich mir die Howland Stromquelle Schaltung angegeuckt und habe aufgebaut. Was passiert ? dafür habe ich den OPV OP07DP verwendet mit 100K Widerstände für 50µA und 1M Widerstände für 5µA und 5V Spannungsversorgung. Damit kriege ich einen Strom von 47µA mit 100k und 5µA mit 1M und ich verstehe nicht warum 47µA Strom obwohl nach der Formel der Schaltung I soll 50µA gleich sein. und Außerdem wenn ich die Zellen mit diesen Ströme einspeise, kriege ich nicht diesen 10-fachen Spannungsunterschied, da die Ströme sind um Faktor 10 unterschiedlich. Was könnte ich das Problem sein ? Ist die Schaltung Howland eigentlich für sowas geeignet ? Hier ein Bild der Howland schaltung
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Salem S. schrieb: > Damit > kriege ich einen Strom von 47µA mit 100k und 5µA mit 1M und ich verstehe > nicht warum 47µA Vielleicht geht nicht mehr. Ich verstehe auch deine ganze Schilderung nicht. Wie wärs mit einem Schaltbild?
Deine Schaltung ist als Stromquelle prinzipiell geeignet, jedoch in dieser Form nicht für die Anwendung am Menschen. Mögliche Fehlerquellen: - Defekt des OV am positiven Eingang – voller Strom fließt durch den Probanden - Defekt des OV am Ausgang – zu hoher Strom fließt durch den Probanden
Wenn die Spannungsversorgung Deiner Stromquelle 5V ist wird es schwer für den OP07 die 50µA durch den 100k zu schicken ;) Dazu kommt noch die Bürdenspannung deines Strommessgerätes .. 9V Versorgungsspannung probieren?
Salem S. schrieb: > Hallo Leute ich benötige paar Ratschläge und vielleicht auch bisschen > Hilfe was Howland Stromquelle angeht. Also ich brauche erstmal 2 > Konstantstromquellen, die 50µA und 5µA liefern können. Hatten wir das nicht schon mal? > passiert ? dafür habe ich den OPV OP07DP verwendet mit 100K Widerstände > für 50µA und 1M Widerstände für 5µA und 5V Spannungsversorgung. Wie wird dein OPV versorgt? Der OP07 braucht eine bipolare Versorgung mit ausreichend "Luft". > Damit > kriege ich einen Strom von 47µA mit 100k und 5µA mit 1M und ich verstehe > nicht warum 47µA Strom obwohl nach der Formel der Schaltung I soll 50µA > gleich sein. Schon mal was von Toleranzen gehört? Ist deine Steuerspannung genau genug? Sind die Widerstände genau genug? > und Außerdem wenn ich die Zellen mit diesen Ströme > einspeise, kriege ich nicht diesen 10-fachen Spannungsunterschied, da > die Ströme sind um Faktor 10 unterschiedlich. ??? > Was könnte ich das Problem > sein ? Dein begrenztes Wissen von E-Technik. > Ist die Schaltung Howland eigentlich für sowas geeignet ? Kann sein. > Hier > ein Bild der Howland schaltung Schön. Aber wie sieht DEINE Schaltung EXAKT aus? Siehe Netiqiette.
Die Howland Stromquelle ist eine typische Theoretikerschaltung, d.h. in der Praxis kaum zu gebrauchen. Die Widerstände müssen wirklich exakt gleich sein, schon geringe Toleranzen lassen den Innenwiderstand in den Keller gehen. Die einfache Stromquellenschaltung mit OPV, FET und Shunt ist um Klassen besser und stabiler.
Hatten wir doch EXAKT mit den Daten hier schon mit schöner Regelmäßigkeit. Beitrag "steuerbare Stromquelle 50µA und 5µA" Salem S, Hamed S. : Redet doch mal miteinander .-) Bzw. nutzt das im Forum hinterlegte Wissen, statt jedesmal neu zu posten.
Henrik V. schrieb: > Wenn die Spannungsversorgung Deiner Stromquelle 5V ist wird es schwer > für den OP07 die 50µA durch den 100k zu schicken ;) > > Dazu kommt noch die Bürdenspannung deines Strommessgerätes .. > > 9V Versorgungsspannung probieren? Ich habe eben mit 12V probiert aber da kriege ich schon einen Strom in mA Bereich obwohl der Widerstand auch geändert wurde.
Peter D. schrieb: > Die Howland Stromquelle ist eine typische Theoretikerschaltung, d.h. in > der Praxis kaum zu gebrauchen. > Die Widerstände müssen wirklich exakt gleich sein, schon geringe > Toleranzen lassen den Innenwiderstand in den Keller gehen. > Die einfache Stromquellenschaltung mit OPV, FET und Shunt ist um Klassen > besser und stabiler. Eine Muster Schaltung vielleicht ?
Salem S. schrieb: > Eine Muster Schaltung vielleicht ? https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Ksq_opv_mosfet.png Für Wechselstrom baut man die nochmal komplementär auf. Eine Stufe liefert konstant 5µA und die andere ist von 0..10µA steuerbar.
Peter D. schrieb: > Die Howland Stromquelle ist eine typische Theoretikerschaltung, d.h. in > der Praxis kaum zu gebrauchen. > Die Widerstände müssen wirklich exakt gleich sein, schon geringe > Toleranzen lassen den Innenwiderstand in den Keller gehen. Quark. Auch diese Schaltung darf man KALIBRIEREN! > Die einfache Stromquellenschaltung mit OPV, FET und Shunt ist um Klassen > besser und stabiler. Die kann aber nur Einquadrantenbetrieb. Vielleicht reicht das für den OP, vielleicht nicht.
Andrew T. schrieb: > Salem S, Hamed S. : Redet doch mal miteinander .-) > Bzw. nutzt das im Forum hinterlegte Wissen, statt jedesmal neu zu > posten. Oder er fragt mal Salem M. wie weit er ist: Beitrag "Wechselstromgenerator mit 50 mikroampere Stromstärke"
Die Howland Stromquelle ist nur theoretisch schön, in der Praxis sind die Anforderungen an die Toleranz und den thermischen Gleichlauf der Widerstände enorm. Ein Abgleich mit Potis ist möglich, aber schwierig. Besser und einfacher ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle zu realisieren.
Peter D. schrieb: > Die Widerstände müssen wirklich exakt gleich sein, schon geringe > Toleranzen lassen den Innenwiderstand in den Keller gehen. ths schrieb: > Die Howland Stromquelle ist nur theoretisch schön, in der Praxis sind > die Anforderungen an die Toleranz und den thermischen Gleichlauf der > Widerstände enorm. Die Schaltung ist nicht perfekt, aber für die meisten Anwendungen vollkommen ausreichend. Verwendet man Widerstände mit der Toleranz e, dann ist der Betrag des Innenwiderstands der Stromquelle mindestens Ri = R2 / (4·e). Der TE möchte Ik = 5µA erzeugen und wählt dafür
1 | R1 = R2 = 1MΩ |
2 | R3 = R4 = 1kΩ |
3 | U+ - U- = 5V |
Selbst mit kostengünstigen 1%-Widerständen beträgt der Innenwiderstand mindestens 1MΩ / (4·0,01) = 25MΩ. Nehmen wir an, der Lastwiderstand schwanke um 10kΩ, dann führt das zu einer Stromänderung von 2nA, also 0,04% des Nennstroms, was für die Anwendung durchaus akzeptabel sein dürfte.
Yalu X. schrieb: > Selbst mit kostengünstigen 1%-Widerständen beträgt der Innenwiderstand > mindestens 1MΩ / (4·0,01) = 25MΩ. Nehmen wir an, der Lastwiderstand > schwanke um 10kΩ, dann führt das zu einer Stromänderung von 2nA, also > 0,04% des Nennstroms, was für die Anwendung durchaus akzeptabel sein > dürfte. Na endlich mal ein SUBSTANIELLER Beitrag und nicht immer nur dieses DÄMLICHE Gejammer der Halbwissenden! DANKE!
Da die Anforderungen nicht präzise benannt wurden, ist die Aussage nach der Akzeptanz nur durch den Ersteller interpretierbar. Für 0,1 % Messqualität mag das gehen, über den TK und den TGemperaturbereich wurde noch nicht gesprochen. Mit der Berechnung des Innenwiderstandes ist die Schaltung auch noch nicht vollständig durchdrungen. Wir verkaufen p.a. einige tausend Geräte mit DC-Stromquellen, aber Howland ist einfach Geschichte, zu kompliziert, zu anfällig, zu teuer. Wobei unser Fokus in Richtung deutlich besser 0,01% liegt. Wobei für Grantler wie Falk erwähnt sei, das ein Halbwissender immer noch doppelt soviel weiss wie ein Viertelwissender.
ths schrieb: > Wir verkaufen p.a. einige tausend Geräte mit DC-Stromquellen, aber > Howland ist einfach Geschichte, zu kompliziert, zu anfällig, zu teuer. > Wobei unser Fokus in Richtung deutlich besser 0,01% liegt. Was der OP mal sicher NICHT braucht.
ths schrieb: > Wobei für Grantler wie Falk erwähnt sei, das ein Halbwissender immer > noch doppelt soviel weiss wie ein Viertelwissender. FALSCH!!! Halbwissen ist DEUTLICH gefährlicher als Unwissen oder Viertelwissen! Denn die Halbwissenden glauben, sie seinen Wissende und machen damit viel Unsinn!
ths schrieb: > Wir verkaufen p.a. einige tausend Geräte mit DC-Stromquellen, aber > Howland ist einfach Geschichte, zu kompliziert, zu anfällig, zu teuer. So ist es. In der Praxis habe ich noch nie Howland-Quellen in Geräten gesehen. Es ist ja schon eine Preisfrage, ob ich nur einen teuren Präzisionsshunt kaufen muß oder 4 teure gematchte Präzisionswiderstände. Auch hat die Schaltung mit Shunt den Vorteil, daß sich Toleranzen nicht auf den Innenwiderstand auswirken, sondern nur auf den Strom selber. Und diesen Gainfehler kann ich bequem mit einem Korrekturwert im EEPROM rausrechnen. Wenn die Anforderungen nur gering sind, braucht man keine Howland-Quelle, da reicht ein einfacher Vorwiderstand, z.B. 1M an 5V für 5µA. Bei LEDs reicht auch ein Vorwiderstand zur Stromeinstellung aus. Und in LED Treiber-ICs benutzt man auch keine Howland-Quelle, sondern Stromspiegel. Die Howland-Quellen werden regelmäßig nur von Anfängern aus der Mottenkiste geholt oder Studenten damit gequält.
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Peter D. schrieb: > Die Howland Stromquelle ist eine typische Theoretikerschaltung, d.h. in > der Praxis kaum zu gebrauchen. Peter D. schrieb: > Die Howland-Quellen werden regelmäßig nur von Anfängern aus der > Mottenkiste geholt oder Studenten damit gequält. Dafür gibt es von den Opamp-Herstellern aber erstaunlich viele Appnotes zu dem Thema. Ich dachte immer, die seien primär für Industriekunden geschrieben worden. Peter D. schrieb: > In der Praxis habe ich noch nie Howland-Quellen in Geräten gesehen. Wieviele Geräte, die keine LED-Treiber sind, hast du denn diesbezüglich schon genauer unter die Lupe genommen? Hast du denn in einem dieser Geräte schon einmal so etwas gefunden: Peter D. schrieb: > https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Ksq_opv_mosfet.png > > Für Wechselstrom baut man die nochmal komplementär auf. Eine Stufe > liefert konstant 5µA und die andere ist von 0..10µA steuerbar. Die Howland-Schaltung hat ihre Berechtigung vor allem in folgendem Fall: - bipolarer Betrieb gefordert - Last unveränderbar mit GND verbunden - GND-bezogenes Steuersignal - Korrekter Nullpunkt ohne Abgleich (Ue=0 => Ia=0) - nur kleine Ausgangsströme gefordert (max. ein paar 10mA) - mäßige Genauigkeitsanforderungen (Bereich von 0,1% bis 1%) Kennst du dafür Alternativen mit geringerem Bauteilaufwand?
AN-1515 A Comprehensive Study of the Howland Current Pump http://www.ti.com/lit/an/snoa474a/snoa474a.pdf https://www.researchgate.net/publication/330815996_Mirrored_enhanced_Howland_current_source_with_feedback_control https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/407/1/012030/meta oder schau dir mal den LT6375 an.
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Peter D. schrieb: > Die Howland-Quellen werden regelmäßig nur von Anfängern aus der > Mottenkiste geholt oder Studenten damit gequält. Hallo, das sehe ich genau so. Auch wenn die App-Note suggeriert, dass die Schaltungen funktionieren, so bleibt es doch graue Theorie... Mich würde aber viel mehr interessieren, ob Widerstandsmessungen an der Haut mit Gleichstrom üblich sind! Ich würde hier sofort an Elektrolyse denken. Gruß Rainer
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