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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Redox und pH Messung


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Autor: Robert W. (rwalli)
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Hallo!

Ich wollte - auch um etwas zu lernen - eine Poolsteuerung bauen.
Wie viel mir da an Wissen fehlt, wurde mir erst bewusst, nachdem ich die 
Platine (meine allererste) schon bestellt habe.

Unglücklicherweise ist die bestehende Steuerung zeitgleich kaputt 
geworden.

Darum würde ich mich gerne an euch wenden, um zu erfahren ob ich das 
Projekt noch retten kann.

Die Logik sollte ein openWRT router machen der über modbus alle Daten 
von meiner Schaltung bekommt.
Auf der Platine werkelt ein STM32, der Modbus über USB-CDC bereitstellt.
Dieser Teil funktioniert überraschenderweise sehr gut.

Der stm32 sollte die Redox und pH- Werte über 2 USART-Ports bekommen.
Dieser Teil macht mir große Probleme:

1) Damit ich auch negative Werte einlesen kann hab ich einen 
Spannungsteiler R14 R15 eingebaut. Hier hab ich auf dem mittleren 
Potenzial (MM bzw. gelb am Oszi) ein sehr Großes Rauschen von fast 1V(!) 
wobei
zwischen 0V und +5Vo gibts nur 100mV (türkis am Oszi).
Wo könnte das herkommen?

2) Wie kann ich die pH/Redox -Sonde simulieren?
Ich probiere das momentan mit einer Batterie die an einem 
Oszilloskop-Tastkopf mit einem 10M Widerstand hängt, doch ich bekomme zu 
viele Störungen.

Im Anhang habe ich den relevanten Teil der Schaltung angehängt.

Autor: blub (Gast)
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Robert W. schrieb:
> Ich probiere das momentan mit einer Batterie die an einem
> Oszilloskop-Tastkopf mit einem 10M Widerstand hängt, doch ich bekomme zu
> viele Störungen

Wozu der Tastkopf?
Bei sowas würde ich bei den Kabeln anfangen. Twisted pair Kabel und dann 
differenzielle Messung. Ich glaub einer der attinys kann das sogar (85 
zB)

Autor: Robert W. (rwalli)
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blub schrieb:
> Wozu der Tastkopf?

Ohne dem hatte ich sehr grosse Störungen und auch mit Tastkopf sind sie 
nicht ganz weg.

Irgendeine Idee wegen dem 1V-rauschen?

Autor: blub (Gast)
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Bastel an den 5V-Anschlusspunkten noch Keramikkondensatoren mit 100 nF 
und 10 nF und 1 uF dazu.
Nimm einen LMxxx Konstantspannungsregler

Autor: Wolfgang (Gast)
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Robert W. schrieb:
> Irgendeine Idee wegen dem 1V-rauschen?

Bist du sicher, dass das Rauschen ist. Vielleicht schwingt dein OP wegen 
der hohen kapazitiven Last am Ausgang. Oder hängt der Kondensator C6 
dort als Antenne in der Luft? ;-)

Ein Kondensator parallel zu R16 dürfte Wunder wirken.

Autor: blub (Gast)
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Nimm für die mittlere Spannung zB ne Zenerdiode

Autor: Jemin K. (jkam)
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Sieht aus wie Schwingung vom OP. Dreh mal die zeitbasis schneller

Autor: Robert W. (rwalli)
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blub schrieb:
> Bastel an den 5V-Anschlusspunkten noch Keramikkondensatoren mit 100 nF
> und 10 nF und 1 uF dazu.
> Nimm einen LMxxx Konstantspannungsregler

Wie gesagt ist die Platine schon fertig.
Das mit dem Konstantspannungsregler geht schwer auf die schnelle.

Zwischen den 5Vo und 0V gibts das Rauschen ja nicht.
Das ist ja nur auf MM.

Autor: Jemin K. (jkam)
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Der Kondensator am Ausgang des OP dürfte ein erhebliches Problem sein. 
So eine one-off Schaltung würde ich immer auf einer Streifenplatine 
bauen! Wozu ein PCB erstellen bei n=1?
Wie wird die isolierte Spannung erzeugt? Das könnte ebenfalls eine 
Quelle von Störungen sein. Schau mal, bei welcher Frequenz das schwingt 
und ob die vielleicht der Schaltfrequenz von Deinem DC/DC entspricht, 
falls Du einen verbaut hast.

Autor: Robert W. (rwalli)
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Wolfgang schrieb:

>> Irgendeine Idee wegen dem 1V-rauschen?
>
> Bist du sicher, dass das Rauschen ist.

nein! ganz und gar nicht!

> Vielleicht schwingt dein OP wegen
> der hohen kapazitiven Last am Ausgang. Oder hängt der Kondensator C6
> dort als Antenne in der Luft? ;-)

der ist so eingebaut wie am Schaltplan ( also zwischen MM und 
OP-Ausgang)
Ich hab in mal ausgelötet: Das "Rauschen" schaut nur geringfügig anders 
aus.

>
> Ein Kondensator parallel zu R16 dürfte Wunder wirken.

Ich hab zwischen 1nF und 100nF einige durchprobiert, ohne Erfolg...

Autor: Robert W. (rwalli)
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Jemin K. schrieb:
> Sieht aus wie Schwingung vom OP. Dreh mal die zeitbasis schneller

Wie schnell?

Autor: Robert W. (rwalli)
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Robert W. schrieb:
> Jemin K. schrieb:
>> Sieht aus wie Schwingung vom OP. Dreh mal die zeitbasis schneller
>
> Wie schnell?

Sorry die Tastköpfe vertauscht.
(türkis <-> gelb)

Autor: Robert W. (rwalli)
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Jemin K. schrieb:
> Der Kondensator am Ausgang des OP dürfte ein erhebliches Problem
> sein.
> So eine one-off Schaltung würde ich immer auf einer Streifenplatine
> bauen! Wozu ein PCB erstellen bei n=1?

Das hatte ich zuerst probiert und bin gescheitert.
Die Schaltung ist ja nur ein kleiner Teil der Platine.
Ich habe fürs nächste mal aber dazugelernt und werde es anders machen.

> Wie wird die isolierte Spannung erzeugt? Das könnte ebenfalls eine
> Quelle von Störungen sein. Schau mal, bei welcher Frequenz das schwingt
> und ob die vielleicht der Schaltfrequenz von Deinem DC/DC entspricht,
> falls Du einen verbaut hast.

Der DC/DC ist links oben auf dem Schaltplan (B0505S) und schwingt laut 
Datenblatt mit 100KHz.
Der Ausgang vom DC/DC ist aber sauber.

Autor: Robert W. (rwalli)
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Jemin K. schrieb:
> Der Kondensator am Ausgang des OP dürfte ein erhebliches Problem sein.

Ich habe ihn ausgelötet aber das Bild ist unverändert.

Autor: Robert W. (rwalli)
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Jemin K. schrieb:
> Sieht aus wie Schwingung vom OP. Dreh mal die zeitbasis schneller

nochmal in den richtigen Farben und von der Geschwindigkeit dazwischen 
....

Autor: Georg G. (df2au)
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Wolfgang schrieb:
> Ein Kondensator parallel zu R16 dürfte Wunder wirken.

Parallel zu R15 ist die Wirkung noch deutlich besser.

Autor: blub (Gast)
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Welches Programm läuft auf dem tiny? der macht evtl Störungen.

Autor: blub (Gast)
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Was passiert wenn du den Jumper setzt?

Autor: Robert W. (rwalli)
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blub schrieb:
> Welches Programm läuft auf dem tiny? der macht evtl Störungen.

Sorry, hab ich vergessen:
Das war auch mein erster Gedanke, der ist momentan nicht mehr drinnen.

Autor: Jemin K. (jkam)
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Na das sieht aber komisch aus. Versuche mal die Quelle zu finden. Wo ist 
die Amplitude am höchsten? Es kann sein, dass das ein kapazitiver Strom 
über den DC/DC ist. Den siehst Du nicht, wenn Du differentiell am 
Ausgang misst, sondern nur, wenn Du den Ausgang des DC/DC gegen Erde 
misst.

Autor: Robert W. (rwalli)
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blub schrieb:
> Was passiert wenn du den Jumper setzt?

Dann sind die Störungen weg aber ich möchte auch negativ messen.

Autor: Robert W. (rwalli)
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Jemin K. schrieb:
> Na das sieht aber komisch aus. Versuche mal die Quelle zu finden. Wo ist
> die Amplitude am höchsten? Es kann sein, dass das ein kapazitiver Strom
> über den DC/DC ist. Den siehst Du nicht, wenn Du differentiell am
> Ausgang misst, sondern nur, wenn Du den Ausgang des DC/DC gegen Erde
> misst.

Das verstehe ich nicht ganz.
Ich hab hier DC/DC-out gengen GND am DC/DC-in gemessen, aber das darf ja 
schwingen oder?

Autor: Robert W. (rwalli)
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Georg G. schrieb:
> Wolfgang schrieb:
>> Ein Kondensator parallel zu R16 dürfte Wunder wirken.
>
> Parallel zu R15 ist die Wirkung noch deutlich besser.

Keine ersichtliche Wirkung, da stimmt was nicht da müsste sich ja 
zumindest etwas tun oder?

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Du hast doch einen Sensor angeschlossen?
Oder ist der Eingang des OP offen?

Autor: Robert W. (rwalli)
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blub schrieb:
> Nimm für die mittlere Spannung zB ne Zenerdiode

Danke sehr für den Hinweis!

Ich habe mir inzwischen die Theorie zur Spannungsstabilisierung mit 
Z-Diode angeschaut und muss mir das in Ruhe durchdenken, wie das auf das 
System wirkt und wie ich den Widerstand und Z-Diode dimensionieren muss.
Irgendwie sagt mein Bauchgefühl ich muss eher auf die Ursache 
draufkommen wobei mich allerdings mein begrenztes Wissen hindert:(

Autor: Robert W. (rwalli)
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Christian H. schrieb:
> Du hast doch einen Sensor angeschlossen?
> Oder ist der Eingang des OP offen?

Uhps!

Ich hab eine Batterie über einen Tastkopf Angeschlossen damit er nicht 
offen ist!
Wenn ich den abstecke ist das "Rauschen" fast weg!

Wenn ich nur einen BNC-Stecker für Klips (ohne Kabel) anstecke ist das 
"Rauschen" voll da.

Wie gibts den das?
Vorallem warum Rauscht dann die Masse und nicht das Signal?

Autor: wolle g. (wolleg)
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unabhängig vom Rauschen:
Wo ist die Bezugselektrode?

Autor: Robert W. (rwalli)
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wolle g. schrieb:
> unabhängig vom Rauschen:
> Wo ist die Bezugselektrode?

Das ist eines der 2 Probleme in meinem ersten Beitrag.
Ich weiss nicht wie ich das simulieren kann.

Der Test mit einer Batterie erzeugt offensichtlich das Rauschen, obwohl 
die
bedeutend mehr "Kraft" hat wie die Elektrode.

Eine "richtige" Elektrode erzeugt auch diesen Fehler (ev. kaputt?) eine 
andere funktioniert mit bedeutend weniger Störung.

Autor: Dr.Who (Gast)
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Robert W. schrieb:
> begrenztes Wissen

Begrenzt?

> Vorallem warum Rauscht dann die Masse und nicht das Signal?

Wenn man sich nicht an Grundlagen hält (weil man die nicht kennt)
und irgend welchen Unsinn macht, der nicht dem Stand der Technik
entspricht, dann ist das hier vergebliche Liebesmüh, dass dabei was 
Brauchbares raus kommt.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen

In der Schaltung sind so viele Fehler, dass das ein Fass ohne Boden
wäre, die alle zu beseitigen. Da bekommt man ja Augenkrebs.
Ich habe da auch die Besorgnis das der TO belehrungsresistent ist,
weil sein Feedback etwas konfus ist.

Man kann das vermeiden, indem man hier nicht gleich mit seinem
Problem aufschlägt, sondern erst mal einen Einblick von den eigenen
Fähigkeiten gibt, sich erst mal quasi altmodisch vorstellt.
Das Forum hat da ein gewisses Wissensniveau, das einfach zu einem
besserem Verständnis nötig ist, damit Hilfe auch sinnvoll verstanden
und umgesetzt wird. Das Feedback sollte dann auch stimmig und
nachvollziehbar sein, oder es endet in Konfusion.

Wo ist die Schaltung denn her? Eine Eigenentwicklung?

Die bestellte Platine wird wohl Lehrgeld sein.

Um Schwingungsursachen zu lokalisieren, kann/muss man ggf.
Module/Stufen trennen/kurzschließen und dann sinnvoll messen.

Störungen können an einer Quelle oder von einer Senke kommen.
(Näheres kann man sich ergoogeln).

Versorgungsursachen löst man in der Regel durch Verwendung einer
Batterie.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Georg G. schrieb:
> Parallel zu R15 ist die Wirkung noch deutlich besser.

Wenn dort ein Kondensator schon hilft, sind die 5V für den 
Spannungsteiler sch versaut oder der Dreck kommt über den Schirm der 
Elektrode rein.

Robert W. schrieb:
> der ist so eingebaut wie am Schaltplan ( also zwischen MM und
> OP-Ausgang)

Der Platz für die MM-Leitung wäre wohl gerade noch vorhanden, damit man 
keine Label-Suchspiele veranstalten muss. Sooh riesig ist der Schaltplan 
nun wirklich nicht. Wenigstens das Kreuzchen bei Xref und das 
entsprechende Gegenlabel hätte ich bei einem ordentlichen Schaltplan 
erwartet, aber bestimmt kein Verweis auf irgendein Label, was irgendwo 
mal an einem Netz steht. Dann kann man auch gleich eine reine Netzliste 
verwenden, sorry.

Dein Störsignal ist kein Rauschen.

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