Präzise Wechselspannung mit DC-Offset erzeugen für Leitfähigkeitsmessung

[Marcel J. (Gast)]

Hallo,

für eine Leitfähigkeitsmessung brauche ich ein Rechtecksignal mit 
20-100mV Amplitude, aber 2,5V Offset. Der Offset ist nötig, da die ganze 
Schaltung unipolar versorgt wird. Die 20-100mV kommen aus einem DAC (der 
von 0-3,3V geht) mit Spannungsteiler dahinter.

Das Problem ist, dass das Ausgangssignal exakt symmetrisch um die 2,5V 
sein muss, weil es ansonsten Messfehler bei der Auswertung gibt. Für 
mich wäre das ein Grund, das Signal nicht direkt aus dem DAC zu 
erzeugen, sondern das Ausgangssignal des DAC quasi auf die 2,5V zu 
modulieren, die ohnehin als Referenzspannung vorhanden sind. Gibt es 
schaltungstechnisch einfachere Möglichkeiten, als das Signal in einen 
Subtrahierer (2,5V - DAC-Signal) und einen Addierer (2,5V + DAC-Signal) 
zu schicken und die Ausgangssignale dieser Operationsverstärker über 
einen Analogschalter auf die Messsonde zu schalten? Ich stehe da gerade 
auf dem Schlauch.

Grüße

Marcel

[MaWin (Gast)]

Marcel J. schrieb:
> Gibt es schaltungstechnisch einfachere Möglichkeiten

Koppelkondensator ?

Insgesamt willst du aber gar nicht 2.5VDC, sondern das ist deine Masse 
und die Versorgung der Schaltung liegt bei -2.5V und +2.5V.

Oder noch einfacher, die Elektroden werden beide zwischen 0V und 5V und 
die andere im Gegentakt von 5V nach 0V umgeschaltet, macht DC auch 0, AC 
halt 5V.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.32

siehe Leitwertmessung.

[Michael M. (michaelm)]

Vielleicht kannst du hier eine Idee gewinnen: 
https://www.youtube.com/watch?v=OlhN7ADpKds

[argos (Gast)]

Die einfachste Methode wäre es den DAC 2,4 und 2,6V (für 100mV 
Amplitude) ausgeben zu lassen.

[Udo S. (urschmitt)]

Du brauchst auch keine hochpräzise Spannung zur Messung, es reicht wenn 
die Spannung kurzzeitig stabil ist.
Gemessen wird dann ratiometrisch über einen bekannten präzisen 
Widerstand.
Siehe den Link von MaWin auf die DSE-FAQ.

[Marcel J. (Gast)]

Danke für die Antworten.

Es handelt sich um eine vierpolige Leitfähigkeitssonde, wo Strom und 
Spannung separat gemessen werden. Der Schaltungsprototyp orientiert sich 
an dieser App-Note von Analog Devices:

https://www.analog.com/en/design-center/reference-designs/circuits-from-the-lab/CN0359.html#rd-overview

Die ist aber mit einem wahren Grab an OpAmps, bipolarer 
Versorgungsspannung, und, und, und aber nicht wirklich für kleine 
portable Sensorik geeignet, die aus einer Batterie versorgt wird. Die 
Auswerteelektronik selber ist schon ziemlich reduziert worden, aber die 
Erzeugung der Anregungsspannungen ist halt noch mein Problem.

[Werner H. (werner45)]

Ein Traföchen mit getrennten Wicklungen. Primär an den Generator, 
Sekundär an die Vorspannung legen.

[Falk B. (falk)]

Marcel J. schrieb:
> für eine Leitfähigkeitsmessung brauche ich ein Rechtecksignal mit
> 20-100mV Amplitude, aber 2,5V Offset. Der Offset ist nötig, da die ganze
> Schaltung unipolar versorgt wird. Die 20-100mV kommen aus einem DAC (der
> von 0-3,3V geht) mit Spannungsteiler dahinter.

Wozu braucht man für ein einfaches Rechtecksignal einen DAC? Das kann 
auch ein einfacher Digitalausgang.

> Das Problem ist, dass das Ausgangssignal exakt symmetrisch um die 2,5V
> sein muss, weil es ansonsten Messfehler bei der Auswertung gibt.

Warum? In der App-Note gibt es einen Differenzverstärker am Eingang.

> Für
> mich wäre das ein Grund, das Signal nicht direkt aus dem DAC zu
> erzeugen, sondern das Ausgangssignal des DAC quasi auf die 2,5V zu
> modulieren,

Da wird gar nix moduliert, bestenfalls addiert bzw. überlagert.

> die ohnehin als Referenzspannung vorhanden sind. Gibt es
> schaltungstechnisch einfachere Möglichkeiten, als das Signal in einen
> Subtrahierer (2,5V - DAC-Signal) und einen Addierer (2,5V + DAC-Signal)
> zu schicken

Wozu Subtrahierer? Ein einfacher Addierverstärker reicht.

> und die Ausgangssignale dieser Operationsverstärker über
> einen Analogschalter auf die Messsonde zu schalten? Ich stehe da gerade
> auf dem Schlauch.

Dann mach mal einen Schritt vorwärts ;-)

[Falk B. (falk)]

Werner H. schrieb:
> Ein Traföchen mit getrennten Wicklungen. Primär an den Generator,
> Sekundär an die Vorspannung legen.

Auf deine Ideen hat die Welt und vor allem dieses Forum gerade noch 
gewartet . . .

[Werner H. (werner45)]

...Da fühle ich mich aber gleich geehrt.