Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Sondy redox, konduktancji, ph - parametry wody, od czego zacząć pomiary?

fliper_katrill 27 Feb 2013 14:49 3324 13
Altium Designer Computer Controls
  • #1
    fliper_katrill
    Level 20  
    Witam serdecznie!
    Pragnę złożyć urządzenie mierzące parametry wody za pomocą sond pomiarowych jak w tytule. Sondy mam, wszystkie na swych "wyjściach" posiadają nieduże napięcia z reguły do 1V zmieniające się w czasie w zależności od parametrów jakie mierzą. Tu rodzi się w mej głowie pytanie... Większość z Was napisze, że muszę mieć wejście o dużej impedancji i wzmocnieniu i może jakiś filterek i albo JFETa np. albo wtórnik emiterowy albo coś jeszcze. Przygoda zacznie się jak napięcia nie są od 0mV do 1000mV tylko -500mV do +500mV to i trzeba zmienić skalę. Nie chcę gotowych rozwiązań, bo nie o to chcę zapytać. Jak zacząć teorię pomiarów wartości nieelektrycznych (elektrycznych)? Załóżmy że nie wiem co to duża impedancja wejściowa i dlaczego ona, nie wiem co to wtórnik i po co i jak go regulować, co to filtr. Znacie jakąś pozycję książkową, kurs, stronę www na której od A do Z bym się dowiedział co robić? Tak jak napisałem nie czekam na gotowce, pragnę to zrozumieć jakby od zera. Pozdrawiam i z góry dziękuję.
    Kamery 3D Time of Flight - zastosowania w przemyśle. Darmowe szkolenie 16.12.2021r. g. 10.00 Zarejestruj się
  • Altium Designer Computer Controls
  • Altium Designer Computer Controls
  • #4
    _jta_
    Electronics specialist
    Hm... jeśli założymy, że sonda ma impedancję do 1GΩ, a chcemy, by błąd spowodowany
    jej impedancją nie przekroczył 1mV (co odpowiada 0.017 pH przy 25°C), to potrzeba, aby
    prąd nie przekraczał 1pA - tyle da się zrobić nawet bez tego najlepszego wzmacniacza
    operacyjnego, ale trzeba mieć jakiś w miarę dobry i trzeba się dobrze postarać.

    Przypominam sobie trzy problemy, z którymi trzeba walczyć w takich układach. Pierwszy
    to przewodzenie powierzchniowe płytki, na której montujemy układ - odrobina brudu może
    przepuścić tysiące razy większy prąd, a jej nawet nie widać. Drugi to zakłócenia polem
    elektrycznym - potrzebne jest ekranowanie. I trzeci, to kabel - typowy kabel, jak nim choć
    trochę poruszymy, generuje prąd rzędu dziesiątek pA - bo elektryzuje się przez tarcie (są
    kable z materiałów, które się nie elektryzują - może trzeba taki zamówić).

    Stała czasowa ładowania niezbyt długiego kabla będzie rzędu 0.1 sekundy - chyba można
    to zaakceptować, sposobem na skrócenie czasu ładowania kabla jest użycie kabla, który
    ma podwójny ekran i połączenie wewnętrznego ekranu do wejścia '-' wzmacniacza U2 - to
    się nazywa 'guarding', podobnie się robi na płytce drukowanej - połączenia do wejścia '+'
    są otoczone ścieżkami połączonymi do wejścia '-', układ wtórnika zapewnia, że napięcie
    między nimi będzie prawie 0, więc prąd przez płytkę będzie znacznie mniejszy.

    Pytanie, na ile dokładny ma być pomiar napięcia - jeśli po drodze jest kilka wzmaczniaczy,
    to dryft każdego napięcia niezrównoważenia wprowadza jakiś błąd, ICL7650 ma wyjątkowo
    mały dryft, może będzie użyteczny jak nie w pierwszym, to w drugim stopniu wzmocnienia
    (maksymalny błąd 10uV, ale niestety prąd polaryzacji wejścia do 10pA przy 25°C). Jeżeli
    jego prąd wejściowy jest akceptowalny, to jego zaletą jest to, że nie trzeba kompensować
    jego napięcia niezrównoważenia, w przeciwieństwie do układu z tej noty.

    http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/ICL7650-ICL7650B.pdf - przeczytaj to.
  • #5
    jarek_lnx
    Level 43  
    _jta_ wrote:
    Jeżeli jego prąd wejściowy jest akceptowalny, to jego zaletą jest to, że nie trzeba kompensować jego napięcia niezrównoważenia, w przeciwieństwie do układu z tej noty.

    W przy przyjętych przez kolegę założeniach (1GΩ), większy błąd offsetu da ICL7650 z powodu większego prądu wejściowego. Ale chyba nie warto rozwijać tego tematu, bo pytanie było ogólne.
  • #7
    jarek_lnx
    Level 43  
    Tematu konduktancji w ogóle nie ruszyliśmy, ostatnio widziałem jakiś projekt w DIY na forum.
  • #9
    petex
    Level 9  
    Quote:
    Przypominam sobie trzy problemy, z którymi trzeba walczyć w takich układach. Pierwszy to przewodzenie powierzchniowe płytki, na której montujemy układ - odrobina brudu może przepuścić tysiące razy większy prąd, a jej nawet nie widać. Drugi to zakłócenia polem elektrycznym - potrzebne jest ekranowanie. I trzeci, to kabel - typowy kabel, jak nim choć trochę poruszymy, generuje prąd rzędu dziesiątek pA - bo elektryzuje się przez tarcie (są kable z materiałów, które się nie elektryzują - może trzeba taki zamówić)"


    Ten schemat z TI jest ok dla sensorow pH i ORP (redox). Z mojego doswiadczenia wynika, ze glowne problemy pojawia sie w finalnej instalacji. Roznego rodzaju prady DC wynikajace z podanych poprzednio przyczyn beda mialy duzy wplyw na rezultat. Bardzo dobra izolacja galwaniczna jest potrzebna szczegolnie w przypadku sondy redox.

    Mam przy okazjii pytanie na temat galwanicznej izolacjii sondy redox.
    Czy ktos ma sugestie na temat schematu do toru czujnika redox?
    Jak odizolowac ten sensor galwanicznie, ale tak by nie bylo potrzeby kalibracji?
  • #10
    jarek_lnx
    Level 43  
    O jakiej izolacji galwanicznej mowa i dlaczego miała by eliminować potrzebę kalibracji?
  • #11
    petex
    Level 9  
    W naszej instalacjii kontroler do redox jest zasilany z galwanicznie izolowanego zasilacza 15V. Zbiornik w scianie ktorego znajduje sie plastykowy czujnik redox jest plastykowy, wszystkie polaczenia sa plastykowum wezem, elektrozawory i pompy sa metalowe i uziemnione. Kazde wlaczenie lub zmiana predkosci pompy,czy wlaczenie elektrozaworu powoduje zmiane sygnaly z czujnika redox. Kiedy kontroler redox jest zasilany z baterii, nie ma zadnych problemow. Z tego wynika ze lepsza izolacja galwaniczna = stabilne odczyty z czujnika.

    Niektore metody izolacjii np. optoizolatory, jezeli sa uzywane w ukladach ze wzmacniaczami operacyjnymi, wprowadzaja do ukladu liniowe bledy i stad potrzeba kalibracji systemu. W naszym systemie nie ma byc kalibracji, a bledy/uchyby wynikajace z tego tytulu nie sa duze.
  • #12
    jarek_lnx
    Level 43  
    Jeśli przeszkadza ci nieliniowość optoizolatorów (stosowałeś coś w rodzaju IL300 czy zwykłe transoptory?) to zamień sygnał na jakąś postać binarną, przed optoizolacją, to może być ADC na SPI, przetwornik U/f, albo U/t.
    ADC wymagał by mikrokontrolera, ale po przetworniku U/f lub U/t można podobnym układem zamienić sygnał z powrotem na napięcie.

    Mam jeszcze inny pomysł zamiast poprawiać jakość izolacji, zredukować różnicę napięć, jeśli pracę sondy zakłócają prądy wpływające z otoczenia do sondy, można by zbudować układ aktywny, który, używając dodatkowej elektrody, sprowadzi różnicę potencjałów pomiędzy sondą, otoczeniem, do zera, nie wywołując przepływu prądu przez sondę.
    Układ potencjostatu jest prostszy niż powyższy opis działania, choć nie wiem na ile skuteczny będzie w tym zastosowaniuLink
  • #13
    petex
    Level 9  
    Nie znalem tej techniki pomiarow (potencjostat). Bardzo ciekawe...
    Nasza sonda redox zgodnie z informacja producenta ma wbudowana tzw "reference electrode" oraz sonde pH. Ta reference to nie jest zadna wystajaca metalowa czesc, to jest wbudowane jak tutaj. Z sondy wychodza dwa coax-y zakonczone BNC, obudowy ktorych sa polaczone razem i zwarte wewnetrznie do "reference". Gdyby pojsc za twoja sugestia in zastosowac potencjostat, to jak by to trzeba wszystko polaczyc? Czy trzeba by bylo uzyc osobnej metalowej electrody umieszczonej w poblizu naszego sensora redox, czy moze wykorzystac do tego celu "shield" z BNC's?
pcbway logo