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pH Elektroden Messverstärker
Überwachung des pH-Wertes
https://de.wikipedia.org/wiki/PH-Meter
Lassen Sie uns den PH-Wert der Substanz für den täglichen Gebrauch sehen
Kleiner und einfacher pH-Meter Verstärker
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| Teil | Digikey-Referenz | Anzahl |
|---|---|---|
| Transformator | MT2110-ND | 1 |
| P1, P2 | PTV111-1415A-B1103-ND | 2 |
| U1 | 296-32379-1-ND | 1 |
| U2 | 296-26806-1-ND | 1 |
| U3 | 497-1183-1-ND | 1 |
| U4 | 497-1219-1-ND | 1 |
| J1 | WM5514-ND | 1 |
| J2 | 732-2094-ND | 1 |
| D1 | MB6S-TPMSCT-ND | 1 |
| C1, C2, C5, C6 | 1276-1040-1-ND | 4 |
| C3, C4 | 1276-2909-1-ND | 2 |
| C7, C8 | 1276-1104-1-ND | 2 |
| Widerstände | (als Übung dem Leser überlassen) | 10 bis 12 |
| Anzeige/Meter | 2136-DPM2000S-ND | 1 |
| Flachbandkabel | A1AXH-1036G-ND | 1 |
| Knöpfe | 1722-1393-ND | 2 |
Das ausgewählte Display ist das Lascar DPM2000S, weil es ein nettes kleines pH-Einheitensegment hat.
Es ist jedoch ziemlich teuer geworden:
Es wäre billiger, ein Mikrocontroller-Board und eine Anzeigeeinheit zu kaufen, wie die Feather/Wing-Serie von Adafruit!
Wenn Sie sich trotzdem für das Lascar-Modell entscheiden, achten Sie darauf, die 'S'-Version zu erhalten, die mit 5 V funktioniert.
Die in meiner Schule verwendete pH-Elektrode war die InLab 409 (IIRC) von Mettler-Toledo .
Die in meiner Schule verwendete pH-Elektrode war die InLab 409 (IIRC) von Mettler-Toledo .
- Fotos - das einzig Wahre
Die Platine ist von JLC-pcb, aber es gibt natürlich noch viele andere Shops.
Die Platine ist von JLC-pcb, aber es gibt natürlich noch viele andere Shops.
Die vor 20 Jahren hergestellte Vorgängerversion stammte zum Beispiel von Eurocircuit. Ich empfehle auch P-ban in Japan.
Adleraugen-Leser bemerken möglicherweise leichte Abweichungen zwischen den PCB-Renderings oben und dem echten darunter.
Das liegt einfach daran, dass ich von Eagle zu KiCAD gewechselt bin, also die Platine überarbeitet wurde und eine neue Versionsnummer (2.2.1) bekam.
Allerdings keine funktionalen Änderungen.
- Schaltungskalibrierung
Im Vergleich zur älteren Version ist der Kalibriervorgang durch das Fehlen von Trimmer vereinfacht. Nun, es mag eine auf dem Display stehen, aber zumindest die beiden auf der Platine sind weg.
Das Kalibrierungsverfahren ist nicht schwierig, sollte aber mit Präzisionsinstrumenten durchgeführt werden (IOW ein 5 Dollar-Voltmeter ist möglicherweise nicht die beste Idee).
Schließen Sie zuerst den Eingang kurz (ein 50-Ohm-BNC-Terminator ist für diesen Zweck eine raffinierte Sache).
Schließen Sie zuerst den Eingang kurz (ein 50-Ohm-BNC-Terminator ist für diesen Zweck eine raffinierte Sache).
Dies entspricht im Wesentlichen einer perfekten Elektrode in einer perfekten pH7-Lösung in einer perfekten Welt.
Messen Sie den Ausgang von U2B und bestätigen Sie, dass er auf Null bleibt, wenn die Verstärkung mit P1 geändert wird. Stellen Sie bei weiterhin kurzgeschlossenem Eingang den Offset mit P2 so ein, dass der Ausgang von U2A 2 V beträgt.
Diese Einstellung kann etwas schwierig sein, da Sie dafür keine sehr genauen Trimmer haben. Keine Sorge:
Stellen Sie es einfach um2V und dann etwas rechnen...
Die Frage ist einfach: Was soll die Anzeige für die nach U2A gefundene Spannung anzeigen?
Da 2V pH 7 ist, ist die Beziehung pH=V*7/2. Angesichts der Spannung, die Sie nach U2A haben, können Sie somit das erhalten, was Sie auf dem Display sehen möchten.
Wenn beispielsweise die Spannung nach U2A 2,053 V beträgt, sollte der Wert, der auf dem Display angezeigt werden sollte, 7,186 betragen.
Beachten Sie, dass Sie auch einen Ausgangswert von 3-3,5 V wählen können, um einen größeren Anzeigewert und damit eine größere Genauigkeit in dieser Einstellung zu erhalten.
Jetzt können Sie den Trimmer auf der Rückseite der Anzeigeeinheit drehen, bis Sie den errechneten pH-Wert erreicht haben.
Und das war's:
Es ist keine weitere Kalibrierung erforderlich.
Wenn Sie ein anderes Display oder einen anderen ADC verwenden, sind Sie ein bisschen alleine, aber ich nehme an, Sie wissen, was Sie tun :)
Wenn Sie ein anderes Display oder einen anderen ADC verwenden, sind Sie ein bisschen alleine, aber ich nehme an, Sie wissen, was Sie tun :)
- Verwendungszweck
Das pH-Meter muss nun mit bekannten pH-Lösungen kalibriert werden, bevor es verwendet werden kann.
Das pH-Meter muss nun mit bekannten pH-Lösungen kalibriert werden, bevor es verwendet werden kann.
Dies sollte vor jedem Gebrauch erfolgen. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine neutrale pH-Lösung (pH 7) und eine Lauge mit pH 9.
Legen Sie zuerst die pH-Sonde in die pH-7-Lösung und stellen Sie den Offset (P2) ein, um pH 7 auf dem Display zu erreichen.
Das Verstärkungspotentiometer (P1) sollte keinen Einfluss auf den Messwert haben, da jede Verstärkung, die an eine Nullspannung angelegt wird, nach U2B einen Nullausgang ergibt (denken Sie daran, dass pH 7 einem Sondensignal von 0 V entspricht).
Wenn Sie beim Ändern von P1 eine (signifikante) Abweichung sehen, bedeutet dies, dass der pH-Wert Ihrer Lösung nicht genau 7pH beträgt.
Mehr dazu weiter unten. Beachten Sie auch, dass die Reaktion des pH-Meters stark von der Sonde abhängt und die Kalibrierung nur bei stabilen Werten durchgeführt werden sollte.
Nachdem Sie den Offset kalibriert haben, legen Sie die Sonde in die pH-9-Lösung (wischen Sie die Sonde vorsichtig ab, um eine Kontamination der Lösungen zu vermeiden, wenn Ihre Sonde das Abwischen zulässt).
Nachdem Sie den Offset kalibriert haben, legen Sie die Sonde in die pH-9-Lösung (wischen Sie die Sonde vorsichtig ab, um eine Kontamination der Lösungen zu vermeiden, wenn Ihre Sonde das Abwischen zulässt).
Berühren Sie nicht mehr das Offset-Potentiometer P2, sondern stellen Sie die Verstärkung (P1) so ein, dass das Display pH 9 anzeigt.
Die Kalibrierung ist abgeschlossen!
Wenn Sie verschiedene Lösungen mit bekanntem pH-Wert haben, stecken Sie die Sonde in jede von ihnen, um zu sehen, ob Sie den richtigen Wert erhalten.
Da Sie zum Beispiel eine Lösung aus 9 und 7 verwendet haben, warum versuchen Sie es nicht mit einer Säure von 4?
Wenn alles gut geht, sollten Sie 4 auf dem Display lesen (ich habe 3,98 gelesen).
Wenn Sie während der Offset-Kalibrierung (erledigt mit P2) eine Verstärkungsvariation mit P1 bemerkt haben, müssen Sie die Kalibrierung mehrmals wiederholen; Dies bedeutet, dass Ihre pH-7-Lösung nicht wirklich pH 7 war.
Wenn Sie während der Offset-Kalibrierung (erledigt mit P2) eine Verstärkungsvariation mit P1 bemerkt haben, müssen Sie die Kalibrierung mehrmals wiederholen; Dies bedeutet, dass Ihre pH-7-Lösung nicht wirklich pH 7 war.
Dieser iterative Prozess kann abweichen, wenn Sie sich nicht in der Nähe der Lösung befinden.
Tatsächlich könnten Sie für die Kalibrierung eine Lösung mit pH 4 und pH 9 verwenden, aber dies würde offensichtlich einen iterativen Kalibrierungsprozess erzwingen, und das möchten Sie normalerweise nicht.
- Testen
Um das pH-Meter zu testen, benötigen wir eine wiederholbare und zuverlässige Spannungsquelle, um die pH-Sonde zu ersetzen, sowie ein gutes Voltmeter.
Um das pH-Meter zu testen, benötigen wir eine wiederholbare und zuverlässige Spannungsquelle, um die pH-Sonde zu ersetzen, sowie ein gutes Voltmeter.
Als Quelle verwenden wir ein Advantest R-6144 und als Voltmeter das altehrwürdige HP-34401A.
Ich habe ein kleines Python-Skript erstellt , das die Quelle durch verschiedene Eingangsspannungen scannen lässt und den vom Voltmeter gemessenen Ausgang aufzeichnet.
Zuerst müssen wir das pH-Meter mit den beiden Knöpfen kalibrieren.
Zuerst müssen wir das pH-Meter mit den beiden Knöpfen kalibrieren.
Ich habe die Quelle bei 0V (um den Offset einzustellen) und -0,414V (um die Verstärkung einzustellen) verwendet.
Als nächstes führen wir das Skript aus, was zu folgender Tabelle führt:
Sondensondenausgang Ausgang [V] [pH] [V] [pH]----------------------------------- -0,4140 14,0000 1,4003572 14,0036 -0,3960 13,6957 1,3699007 13,6990 -0,3780 13,3913 1,3395730 13,3957 -0,3600 13,0870 1,3090771 13,0908 -0,3420 12,7826 1,2785892 12,7859 -0,3240 12,4783 1,2482592 12,4826 -0,3060 12,1739 1,2177631 12,1776 -0,2880 11,8696 1,1872706 11,8727 -0,2700 11,5652 1,1569446 11,5694 -0,2520 11,2609 1,1264467 11,2645 -0,2340 10,9565 1,0959496 10,9595 -0,2160 10,6522 1,0656152 10,6562 -0,1980 10,3478 1,0351096 10,3511 -0,1800 10,0435 1,0046105 10,0461 -0,1620 9,7391 0,9742635 9,7426 -0,1440 9,4348 0,9437585 9,4376 -0,1260 9,1304 0,9132604 9,1326 -0,1080 8,8261 0,8829257 8,8293 -0,0900 8,5217 0,8524187 8,5242 -0,0720 8,2174 0,8219249 8,2192 -0,0540 7,9130 0,7915895 7,9159 -0,0360 7,6087 0,7610849 7,6108 -0,0180 7,3043 0,7305898 7,3059 0,0000 7,0000 0,7004330 7,0043 0,0180 6,6957 0,6701730 6,7017 0,0360 6,3913 0,6396705 6,3967 0,0540 6,0870 0,6091676 6,0917 0,0720 5,7826 0,5788377 5,7884 0,0900 5,4783 0,5483400 5,4834 0,1080 5,1739 0,5178312 5,1783 0,1260 4,8696 0,4874981 4,8750 0,1440 4,5652 0,4569957 4,5700 0,1620 4,2609 0,4264888 4,2649 0,1800 3,9565 0,3961508 3,9615 0,1980 3,6522 0,3656459 3,6565 0,2160 3,3478 0,3351390 3,3514 0,2340 3,0435 0,3047989 3,0480 0,2520 2,7391 0,2743007 2,7430 0,2700 2,4348 0,2437958 2,4380 0,2880 2,1304 0,2134617 2,1346 0,3060 1,8261 0,1829624 1,8296 0,3240 1,5217 0,1524584 1,5246 0,3420 1,2174 0,1221236 1,2212 0,3600 0,9130 0,0916193 0,9162 0,3780 0,6087 0,0611100 0,6111 0,3960 0,3043 0,0307723 0,3077 0,4140 -0,0000 0,0002730 0,0027Wie wir sehen können, folgt der Ausgang dem Eingang ohne Probleme bis hinunter zu 0,01pH.
Der größte Teil des Fehlers ist auf die begrenzte Genauigkeit des Kalibrierungsschritts zurückzuführen:
Mit Single-Turn-Potentiometern können Sie nur begrenzt viel tun. Für unsere Tests ist es aber mehr als ausreichend.
Diejenigen unter Ihnen, die aufgepasst haben, können die Hand heben und fragen, wie hoch die Impedanz der von mir verwendeten Spannungsquelle ist.
Das Ziel des pH-Meters ist es, mit hochohmigen Sonden umzugehen, also sind die bisherigen Maßnahmen realistisch?
Nun, ich bin froh, dass Sie gefragt haben:
Es ist überhaupt nicht realistisch! Die Quellenimpedanz ist niedrig, daher hätte das jede Operationsverstärkerschaltung tun können.
Aber hey, zumindest wissen wir, dass die Dinge jetzt funktionieren.
Lassen Sie uns einen Vorwiderstand mit der Quelle hinzufügen und sehen, wie die Dinge laufen.
In der Tat, da wir ein schönes automatisiertes Setup haben, warum nicht verschiedene Serienwiderstände und Impedanzen ausprobieren?
Lass uns das tun!
Durch Hinzufügen eines 50M Ohm Widerstands und einer Nachbesserung der Kalibrierung erhalten wir:
Keine Sorgen!
Durch Hinzufügen eines 50M Ohm Widerstands und einer Nachbesserung der Kalibrierung erhalten wir:
Sondensondenausgang Ausgang [V] [pH] [V] [pH]----------------------------------- -0,4140 14,0000 1,4000068 14,0001 -0,3960 13,6957 1,3695927 13,6959 -0,3780 13,3913 1,3392939 13,3929 -0,3600 13,0870 1,3087925 13,0879 -0,3420 12,7826 1,2783488 12,7835 -0,3240 12,4783 1,2479842 12,4798 -0,3060 12,1739 1,2175001 12,1750 -0,2880 11,8696 1,1870151 11,8702 -0,2700 11,5652 1,1567634 11,5676 -0,2520 11,2609 1,1261877 11,2619 -0,2340 10,9565 1,0952562 10,9526 -0,2160 10,6522 1,0654396 10,6544 -0,1980 10,3478 1,0350121 10,3501 -0,1800 10,0435 1,0043871 10,0439 -0,1620 9,7391 0,9740760 9,7408 -0,1440 9,4348 0,9435467 9,4355 -0,1260 9,1304 0,9129708 9,1297 -0,1080 8,8261 0,8827386 8,8274 -0,0900 8,5217 0,8520396 8,5204 -0,0720 8,2174 0,8220187 8,2202 -0,0540 7,9130 0,7913497 7,9135 -0,0360 7,6087 0,7609262 7,6093 -0,0180 7,3043 0,7304696 7,3047 0,0000 7,0000 0,7002847 7,0028 0,0180 6,6957 0,6700378 6,7004 0,0360 6,3913 0,6395592 6,3956 0,0540 6,0870 0,6090658 6,0907 0,0720 5,7826 0,5787372 5,7874 0,0900 5,4783 0,5482600 5,4826 0,1080 5,1739 0,5177593 5,1776 0,1260 4,8696 0,4874099 4,8741 0,1440 4,5652 0,4569184 4,5692 0,1620 4,2609 0,4264178 4,2642 0,1800 3,9565 0,3961160 3,9612 0,1980 3,6522 0,3656088 3,6561 0,2160 3,3478 0,3350964 3,3510 0,2340 3,0435 0,3047614 3,0476 0,2520 2,7391 0,2742680 2,7427 0,2700 2,4348 0,2437888 2,4379 0,2880 2,1304 0,2134427 2,1344 0,3060 1,8261 0,1829462 1,8295 0,3240 1,5217 0,1524382 1,5244 0,3420 1,2174 0,1221142 1,2211 0,3600 0,9130 0,0916175 0,9162 0,3780 0,6087 0,0611194 0,6112 0,3960 0,3043 0,0311564 0,3116 0,4140 0,0000 0,0000118 0,0001
Keine Sorgen!
Die Dinge funktionieren immer noch gut. Aber ich höre Sie sagen:
50M Ohm ist nicht so viel für eine pH-Sonde!
Ja, in der Tat, also lasst uns die Impedanz höher drücken.
Ich werde nicht die ganze Tabelle noch einmal ausgeben, und stattdessen machen wir ein schönes Diagramm mit den verschiedenen Eingangsimpedanzen:
Leistung relativ zur Eingangsimpedanz.
Beachten Sie, dass die pH-Meter Verstärkung jedes Mal neu kalibriert wurde, wenn die Impedanz geändert wurde.
Leistung relativ zur Eingangsimpedanz.
Beachten Sie, dass die pH-Meter Verstärkung jedes Mal neu kalibriert wurde, wenn die Impedanz geändert wurde.
Dies liegt daran, dass der Eingangsstrom unseres Operationsverstärkers nicht Null ist, sodass die zusätzliche Impedanz zu einem winzigen Spannungsabfall führt, der für jede Impedanz unterschiedlich ist.
Dieser lineare Fehler kann durch ein wenig Nachbessern der Schaltungsverstärkung kompensiert werden.
Bei 1.000M Ohm beginnen wir, einige Instabilitäten zu sehen, und diese waren wiederholbar, sodass dies eindeutig eine Grenze in der Schaltung oder im Testaufbau zeigt.
Bei 1.000M Ohm beginnen wir, einige Instabilitäten zu sehen, und diese waren wiederholbar, sodass dies eindeutig eine Grenze in der Schaltung oder im Testaufbau zeigt.
Bei 2G Ohm war es nicht mehr möglich, das pH-Meter zu kalibrieren:
Die Ergebnisse waren einfach zu unregelmäßig. Bei diesen sehr hohen Impedanzen wäre ein sorgfältigeres PCB-Layout erforderlich
(z.B. Schutzvorrichtungen um den Eingang herum).
Aber bis zu 500M Ohm verhält sich die Strecke gut und liefert großartige Ergebnisse.
Tatsächlich überlappen sich alle 5 Spuren (fast) vollständig.
Sehen wir uns stattdessen ein Diagramm des Fehlers an, damit wir auf das Wesentliche zoomen können:
Ausgangsfehler relativ zur Eingangsimpedanz.
Da alle Fehler unter 0,02pH liegen und die Tatsache berücksichtigt wird, dass es sich um ein manuell kalibriertes Gerät handelt, würde ich sagen, dass es ziemlich gut ist!
Ausgangsfehler relativ zur Eingangsimpedanz.
Da alle Fehler unter 0,02pH liegen und die Tatsache berücksichtigt wird, dass es sich um ein manuell kalibriertes Gerät handelt, würde ich sagen, dass es ziemlich gut ist!
Wenn Sie sich das Fehlerdiagramm genau ansehen, können Sie in der Nähe von 7pH einen kleinen Sprung nach unten sehen.
Dies ist der Zeitpunkt, an dem die Spannungsquelle ihren Ausgang umkehrt, was zu einer winzigen Änderung der Eingangsspannung des Schaltkreises führt.
Wenn Unvollkommenheiten einer 2500-Dollar Spannungsquelle das wichtigste sichtbare Merkmal des Fehlers sind, können wir ... mmm ... glücklich sein?
Quelle:
https://damien.douxchamps.net/elec/ph_meter/
********************************************************I*
Instabile Messung der pH-Sonde
Ich habe kürzlich eine kleine Schaltung zur PH-Messung mit einer BNC-PH-Elektrode aufgebaut.
Instabile Messung der pH-Sonde
Ich habe kürzlich eine kleine Schaltung zur PH-Messung mit einer BNC-PH-Elektrode aufgebaut.
Ein Bild meiner Schaltung ist unten zu sehen:
Die lineare Referenz REF1 neben dem Operationsverstärker U1A dient dazu, eine 2,5V Pufferspannung zu erzeugen, sodass die von der Sonde erzeugte Spannung immer in einem lesbaren Bereich liegt.
Ich verwende dies auch als provisorische Schutzspannung, um Leckverluste auf der Leiterplatte zu minimieren. U1B ist einfach ein Spannungsfolger mit Einheitsverstärkung, dessen Ausgang an den ADC gesendet wird.
Ich habe mich für den LMC6482 hauptsächlich aufgrund des extrem niedrigen Eingangsruhestroms (20 fA) sowie der Tatsache entschieden, dass das Gehäuse mit Durchgangsbohrung eine bessere Führung mit geringem Leckstrom auf der Leiterplatte ermöglicht.
Ein Bild von meinem Layout ist unten zu sehen:
Ich habe alle Spuren, insbesondere die rohe Sondenspannung, so kurz wie möglich gehalten, und ich habe auch einen Schutzring / eine Schutzebene um diesen Knoten gelegt.
Ich habe die meisten meiner Designentscheidungen aus dem folgenden Anwendungshinweis von TI entnommen:
http://www.ti.com/lit/an/snoa529a/snoa529a.pdf
Leider habe ich einige Probleme mit der Zuverlässigkeit meiner Schaltung.
Leider habe ich einige Probleme mit der Zuverlässigkeit meiner Schaltung.
Ich musste einen Software-Tiefpassfilter implementieren (ein einfacher 20-Sample-Rolling-Average-Filter, alle zwei Sekunden wird ein neuer Sample genommen), weil der Ausgang der Schaltung schwankte (ein gewisses Rauschen wird immer erwartet, also machte mir das keine Sorgen so sehr).
Aber selbst mit dem Softwarefilter neigen meine PH-Werte dazu, langsam herumzudriften.
Wenn ich es zum Beispiel in eine PH 7-Kalibrierlösung gebe, beginnt es konstant, ändert sich dann aber sehr langsam von 6,5 auf 7,5, und manchmal weicht es sogar um einen ganzen Punkt auf der PH-Skala ab (normalerweise kehrt es zum Normalwert zurück). nach einiger Zeit).
Ich kompensiere die Temperatur im Moment nicht, aber die Temperatur im Labor weicht nicht stark von 22 ° C ab.
Ich habe einfach die Schaltung mit einem einzigen Kalibrierungspunkt bei einem pH-Wert von 7,0 unter Verwendung der Testlösung kalibriert.
Reicht das für einen zuverlässigen Einsatz?
Wenn nicht, gibt es eine Möglichkeit, eine Mehrpunktkalibrierung durchzuführen?
Aber selbst mit dem Softwarefilter neigen meine PH-Werte dazu, langsam herumzudriften.
Wenn ich es zum Beispiel in eine PH 7-Kalibrierlösung gebe, beginnt es konstant, ändert sich dann aber sehr langsam von 6,5 auf 7,5, und manchmal weicht es sogar um einen ganzen Punkt auf der PH-Skala ab (normalerweise kehrt es zum Normalwert zurück). nach einiger Zeit).
Ich kompensiere die Temperatur im Moment nicht, aber die Temperatur im Labor weicht nicht stark von 22 ° C ab.
Ich habe einfach die Schaltung mit einem einzigen Kalibrierungspunkt bei einem pH-Wert von 7,0 unter Verwendung der Testlösung kalibriert.
Reicht das für einen zuverlässigen Einsatz?
Wenn nicht, gibt es eine Möglichkeit, eine Mehrpunktkalibrierung durchzuführen?
Danke
Bearbeiten:
Die betreffende Sonde ist eine chinesische Version der folgenden:
https://www.e-gizmo.net/oc/kits%20documents/PH%20Sensor%20E-201-C/PH%20Sensor%20E-201- C.pdf
Ich erwarte keine absolut herausragende Leistung, ich möchte nur sicherstellen, dass die Probleme mit der Messstabilität, die ich habe, nicht auf meiner Seite liegen.
Schaltungsdesign Signalintegrität Ph
fragte am 27. September 2018 um 17:32 Uhr
Platytue
397 2 2 silberne Abzeichen 13 13 Bronzeabzeichen
Bearbeiten:
Die betreffende Sonde ist eine chinesische Version der folgenden:
https://www.e-gizmo.net/oc/kits%20documents/PH%20Sensor%20E-201-C/PH%20Sensor%20E-201- C.pdf
Ich erwarte keine absolut herausragende Leistung, ich möchte nur sicherstellen, dass die Probleme mit der Messstabilität, die ich habe, nicht auf meiner Seite liegen.
Schaltungsdesign Signalintegrität Ph
fragte am 27. September 2018 um 17:32 Uhr
Platytue
397 2 2 silberne Abzeichen 13 13 Bronzeabzeichen
Welche Zusammensetzungssonde wird verwendet? Vielleicht findet bei diesem 2,5-V-Potenzial eine chemische Reaktion statt.
Versuchen Sie es mit einem RC-Filter am Eingang?
– rdtsc 27. September 2018 um 17:46 Uhr
Ich habe einen Link zu einem Datenblatt im Beitragstext hinzugefügt. Ich glaube nicht, dass aufgrund der +2,5-V-Vorspannung eine Reaktion stattfindet, da die Sonde nicht "sagen" kann, dass sie darüber schwebt (dh die Sondenmasse ist mit +2,5 V verbunden, der Sondenausgang ist mit verbunden den hochohmigen Operationsverstärkeranschluss).
– Platytue 27. September 2018 um 17:52 Uhr
Haben Sie Ihre Leiterplatte sehr gut gereinigt? Der hochohmige Eingang könnte durch Verunreinigungen beeinträchtigt werden. Sie können PCB-Probleme beseitigen, indem Sie den Mittelstift am BNC und den Eingang am Operationsverstärker anheben und einen Draht direkt zwischen die beiden löten. Achten Sie darauf, den Bereich nach dem Löten gründlich zu reinigen. Sind Sie auch sicher, dass die pH-Sonde funktioniert? Ich hatte Probleme mit minderwertigen pH-Sonden.
– crj11 27. September 2018 um 17:53 Uhr
Möglicherweise betrachten Sie klassisches Aliasing. Filtern Sie, bevor Sie probieren!
– Scott Seidman 27. September 2018 um 17:54 Uhr
Bevor Sie zu weit gehen, schlage ich vor, die Ausgabe von U1B mit einem echten Bereich zu betrachten.
– Scott Seidman 27. September 2018 um 18:38 Uhr
6 weitere Kommentare anzeigen
Antwort
Späte Antwort, aber ich dachte, ich sollte hier für die Nachwelt posten.
Versuchen Sie es mit einem RC-Filter am Eingang?
– rdtsc 27. September 2018 um 17:46 Uhr
Ich habe einen Link zu einem Datenblatt im Beitragstext hinzugefügt. Ich glaube nicht, dass aufgrund der +2,5-V-Vorspannung eine Reaktion stattfindet, da die Sonde nicht "sagen" kann, dass sie darüber schwebt (dh die Sondenmasse ist mit +2,5 V verbunden, der Sondenausgang ist mit verbunden den hochohmigen Operationsverstärkeranschluss).
– Platytue 27. September 2018 um 17:52 Uhr
Haben Sie Ihre Leiterplatte sehr gut gereinigt? Der hochohmige Eingang könnte durch Verunreinigungen beeinträchtigt werden. Sie können PCB-Probleme beseitigen, indem Sie den Mittelstift am BNC und den Eingang am Operationsverstärker anheben und einen Draht direkt zwischen die beiden löten. Achten Sie darauf, den Bereich nach dem Löten gründlich zu reinigen. Sind Sie auch sicher, dass die pH-Sonde funktioniert? Ich hatte Probleme mit minderwertigen pH-Sonden.
– crj11 27. September 2018 um 17:53 Uhr
Möglicherweise betrachten Sie klassisches Aliasing. Filtern Sie, bevor Sie probieren!
– Scott Seidman 27. September 2018 um 17:54 Uhr
Bevor Sie zu weit gehen, schlage ich vor, die Ausgabe von U1B mit einem echten Bereich zu betrachten.
– Scott Seidman 27. September 2018 um 18:38 Uhr
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Antwort
Späte Antwort, aber ich dachte, ich sollte hier für die Nachwelt posten.
Das Problem wurde gelöst, indem RC-Filter am Ausgang von U1B und vor dem positiven Eingang von U1A platziert wurden.
Die Drift scheint Aliasing gewesen zu sein, wie in den obigen Kommentaren angedeutet. Die Gutschrift für den Filtervorschlag geht an den Benutzer rdtsc in den Kommentaren.
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pH-Messung mit Elektrometerverstärker INA116 & AD549 (Elektrometer-Verstärker)
Elektrometer-tauglicher Verstärker ADA4530-1
http://www.ti.com/lit/gpn/ina116
Quelle:
300_c_fritz-x_Differ. Schaltungen, Elektrometerverstärker, Druckmessung 126PC KPZ20G 242PC250_1a.pdfPHYWE 13621.00 Elektrometer-Verstärker
300_c_fritz-x_DMS-Drucksensoren - Elektrometerverstärker (KPY12 136PC15 SCX15AN SX15)_1a.pdf
978_d_1Sch-1IC-0V_C1-10° Op-Amp als Elektrometerverstärker LF311_1a.msm
https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker
https://de-academic.com/dic.nsf/dewiki/385055
https://www.hardware-aktuell.com/lexikon/Elektrometerverstärker
978_d_1IC-0V_M1-10° Elektrometerverstärker LF311_1a.msm
https://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverstärker
https://de.wikibrief.org/wiki/Electrometer
https://manualzz.com/doc/4537225/13621.00-elektrometer-verstärker
https://www.phywe.de/physik/moderne-physik/quantenphysik/phywe-elektrometerverstaerker_2147_3078/
https://www.phywe.de/physik/moderne-physik/quantenphysik/phywe-elektrometerverstaerker_2147_3078/
Quelle:
https://www.mikrocontroller.net/topic/144217
pH Elektroden Messverstärker.
Klar kann man von einer ph-Elektrode die 12 Euro kostet nicht allzu viel erwarten, jedoch um testen reicht die erstmal.
Später möchte ich dann eine Elektrode die auch vor Aquarien vorgesehen ist in mein Aquarium hängen.
Relativ schnell habe ich herausgefunden das die Elektrode circa 59mV/ph Wert liefert.
Das messen mit dem Multimeter scheint aber nicht möglich zu sein.
Wahrscheinlich ist die Elektrode sehr hochohmig.
Und so ganz tolerant scheinen mir diese Elektroden auch nicht, man darf sie nicht belasten vom Strom her.
Operationsverstärker-Grundschaltungen
Quelle:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_mit_Offset
Quelle:
https://www.mikrocontroller.net/topic/457254
In diesem Schaltungstipp stellen wir ein einfaches, mit einer Genauigkeit von 0,5% präzise arbeitendes Referenzdesign vor, mit dem man pH-Sensoren auslesen kann.
Die Schaltung unterstützt pH-Sensoren mit Impedanzen von 1M Ohm bis zu einigen G Ohm
Analog Device pH-Sensor-Schaltung
Bild 1: pH-Sensor-Schaltung mit kombinierter Elektrode (vereinfacht). Zum Vergrößern auf das Bild klicken
Die in Bild 1 dargestellte Schaltung ist zur Auswertung von kombinierten Glaselektroden gedacht und hat eine Genauigkeit von 0,5% für die pH-Werte von 0 bis 14. Sie ist über die Temperatur kompensiert. Die Schaltung unterstützt eine große Bandbreite an pH-Sensoren, die eine hohe Impedanz von 1 MΩ bis zu einigen GΩ haben können.
Die pH-Elektrode
Die pH-Sonde besteht aus einer Messelektrode und einer Referenzelektrode, vergleichbar mit einer Batterie. Wird die Sonde nun in eine Probe getaucht, erzeugt die Messelektrode eine Spannung, die von der Wasserstoffionen-Aktivität abhängig ist. Ein typischer Ausgabewert ist 59,14 mV pro pH bei 25°C, durch die Temperaturabhängigkeit kann dieser auf bis zu 70 mV/pH ansteigen.
Diese Spannung wird mit der der Referenzelektrode verglichen. Ist die zu messende Lösung sauer (geringer pH-Wert), ist das Potenzial am Ausgang der Sonde größer Null, bei basischen Lösungen kleiner Null.
Quelle:
https://www.analog-praxis.de/isolierter-ph-monitor-mit-temperaturkompensation-a-678057/
Quelle:
https://www.mikrocontroller.net/topic/381474
Schulpraxis pH-Meter mit TLC272
Arne FALK − Alexander PUSCHDie Bestimmung des pH-Wertes von Lösungen ist eine wichtige Methode und typischer Lerngegenstand im Chemieunterricht.
Hier wird eine preiswerte Messschaltung vorgestellt, um eine günstige potentiometrische pH-Sonde an einem Arduino zu betreiben.
Eine Halterung aus dem 3D-Drucker kombiniert die Bestandteile zu einer praktischen, kompakten Messstation.
Neben den Messergebnissen werden auch Anweisungen zur Bedienung sowie Aufgabenstellungen für Lernende auf dem LC-Display angezeigt, wodurch die Messstation auch für Schülerexperimente eingesetzt werden kann.
In dem MNU-Beitrag „pH-Messung mit dem Arduino“ wird die Funktionsweise beschrieben.
Potentiometrischen pH-Sonden sind mittlerweile sehr günstig für unter 10 € zu bekommen.
An ihnen fällt eine vom pH-Wert abhängige Potentialdifferenz im Bereich von etwa − 0,5 V bis + 0,5 V an, die aber leider mit einem Arduino aus mehreren
Gründen nicht direkt ausgelesen werden kann.
In diesem Artikel wird eine preiswerte Messschaltung vorgestellt, um potentiometrische pH-Sonden an einem Arduino auslesen zu können.
Die Messschaltung verschiebt die anfallende Potentialdifferenz in den positiven Wertebereich und verstärkt die Spannung für die Messung mit dem Arduino.
Eine Halterung aus 3D gedruckten Teilen kombiniert die Bestandteile zu einer praktischen, kompakten Messstation.
Neben den Messergebnissen können auch Anweisungen zur Bedienung sowie Aufgabenstellungen für Lernende auf dem LC-Display angezeigt werden,
wodurch die Messstation auch für Schülerexperimente eingesetzt werden kann.
Programmcode
Schaltplan (mit Display und Batterie)
Teileliste & 3D-Dateien
- Arduino UNO R3
- Operationsverstärker TLC272
- Drehpotentiometer, linear, 100 kOhm
- Experimentierboard, 400 Kontakte
- Elko, radial, 470 µF, 63 V
- Widerstände: 2x 10k Ohm, 3x 1k Ohm, 1x 220 Ohm
- LC-Display 2×16
- 1x Schiebeschalter, 3x Drucktaster
- Kabel
- 9V Batterieclip + 9V Batterie
- BNC-Buchse
- pH-Elektrode
- 3D-Dateien pH-Sonde
Publikation
Quelle:
300_c_Falk-x_pH-Messung mit dem Arduino - Auslesen einer potentiometrischen pH-Sonde § TLC272_1a.pdf
https://physikkommunizieren.de/wp-content/uploads/2021/11/Falk-Pusch-2021-pH-Messung-mit-dem-Arduino.pdf
https://physikkommunizieren.de/arduino/ph-meter/
Quelle:
496_c_INTERSIL-x_VHS6.2.13 ICL7106 Anzeige-Einheit mit Flüssigkristallanzeige (pH-Meter)_1a.pdf
796_b_ELRAD-x_el.1994-09s090 Laborblätter Operationsverstärker (04) pA-Meter Elektrometer pH-Wert-Messer OP10 OP-01 AD515 OPA128_1a.pdf
550_c_1PTC-5IC-30V_79646-11 pH-Meter-Adapter für DVM Modul § TSP102 LF356 uA741_1a.pdf
915_d_#85-3s58-x_854xx-11 pH-Meter _1a.pdf
x913_d_#79-7s19-x_ pH-Meter-Adapter für DVM_1a.pdf
~666_d_SEIBOLD-x_Taschen-pH-Meter Typ GKA - Gebrauchsanleitung des pH-Meßgerät_1a.pdf
300_c_fritz-x_DFRobot pH-Meter Sensor SKU SEN0161_1a.pdf
DIN A4 ausdrucken
ENDE
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Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:[email protected]ENDE