ph Steuerung

[Robin (Gast)]

Hallo,

bin momentan dabei eine pH-Steuerung zu bauen. Habe dazu erstmal eine 
Schaltung per LTSpice selber gebaut, welche aber dann doch viel zu 
aufwendig war. Habe von MaWin diese Schaltung erhalten:

  VCC
   |
 100k
   |           Rail-To-Rail Elektrometer-OpAmp
   +----pH----|+\
   |          |  >-+- A/D pH5=VCC/2-0.65V, pH9=VCC/2+0.65V
   |        +-|-/  |
   |        |      |
   +--100k--+--1M--+
   |
 100k
   |
  GND


Als OPV hab ich den CA3140 gewählt, da mein Händler die anderen 
empfohlen OPV nicht hatte. Versorgt wird dieser testweise mit +/- 12V. 
Am Ausgang der Schaltung messe ich -3,4Volt zu GND.

Habe schon Elkos von +-/ 12 Volt gegen GND gelegt und die Zuleitung des 
Sensors durch einen Feritkern gelegt.

Habe die Vermutung das es an den 3 nicht belegten Pins Offset Null und 
Strobe. Verstehe nicht ganz für was diese Pins sind und wie ich diese 
anschliessen soll. Liegen zurzeit in der Luft.

Hier das Datenblatt:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/174785-da-01-en-CA_3140.pdf

[MaWin (Gast)]

Es ist in Ordnung, Strobe und Offset offen zu lassen,
wen du ihre Funktion nicht brauchst.

-3.4V sind auch durch Offsetspannungen nicht zu erklären,
der CA3140 ist zwar nicht besonders genau, aber bei
kurzgeschlossenem Eingang sollten nie weniger als -0.15V
rauskommen.

Bei +12V/-12V Versorgung kannst du dir die virtuelle
Masse in meiner Ursprungsschaltung sparen:

              +12V
               |
   +----pH----|+\
   |          |  >---+- A/D pH5=-0.65V, pH9=+0.65V
   +- GND   +-|-/    |
   |        |  |     |
   +--100k--+--(-1M--+
               |
              -12V

Auf Grund der Hochohmigkeit der pH-Sonde kannst du schlecht
mit einem Multimeter messen, es verfälscht die Spannungen.
Aber du kannst STATT der pH-Sonde Testwerte einspeisen:

0V (also pH-Sonder kurzgeschlossen) sollten auch 0V aus dem
CA3140 rauskommen (ohne Offsetkorrektur -0.15V-0.15V), +0.1V
sollte gut 1.1V rauskommen, 0.1V sollte gut -1.1V rauskommen.
Bleibt halt die Frage, wie man 0.1V erzeugt. Eine neue 1.5V
Batterie mit Spannungsteiler aus 1k1 und 15k könnte
ausreichend sein, die Spannung der Batterie kann man dann
auch messen wenn man es genau wissen will.

Achtung, nie mehr als 8V an einen CA3140-Eingang anlegen,
wenn der andere auf Masse ist, sonst geht der IC kaputt.

Das vermeidest du, in dem du den CA3140 mit 8V und GND
versorgst:

  +5V        +8V
   |           |
 100k          |
   |           | CA3140
   +----pH----|+\
   |          |  >-+- A/D pH5=1.85V, pH9=3.15V +/- 0.15V
   |        +-|-/  |
   |        |  |   |
   +--100k--+--(-1M-+
   |           |
 100k         GND
   |
  GND

[Robin (Gast)]

Danke dir für die erneute Hilfe!!

Habe mein Labornetzteil reingeschaltet und hatte auch die richtigen 
Ergebnisse. Nun wieder pH Sonde rein und auf einmal gings. Weis nicht 
was ich vorher falsch gemacht habe. Mit dem Multimeter habe ich am 
Ausgang des OPV den vermeintlich richtigen Wert.

ABER:
Habe nun den ADC meines MSP430 angeschlossen und messe damit Werte 
zwischen 1 und 4096 nach keinem besonderen Muster. Habe leider kein 
Osszi um mir den Ausgang genau anzuschauen. Das ist aber genau der selbe 
Fehler, den ich auch schon bei meiner alten Schaltung hatte. Helfen da 
ggf. Kondensatoren etc.?

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Am Ausgang des CA3140 kannst du ja ganz normal dein Multimeter anhängen. 
Wenn du vermutest, das da eine Wechsel (Brumm-)spannung überlagert ist, 
koppel dein Multimeter im Wechselspannungsbereich über einen Kondensator 
(z.B. 100n) an den Ausgang des OpAmp. Da sollte die Anzeige nach einem 
Moment auf nahezu Null gehen.
Der hochohmige Eingang von der PH Sonde ist natürlich prädestiniert, 
Brummspannungen zu empfangen, du  musst also gut geschirmte Leitung 
nehmen, die auch noch gut isoliert. Ein gutes Koaxkabel mit doppelter 
Schirmung ist  da nicht verkehrt. Ausserdem darf da nichts feucht 
werden, weil die Messung sonst sofort verfälscht wird.

[MaWin (Gast)]

> und messe damit Werte
> zwischen 1 und 4096 nach keinem besonderen Muster.

Hast du Masse des +12V/-12V Netzteils mit Masse des (3.3V?) Netzteils 
des MSP verbunden ?

[Robin (Gast)]

MaWin schrieb:
>> und messe damit Werte
>> zwischen 1 und 4096 nach keinem besonderen Muster.
>
> Hast du Masse des +12V/-12V Netzteils mit Masse des (3.3V?) Netzteils
> des MSP verbunden ?

Ja habe ich. Messe auch mit dem Multimeter immer gegen GND des 
Mikrocontrollers und dann funktioniert es. Das Multimeter zeigt mir eine 
Frequenz von ca. 25 Hz an.  Ein Kondensator vom inverting Input zum 
Output schränkt den Wechsel auf 600mV ein, was natürlich noch viel zu 
viel ist.
Dann habe ich gestern nochmal das Labornetzteil anstatt der Sonde 
angeschlossen und der MSP konnte richtig messen. Dachte dann das der 
Sensor zu weit springt und habe ihm einen Kondensator parralel 
geschaltet und nun funktioniert es. Werde heute mal Kondensatoren mit 
gutem Dielektreka kaufen, um den Kriechstrom klein zu halten. Kannst du 
mir da welche empfehlen?

[MaWin (Gast)]

> und habe ihm einen Kondensator parralel geschaltet und nun
> funktioniert es.

das kann man bei vielen Schaltungen machen, sollte man aber
gerade bei pH-Sonden nicht machen, eben wegen dem doch noch
vorhandenen Kiichstrom durch das Dielektrika.
Eine Spule(Drossel) wirkt aber ebenso wie ein Kondensator
dämpfend, daher kann man den in der Schaltung eher unpassenden
Kondenstaor durch eine Spule ersetzen.

25Hz klingt auch eher blöd, das sind weder 50Hz noch 100Hz,
sondern klingt eher wie ein Problem an anderer Stelle welches
man dann auch an der anderen Stelle lösen sollte.


> Werde heute mal Kondensatoren mit gutem Dielektreka kaufen,
> um den Kriechstrom klein zu halten. Kannst du mir da welche
> empfehlen?

Vakuum, Glimmer und Teflon sind heute eher unüblich,
nimm Polypropylen-Folienkondensatoren wie Panasonic (Wima
hat bestimmt auch welche die nicht gleich X2 oder Motor
oder Hochstromanwendungen gedacht sind) oder Styroflex.