Hallo, erst mal die Frage vorweg. Wen es interessiert, der kann auch das "Warum" am Ende lesen, um den Grund zu verstehen. Im Anhang seht ihr vier Signale aus LTspice: zwei Signale mit Peaks (Vn021 und Vn007) und die dazugehörigen gleichgerichteten Signale (Vuload und Vuref). Die Peaks der ungefilterten Signale sind ein Resultat von Schaltzeiten einer H-Brücke, Opamps und einer kleinen Kapazität. Das interessante Signal ist jeweils das nach dem Abklingen des Peaks. Wie ihr seht, weichen die gleichgerichteten Signale erwartungsgemäß relativ stark davon ab. Daher die Frage: Gibt es einen Filter, der die Peaks abschneidet und sozusagen das Maximum bzw Minimum der Signale Vn021 bzw Vn007 findet? "Warum?" Ich versuche mich gerade am Bau eines Sensors für die elektrische Leitfähigkeit von Wasser (EC). Im Grunde genommen ist das ja "nur" eine Widerstandsmessung mit zwei Besonderheiten: 1. Es wird Wechselspannung verwendet, um Elektrolyse zu verhindern (daher die H-Brücke). 2. Durch Vierpunkttechnik sollen Leitungs- und Übergangswiderstände nicht mitgemessen werden. Die Signale in der Grafik sind der Spannungsabfall über einen Referenzwiderstand und über das Ersatzschaltbild einer wassergefüllten Messzelle. Das Verhältnis der beiden zueinander soll in Zusammenhang mit dem EC stehen. Ich würde ganz gerne mehrere solcher Sensoren aneinander hängen, um EC-Gradienten zu messen. Daher wäre es optimal, wenn die Auswertung weitestgehend lokal und analog läuft, damit ich am Ende ohne großen Aufwand pro Sensor ein Spannungssignal digitalisieren kann, das vom jeweiligen EC abhängt. Soweit! Gerrit
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> die Frage: Gibt es einen Filter, der die Peaks abschneidet
Ein Analogschalter, der nur um 40.5 herum das Messsignal zur Auswertung
durchlässt, gesteuert von der Schaltung, die die Halbbrücke steuert.
Also. Vierleitertechnologie verwendet man wenn der Strom nennenswerte Spannungsabfaelle verursacht. Bei einer Leitfaehigkeitsmessung geht es meist, dh bei normalem Wasser, nicht bei Salz- & Laugen und dergl. um nahezu beliebig kleine Stroeme. Zudem sind die Genauigkeitanforderungen gering. Also genuegt eine Zweileitermessung. Ich wuerd's eh mit einem Controller verarbeiten.
MaWin schrieb: > Ein Analogschalter, der nur um 40.5 herum das Messsignal zur Auswertung > durchlässt, gesteuert von der Schaltung, die die Halbbrücke steuert. Gute Idee! Könnte sein, das die Brücke nur durch einen Rechteck-Oszillator angesteuert wird. Dann wäre also nicht all zu viel Intelligenz zu erwarten. Damit stellt sich also die Frage, ob es ein Filter gäbe, mit dem das Rechtecksignal verkürzt und verschoben werden kann um den Schalter im richtigen Moment zu schalten. Rumpel schrieb: > Ich wuerd's eh mit einem Controller verarbeiten. Ich sehe es langsam ein... Ich habe lange an dem Glauben festgehangen, ein einfacher ADC, den ich nicht mehr programmieren müsste, würde ausreichen. Alles andere wollte ich dann aus Analogtechnik basteln und die ADCs (einer pro Sensor) mit einem Arduino oder ähnlichem auslesen. Aber vielleicht geht es einfacher, wenn ich einen Controller pro Sensor benutze, damit haben sich dann auch Fragen wie Rechtecksignal-Generierung und Bus-System erledigt. > Zudem sind die Genauigkeitanforderungen gering. Wer sagt das :-) ? 1-5% Wiederholgenauigkeit nach Kalibrierung wären schon ganz nett. Genauer ist natürlich immer besser. > Vierleitertechnologie verwendet man wenn der Strom nennenswerte > Spannungsabfaelle verursacht. Soweit ich weiß, sind die Spannungsabfälle am Übergang Elektrode-Wasser durchaus beträchtlich und sehr schwer abzuschätzen (Biofilm, Fett an den Elektroden, Korrosion). Daher Vier-Punkt-Methode: http://de.wikipedia.org/wiki/Vier-Punkt-Methode
> ob es ein Filter gäbe, mit dem das Rechtecksignal verkürzt > und verschoben werden kann um den Schalter im richtigen Moment > zu schalten. Du kannst alles im Ingenieuerbüro nebenan günstig kaufen, aber wie wäre es, mit selber nachdenken ? Wer ein Rechtecksignal erzeugt, hat auch immer die Möglichkeit, einen dazwischenliegenden Impuls zu erzeigen, beispielsweise die fallende Flanke des Taktes, der mit der steigenden das Rechecksignal per FlipFlop umschaltet. Noch schlauer wäre es natürlich, das Rechtecksignal von einem uC erzeugen zu lassen, der dann einfach zur passenden Zeit seinen A/D-Wandler anschmeisst.
> >> Vierleitertechnologie verwendet man wenn der Strom nennenswerte >> Spannungsabfaelle verursacht. > >Soweit ich weiß, sind die Spannungsabfälle am Übergang Elektrode-Wasser >durchaus beträchtlich und sehr schwer abzuschätzen (Biofilm, Fett an den >Elektroden, Korrosion). Daher Vier-Punkt-Methode: >http://de.wikipedia.org/wiki/Vier-Punkt-Methode Alles klar, aber diese Spannungsabfalle sind Erstens nicht zugaenglich, und Zweitens Teil des Resultates. Mit Vierleitertechnologie kriegt man Sapnnungsabfaelle auf den Leitungen weg. Diese sind aber klein gegenuber dem Spannungsabfall der Messzelle selbst.
Warum mit Rechtecksignal messen, wenn ein Sinussignal viel besser wäre?
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MaWin schrieb: > Wer ein Rechtecksignal erzeugt, hat auch immer die Möglichkeit, einen > dazwischenliegenden Impuls zu erzeigen, beispielsweise die fallende > Flanke des Taktes, der mit der steigenden das Rechecksignal per FlipFlop > umschaltet. Ich bin mir nicht ganz sicher, was du damit meinst. Es geht mir nicht um eine Invertierung des Rechtecksignals. Ich habe nochmal den Spannungsverlauf mit Rechteck und "invertiertem" Rechteck angehängt. Wie du siehst bräuchte ich ein Signal dazwischen (in bestem Paint-schwarz eingezeichnet) um nur die Verwertbaren Spannungen auszulesen. Es müssten also ca die ersten 90° der Rechtecke abgeschnitten werden. Rumpel schrieb: > Mit Vierleitertechnologie kriegt man Sapnnungsabfaelle auf den Leitungen > weg. Das ist völlig richtig. Gemeint war allerdings Vier-->Punkt<--Technik. Das heißt, zwei Elektroden bauen ein elektrisches Feld auf (mit Spannungsabfall über dem Elektroden-Wasser Übergang) und zwei externe, hochohmige Elektroden Messen das elektrische Feld (ohne Spannugsabfall, da hochohmig -> kein Strom), das ja von der Stromstärke und der Leitfähigkeit abhängen sollte. Kennt man den Strom, kann man die Leitfähigkeit berechnen:
1 | _________ U_Mess _______ |
2 | | | |
3 | | __________________ | |
4 | | | | | |
5 | Mess-Elektr.1 Mess-Elektr.2 |
6 | | | |
7 | | Wasser | |
8 | | | |
9 | Elektrode1 Elektrode2 |
10 | | |__________________| | |
11 | | | |
12 | |_________- +___ I_Mess_| |
Aber ich sehe es absolut ein: Ich mache mir hier Probleme in der Analogtechnik, die ich mit einem Mikrocontroller einfach umgehen könnte. Ich habe bisher noch kein Programmierboard. Ich dachte daher, es wäre die einfachste Lösung, jeden Sensor mit einem AD-Wandler auszustatten, der nicht mehr programmiert werden muss, und deren Signale mit einem Arduino einzusammeln. Ich denke, die Idee wird jetzt begraben. Vielen Dank, dass ihr mir die Augen geöffnet habt.
Helmut S. schrieb: > Warum mit Rechtecksignal messen, wenn ein Sinussignal viel besser wäre? Wäre es? Warum? Ich habe eine H-Brücke für eine recht einfache Möglichkeit gehalten, den Wechselstrom zu erzeugen. Was ist der Vorteil vom Sinussignal?
> Ich bin mir nicht ganz sicher, was du damit meinst.
Oje.
Ein 50/50 Rechtecksignal erzeugt man durch teilen eines Takes durch 2
mit einem FlipFlop, nur so wird es 50/50 exakt
--- --- --- --- ----- -----
Signal -- -- -- -- -- -- ----- --
+-----+ +-----+
|NE555|-----------------|CLK Q|-------
+-----+ | _| -- ----- --
+--|D Q|--+---- ----- -----
| +-----+ |
+-----------+
und natürlich hat man dadurch auch die Zeit inmitten des Impulses,
die man entweder direkt zur Steuerung des Analogschalters verwenden
kann, oder mit einem Monoflop abkürzen kann.
--- --- --- ---
-- -- -- -- --
| |
| measure
|
suppress
Mahlzeit, vielleicht mach ich hier ja einen Denkfehler, aber muss nicht erst ein konstanter Ionenstrom aufgebaut werden, um die exakte Leitfähigkeit zu bestimmen? Mit der Messperiode von 250µs wird es vermutlich eng werden. Aus dem Schulunterricht habe ich einen Wert für die Ionengeschwindigkeit von Natrium von 1,8*10^-4cm/s in Erinnerung, den Wert musst du aber noch mal prüfen. Normaler weise misst man die Leitfähigkeit in Flüssigkeiten mit einer Wheatstone Brücke, die, wenn sie abgeglichen ist, keine Elektrolyse erzeugt. Grüße
> Normaler weise misst man die Leitfähigkeit in Flüssigkeiten mit einer > Wheatstone Brücke, die, wenn sie abgeglichen ist, keine Elektrolyse > erzeugt. Kaum, denn wenn kein Strm fliesst, kann man keine Leitfähigkeit überprüfen. Welche Frequenz aber für die Elektrode am Besten ist, wäre zu klären, zu hoch und man misst eher die Kapazität als die Leitfähigkeit, zu niedrig und die Passivierungsschicht baut sich auf.
Moin Krangel! Krangel schrieb: > Aus dem Schulunterricht habe ich einen Wert für die Ionengeschwindigkeit > von Natrium von 1,8*10^-4cm/s in Erinnerung Ich vermute, das da noch eine Spannung mit rein spielt, die Ionen werden ja nich immer die gleiche Geschwindigkeit haben, oder? Aber egal, denn selbst wenn die Geschwindigkeit stimmt, steckt darin ja keine Aussage über die Beschleunigung des Ionenstroms. Ich vermute, der Ionenstrom ist ziemlich schnell aufgebaut. Wie MaWin schon sagte, wird eher die Kapazität das obere Frequenzlimit darstellen. > Normaler weise misst man die Leitfähigkeit in Flüssigkeiten mit einer > Wheatstone Brücke, die, wenn sie abgeglichen ist, keine Elektrolyse > erzeugt. Hattest du da eine bestimmte Schaltung im Auge? Die Messzelle als ein Widerstand in der Brücke und drei weitere zum abgleichen? Die klassische Wheatstone Brücke also? Ich wüsste so spontan nicht, in wie weit das etwas mit Elektrolyse zu tun hat. Elektrolyse entsteht doch durch Gleichsstrom im Wasser. Das beste Mittel dagegen sollte also Wechselstrom sein und nicht irgendeine Auswerteschaltung. Schönen Gruß!
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Wheatstone.gif
3,3 KB
Hi, klar, die Brücke muss mit Sinus betrieben werden. In Anhang wie man seit Urzeiten so was misst. Grüße
laube g. schrieb: > Helmut S. schrieb: >> Warum mit Rechtecksignal messen, wenn ein Sinussignal viel besser wäre? > > Wäre es? Warum? Ich habe eine H-Brücke für eine recht einfache > Möglichkeit gehalten, den Wechselstrom zu erzeugen. Was ist der Vorteil > vom Sinussignal? Weil sich Sinus so schön einfach auswerten und bei Bedarf auch einfach filtern lässt. Alle Messbrücken arbeiten mit Sinus. Da verstehe ich nicht warum du glaubst, dass es mit Rechteck einfacher geht. Nur weil du nicht weißt wie man einen Sinus erzeugt?
> Da verstehe ich nicht warum du glaubst, dass es mit Rechteck > einfacher geht. Ist halt so. Man misst ja nur einen Spannungsteiler. Daß man den zur Vermeidung von Polarisation der Elektroden (Elektrolyse) regelmässig umpolt, tut nichts zur Sache. Der Aufwand von anno-dazumals, den braucht man nicht mehr, Out1|----+ | R uC In|----+--o | Out2|-------o und immer Out1 und Out1 schön Hi/Lo und Lo/Hi ausgeben lassen. Sicher kann es sein, daß der Messbereich (bzw. die Genauigkeit des A/D) nicht ausreicht, und man entweder R umschalten muss Out1A|-------+ | | Out1B|----+ R3 | | | Out1C|-+ R2 | | R1 | | uC In|-+--+--+--o | Out2|-------o oder vorverstärkt.
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