mV AC Messung mit Raspberry Pi

  • So also als erstes habe ich mir jetzt einen neuen OPV zugelegt (TLC271) ich habe dann die Schaltung aus dem link https://arduinodiy.wordpress.com/2014/01/
    nachgebaut und bekomme nun am Ausgang eine Sinuns Spannung welche sich von ca 1,3 V bis 1,9 V bewegt. Als Vcc habe ich die 3,3 V vom Raspi genommen. Ist das soweit richtig? Führe ich die Verstärkung jetzt nur durch den Einbau weitere Widerstände durch? Kann der MCP3008 schon etwas mit diesem Signal anfangen?

    Edited once, last by Max2603 ().

  • Wenn die Referenzspannung am MCP ebenfalls 3,3V (o.ä. aber > 1,9V) beträgt, dann kannst Du damit schon etwas anfangen. Nachdem Du vermutlich keine Referenzspannungsquelle hast und die 3,3V am OP auch nicht sonderlich stabil sind, wäre es vermutlich das beste, die Referenzspannung ebenfalls aus den 3,3V zu ziehen. Dann wackelt wenigstens alles im Gleichtakt.

  • Tolle Diskussion!
    Ich hab ehrlich gesagt noch nicht verstanden, was er eigentlich vorhat. Kabellos im Meer Musik hören? Oder mit dem Kopfhörer den Salzgehalt messen?

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  • ... die Spannung die der Kopfhörerausgang (bei z.B. voller lautstärke und 440 Hz Audiosignal) liefert durch Wasser leiten möchte. Wenn nun Salz dem Wasser hinzugegeben wird, ändert sich die Leitfähigkeit und damit auch die Spannung...


    Nee. Tut sie nicht. R = U / I.


    Wenn Du die Leitfähigkeit messen willst, musst Du Strom und Spannung messen. Im Idealfall mit einer 4-pol-Messung, über 2 Elektroden wird die Wechselspannung eingespeist und der dabei fließende Strom gemessen, über 2 Elektroden wird die anliegende Spannung gemessen. Messen kannt Du in Wasser auch mit 5kHz. Und das ist eine klassische Anwendung für einen Lock-In-Verstärker.


    Oder willst Du nur wissen, ob Salz im Wasser ist? Dann reicht auch ein Klingeltrafo für den Wechselstrom und eine Glühlampe oder 2 LED mit Vorwiderstand. Um das Signal an einen Raspi zu geben kannst Du eine der LED durch einen Optokoppler ersetzen, der einen GPIO schaltet.

  • Mist, mein Steckboard hatte einen Wackelkontakt, so dass keine Verstärkung funktioniert hat. Jetzt bekomme ich eine naja beinahe "Rechtecksignal" was von 0 - 2,6 V geht. Aber auf 3.x komme ich nicht auch wenn ich die Widerstände verändere, ich kann nur das Rechtecksignal verbessern oder den Low also von 0,5 - 2,6 V statt 0 V.


    Und nein im Meer kabellos Köpfhörer hören wäre zwar cool, ist aber nicht mein Ziel, sondern die an die Kopfhörer gesendete Spannung zur Messung der leitfähigkeit zu verwenden.


    Die Spannung ändert sich definitiv von 148 mV (Leitungswasser) auf 203mV (Salzwasser). Klar ist es korrekter 2 Komponenten zu messen aber ich denke für meine Zwecke nicht notwendig zumal ich auch vorher kalibrieren kann.

  • Wozu du dafür Audioausgänge, Klinenkanschlüsse und Kopfhörer brauchst, hab ich allerdings immer noch nicht verstanden. Wäre es da nicht einfacher, einen Fernseher ins Wasser zu werfen und die Leitfähigkeit anhand der Bildröhrenhelligkeit zu messen?

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  • Jetzt bekomme ich eine naja beinahe "Rechtecksignal" was von 0 - 2,6 V geht.


    Das sollte Dir schonmal zu denken geben. Wenn Du eine Sinussignal ausgibst, solltest Du auch annähernd ein Sinussignal erhalten. Bei einem Rechtecksignal ist irgendwas gnadenlos übersteuert.


    Ausserdem musst Du das Signal für die AD-Wandlung noch gleichrichten, da Du kaum mit 4kHz abtasten wirst.


  • Wozu du dafür Audioausgänge, Klinenkanschlüsse und Kopfhörer brauchst, hab ich allerdings immer noch nicht verstanden. Wäre es da nicht einfacher, einen Fernseher ins Wasser zu werfen und die Leitfähigkeit anhand der Bildröhrenhelligkeit zu messen?


    Es dient dazu später kein Messgerät zu benötigen sondern lediglich ein Smartphone mit einem Kopfhöreranschluss.

  • Und dazu noch einen Pi? Wozu dann das Smartphone. Naja, ich muss es ja nicht verstehen. Hauptsache du findest eine Lösung für das Problem, das offenbar alle verstanden haben - nur ich nicht.

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  • Dann solltest Du das mit einem Smartphone testen. Da kannst Du Dir den ganzen Schmonz mit dem Raspi und dem Verstärker sparen.


    Über Vorwiderstand 100ohm vom linken Kopfhörerausgang an Elektrode 1a, Elektrode 2 an GND. Elektrode 1b über Schutzwiderstand 1kohm an Mikrofoneingang. Viele Smartphones wollen einen Widerstand um die 1kohm gegen GND vom Mikrofonanschluss, um das "Mikro" zu detektieren und auf "Headset" umzuschalten.


    Testen kannst Du das mit einer Oszilloskop-App, die auch als Tongenerator den Sinus ausgeben kann. Musst Du mal suchen, gibt es mehrere. Da jeder Typ Smartphone andere Aus/-Eingangskonfigurationen hat, musst Du das natürlich jedesmal neu kalibrieren.


    Die Elektrode 1a als Ring ausbilden, die Elektrode 1b als Kreisfläche innerhalb des Rings, Elektrode 2 als Ring als Gegenelektrode. Platiniert wäre natürlich optimal. Graphit (Bleistiftminen, dann nicht als Ring) geht auch.


    Alternativ kannst Du am Raspi eine USB-Soundkarte anschliessen und hast Kopfhörerausgang und Mikroeingang.


    Und nicht wundern, Leitfähigkeitsmessung im Wasser ist stark temperaturabhängig. Bei Messreihen also immer auf die Temperatur achten.
    Automatisch zusammengefügt:[hr]
    Achso, der Vorwiderstand ist ein einfacher Spannungs-Strom-Wandler, der quasi für einen Messstrom in die Messstrecke einprägt, um dann über der Messstrecke die Spannung messen zu können.

  • Ja ich weiß, dass das es mit dem Smartphone geht und habe auch ein paar apps ausprobiert aber diese reichen nicht es, denn mir reicht nicht mal kurz die Spannung zu messen sondern ich brauche die Spannung im Sekundentakt über eine gewisse Zeit. Und dafür habe ich keine App gefunden die das kann. Ich kenne mich absolut nicht mit Java aus deswegen muss es mir erstmal genügen, dass es mit dem Smartphone zwar geht aber für mich noch nicht umsetzbar ist, deswegen der Umweg über den Raspi.


    Ich habe nun nochmal ein bisschen mit den Widerdständen gespielt und bekomme nun eine Halbwegs Sinusähnliche Spannung hin welche von 0,6 - 2,5 reicht allerdings ist der peak abgeschnitten (s. Anhang) da liegen dann scheinbar die grenzen meines OPV oder kann das an einem Kondensator liegen?


    Jetzt nochmal die frage kann ich diese Signal an den ADC leiten oder muss ich es vorher gleichrichten? Und reicht die Spannung jetzt aus oder muss es näher an 3,3 V kommen?

  • Ich habe noch eine Frage an dich jar, dank deiner Hilfe habe ich es hinbekommen das Signal zu verstärken und gleichzurichten. Kannst du mir sagen, unter welchem Schlagwort man das verschieben der AC Amplitude in den positiven Bereich findet. Ich würde mich gern mehr damit beschäftigen um es besser zu verstehen warum der hub genau auf Vcc halbe geschieht.


    Und vielen Dank nochmal. :danke_ATDE:

  • immerhin kam nun dieses:

    Quote


    dank deiner Hilfe habe ich es hinbekommen das Signal zu verstärken und gleichzurichten


    hmm, warum legt man das Signal auf VCC/2?


    1. haben sich die Operationsverstärker das so gewünscht
    (normalerweise haben Operationsverstärker eine +- Versogungsspannung und sie arbeiten gerne da solange keiner +VCC oder -VCC als Ausgangsspannung wünscht)
    da wir aber keine +-Versorgung gegen GND haben nehmen wir halt einen der mit nur einer VCC zurecht kommst, single voltage OPV und da wir gerne den größtmöglichen HUB haben vollen, 0-3,3V nehmen wir einen r2r Typ, rail to rail, also einer den die Grenzen der VCC und GND nicht stören


    und


    2. wackelts dann in beide Richtungen gleich, denn der ADC kann ja von 0-3,3V hier


    wo läge auch der Sinn nur von 1-2V messen zu können, wir brechen ja auch kein 30cm Lineal ab weil wir nur 10cm zum Messen brauchen

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
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    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

    Edited once, last by jar ().

  • Ich bins mal wieder, nach ein wenig rumprobieren wollte ich nun heute meinen Leitfähigkeitsmesser kalibrieren, da viel mir aber auf, dass zwischen den beiden Elektroden im Wasser trotz Wechselstrom Gasentwicklung stattfand bzw. nach einer Weile war auch an einer Elektrode zu erkennen, dass es es zur Elektrolyse kam. Wie ist das möglich? Kann es sein, dass ein Teil der Hubspannung auch an den Elektroden anliegt? Ist es eigentlich in Ordnung den Ground der Verstärkerschaltung mit dem Ground des Smartphones zu verbinden?


  • ....Schick ihn einfach auf meine Glaskugel.


    WAS ?


    deine funktioniert noch?



    meine ist vor lauter Benutzung hier erblindet :D

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