Meerdere opamps met 1 voeding toch galvanisch scheiden.

Je gaat van bijvoorbeeld een meetfout van 0,1 pH uit.
Dat is een spanning van ... mV.
Daaruit volgt bij een bepaalde ingangsweerstand een I_bias.

Aha, de post van Kees in combinatie met die van jou maakt het één en ander duidelijk. Wederom bedankt voor de leerzame informatie.
Dan kan ik het Tl082 verhaal sowieso overboord gooien (dat had iemand al eerder vermeld geloof ik Ik zal bij Farnell kijken of ik daar ook op bias current kan selecteren, ik vrees van niet.

Iemand suggesties voor geschikte differentiële opamps?

Je zoekt eerst bij Analog Devices of Linear Technology een IC uit en kijkt dan pas bij Farnell.

Ik zei in een vorige post dat je een opamp moet hebben met fet ingangen, dit uiteraard vanwege die noodzakelijke hoge ingangs impedantie dus.

Henri, dat heb je inderdaad aangegeven. Een tl082 heeft echter ook (j)fet ingangen.

Gek, ik ging er altijd vanuit dat die (zeer) hoog impedant waren.
Ik zal er ook eens een keer naar kijken: Input bias current 20nA dus (worst case). Inderdaad niet goed voor deze toepassing.

[Bericht gewijzigd door henri62 op donderdag 27 juni 2013 19:00:55 (13%)

De tl082 heeft inderdaad 20nA in het slechtste geval. De impedantie is 1 GΩ
Ik zal het advies van rbeckers opvolgen en eerst bij de genoemde fabrikanten rond kijken.

Ik dacht met een gecombineerde pH redox meting een relatief simpel project te hebben, dat valt toch weer tegen. Maar leerzaam is het wel.

Edit:
De LT1167 lijkt een goede kandidaat en verkrijgbaar in DIP. Dit is voor mij een vereiste omdat ik eerst op een breadbord wil testen.
Heeft een bias current van 350pA, een impedantie van 1 TΩ (typical) en een cmrr van 90dB.

Iemand die hier zijn licht over wil laten schijnen?

[Bericht gewijzigd door diode op donderdag 27 juni 2013 19:18:48 (32%)

De biascurrent is in feite de instelstroom voor de ingangstrap van
de opamp, bij een bipolaire opamp de basisstroom van de ingangstorren, bij een fetopamp de gate lekstroom. Die stroom moet natuurlijk ergens heen. De ingangsimpedantie is wat de signaalbron "ziet" als impedantie aan de ingang.
Ik denk dat je het kunt redden zonder een dure instr.amp, als je een gewone differentieversterker maakt met een goede opamp (evt. met instelpotje om cmr af te regelen) en daarvoor twee volgers met mosfetopamps, bv. ICL7621. Geeft lage biascurrent en Z-in >1000MOhm, dit wordt hoger door de tegenkoppeling. Je hebt tenslotte geen erg hoge versterking nodig. (ICL7621 dual mosfet rail-to-rail opamp, biascurrent <5pA, kost 1,10 bij EOO)
Lijkt mij het proberen waard.
Je kunt met die drie opamps ook een echte in-amp bouwen, maar ik denk niet dat dat nodig is.

edit: Je hebt misschien niet eens een inamp nodig, een enkele versterker
met instelbare dc-offset en gain (voor calibratie) zou het al kunnen doen.

Als ik het goed begrijp zou het volgens jou dus mogelijk met 1opamp kunnen? Gain en offset is niet nodig omdat ik dit softwarematig doe. Ik zal van beide eens wat test exemplaren bestellen.

Als je CMRR problemen krijgt dan moet dat afgeregeld worden in hardware.
De software ziet anders teveel, o.a. 50Hz, signaal.

Ik weet niet of één opamp voldoet. Drie opamps die een in-amp vormen zullen waarschijnlijk een beter resultaat geven.

Op 27 juni 2013 22:26:48 schreef rbeckers:Ik weet niet of één opamp voldoet. Drie opamps die een in-amp vormen zullen waarschijnlijk een beter resultaat geven.

Het is vrijwel zeker dat je 3 opamps moet gebruiken, anders haal je de hoge ingangs impedantie niet.

Het wordt anders met speciale geintegreerde schakelingen maar die hebben vaak ook 3 opamps intern zitten.

En inderdaad zoals al gezegd is elke vorm van "lek" funest voor de schakeling.

Ik heb inmiddels van beide een aantal besteld. Dan kan ik eerdaags wat op een breadboard gaan testen.
Uiteindelijk is het maar de vraag wat makkelijker en goedkoper is. Een in-amp heeft getrimde weerstanden intern, bij losse amps zul je zelf 1% weerstanden moeten plaatsen.

Maar we zullen zien, eerst de testen maar afwachten.

1% weerstanden zijn niet goed genoeg.
Of 0,1% weerstanden of gematchte weerstanden of trimmers gebruiken of een combinatie van deze methoden.

Er zijn ultra low bias opamps, met I_bias < 1pA maar in-amps halen dat, voor zover ik weet, lang niet.

Vandaag eindelijk wat tijd vrij kunnen maken om wat testen uit te voeren. Ik heb op een breadboard een LT1167 zitten (inst amp) en een differentiële amp gemaakt met de ICL7621.

Hieronder wat resultaten:
Gemeten aan de LT1167
ORP: 278mV
pH: 368mV

Gemeten aan de ICL7621
ORP: 234mV
pH: 85mV

Gemeten met pH aan de ICL7621 en de ORP aan de LT1167
ORP: 279mV
pH: 315mV

Gemeten met ORP aan de ICL7621 en de pH aan de LT1167
ORP: 286mV
pH: 87mV

Ik vind het opmerkelijk dat het signaal van de pH elektrode zo sterk verschilt tussen de LT1167 en de ICL7621. De pH is ongeveer de 8 dus al met al zou de meting ongeveer 56mV moeten zijn.
Het lijkt er op dat ik toch beter voor de LT1167 kan gaan, ik zal nu 2x een LT1167 op het breadboard prikken en dan eens kijken hoe ze elkaar beïnvloeden.

Als ik alle componenten optel als ik zelf een differentiële amp wil maken dan loop ik ook al aardig richting de prijs van de LT1167. Daarbij is de kans op fouten in de PCB layout ook nog eens een stuk groter.

Dag,
Het zou toch moeten werken, zo heel ingewikkeld is het niet. Gebruik je het schema uit je post van 22 juni ? Daarmee kun je common-mode problemen krijgen doordat er geen verbinding met aarde is aan de ingangen. Dat zou de verschillen tussen de opamps verklaren.(Verschillen in lekstroom).
Leg een ingang een via een weerstand (paar megohm) aan de nul.(Neem de kant waaraan de referentie-electrode zit.)
Wat voor electrode gebruik je ? (Ik heb zelf alleen ervaring met electrodes van Radiometer en Beckman) De electrodes geven niet 0 volt af bij pH 7,maar een spanning van enige honderden millivolt (afhankelijk van samenstelling), daarop is de pH-spanning gesuperponeerd. Die electrode offset moet je er in de versterker aftrekken, hij wordt meeversterkt en kan de zaak in verzadiging sturen. Compensatie in software helpt daar niet tegen.
Hoogimpedante circuits op een breadboardje gaat vaak niet zo goed.
Erg gevoelig voor interferentie. In http://sva.ti.com/assets/en/appnotes/national_AN-1852.pdf staat iets over de electrodepotentialen. Succes.

Wederom bedankt voor je informatie.
Het schema van 22 juni heb ik inderdaad getest maar dan met de ICL7621.
Daar zijn de vermelde meetresultaten van.

Nu heb ik 2x de LT1167 op het breadboard zitten en dat lijkt al beter. Deze resultaten zijn met een 12MΩ weerstand van de referentie aansluiting naar gnd. De resultaten:

Samen
Orp: 268mV
pH 89mV

Los
Orp: 272mV
pH: 92mV

Het is wel zo dat het best lang duurt voordat de waardes echt helemaal gestabiliseerd zijn. Als ik langer wacht dan vermoed ik dat de waardes minder af zullen wijken.
Dit valt me niet tegen. Zoals je al aangaf is een breadboard verre van ideaal voor dit soort schakelingen maar voor het testen is dit wel zo makkelijk.
De vervolgstap is nu denk ik het maken van een printje met daarop het meetcircuit. Ik vermoed dat ik dan ook minder last van ruis zal hebben.

Ik heb mijn plan iets gewijzigd, de fysieke meetcontroller wil ik voorzien van 2 boxed headers. In deze boxed headers kan ik dan de meetcircuits steken. De meetprintjes worden dan dus losse printen die ik op het "moederbord" kan steken. Voordeel is dan dat ik eventueel ook een meetprint voor de geleidbaarheid of iets dergelijks kan maken.

Ik maak op dit moment gebruik van elektrodes van Jumo en Hanna. Ik weet dat er bij pH 7 geen 0V uitkomt, er zit inderdaad een offset in.
Maar enkele honderden millivolts lijkt mij vrij veel, ik zal het eerdaags eens testen.
De signalen vanuit de elektrodes versterk ik op dit moment niet. Ik zou kunnen overwegen om een versterking van 2~2,5 toe te passen. Hoger is lastig omdat ik dan met de redox geen bereik meer heb van +/- 1000mV. (verschil wordt dan groter als 5 volt)
Interessante app note, ik zal hem bewaren, komt altijd van pas!

Hi Diode,

Als je echt met lage stromen werkt zal je ook rekening moeten houden met allerlij lekstromen.
Het vet dat aan je vingers zit en nu dus ook aan je onderdelen zorgen voor extra bias stromen.
Ook het gebruik van Breadboard is niet zo gelukkig.

De meeste schakelingen die met zeer kleine stromen werken gebruiken Teflon standoffs en alles wordt met b.v. IPA schoongemaakt.

De beste opamps die je kan vinden, hebben allemaal geen zin als je schakeling "vies" is.

Kijk eens naar de datasheet van de LMC6001 van TI en hun opmerkingen over montage, guarding, enz.

Gegroet,
Blackdog

Hoi Blackdog,

Het breadboard is inderdaad nog "storings gevoelig", en dan druk ik me netjes uit
De redelijke lange draden die vervolgens naar mijn elektrode lopen helpen ook niet echt mee.

Ik heb beide elektrodes in calibratie vloeistof gehangen (pH 7.01) en nog eens gekeken wat de afwijkingen nu is.
Nu zit er ongeveer 2mV verschil tussen het meten met 1 elektrode tegelijk of beide elektrodes tegelijk.

Samen
Orp: 240
pH: -5

Los
Orp: 242
pH: -3

De datasheet van de LMC6001 geeft interessante informatie over guarding en de print layout. Henri heeft me hier ook op gewezen dus dit zal ik in de layout meenemen.
De layout van de meetprint zal ik hier t.z.t. nog posten ter controle.

De komende dagen hoop ik weer wat verder te kunnen met dit projectje. Door drukte ben ik er helaas niet eerder aan toegekomen. Dat is jammer want een deel van de informatie is daardoor wat minder vers aanwezig. Vanavond ben ik wat aan het zoeken geweest naar opamps met een zeer lage bias current.

Als ik eerst uitga van de LMC6001, waarin een voorbeeld staat van een pH meter, dan zie ik dat ze niet differentieel meten. Nu komt de afwijking in de metingen door de Ibias en de impedantie van de elektrode als ik het hier goed heb begrepen.

De LMC6001 vind ik echter wel erg stevig geprijsd en de rest van mijn schakeling kan niet het uiterste uit deze opamp halen. Beetje het idee van een lelijke Eend met een Porsche motor zal ik maar zeggen.

Ik kom bij LT 2 andere opamps tegen die wat beter te betalen zijn en die qua specs naar mijn idee goed zijn, het gaat om de volgende:
LT1024 met een Ibias van 120pA en de LTC1052 met een Ibias van 30pA.
Bij de LT1024 heb ik bij een elektrode impedantie van 10MΩ dan een afwijking van 1.2mV, daar kan ik meeleven. Bij de LTC1052 is dit nog een stuk lager.

Kan iemand zijn mening hier eens over geven, heb ik de bottleneck goed in het snotje of zie ik dingen over het hoofd?
Ik wil eerdaags eigenlijk nogmaals een test doen op het breadboard en daarna een paar test printjes laten maken.

120pA is al weinig. Bij nog lagere I_biaswordt het lastiger door lekstromen.
Je moet toch je meter justeren dus een kleine fout is geen probleem.
Maar je elektrode impedantie is groter dan 10MΩ en niet constant.

Probeer eerst de 30pA LTC1052 in de "dead bug" methode i.p.v. een breadboard.

De dead bug methode kende ik nog niet, gaan we proberen.
Ik heb net de LT1052 besteld bij farnell dus die zal dinsdag binnen zijn.

De laatste testjes die ik heb gedaan waren met de LT1167 met een Ibias van 350pA. Daarmee had ik een afwijking tussen één of twee metingen tegelijk van 4mV.
De Ibias van de LT1052 is een factor 10 lager dus ik heb goede hoop dat er een sterke verbetering zal zijn.

Vanmiddag ben ik begonnen met het testen van de LTC1052. Eerst nog even op ene breadboard omdat ik eerst het schema goed wil hebben. Vervolgens proberen we de dead bug methode.

Bij het testen op het breadboard gaat het echter al fout. Als signaal bron heb ik voorlopig even een functiegenerator ipv een pH electrode.
De schakeling die ik heb opgebouwd en getest komt overeen met het schema van de differentiele amp eerder gepost in dit draadje.
Zie ook http://www.uploadarchief.net/files/download/ltc1052%20test.pdf
Hierin staan 2 bijna identieke schema's getekend die ik beide heb geprobeerd.

Deze schakeling gedraagt zich als een comperator. Normaal zou ik de ingangstrap als spanningsvolger opbouwen. Aangezien ik echter geen ervaring heb met differentiële metingen met een opamp weet ik niet of dit zondemeer kan.

Hi diode,

Dat de schakeling zich gedraagt als comparator klopt,
zo heb jij hem ook ingesteld!

Er is geen feedback en met de openloopgain van de LTC1052 is het nu zo dat als een muis in Engeland een scheet laat de uitgang van jouw schakeling omklapt!
De versterking is typical 10.000000, ja 10 miljoen maal in de lage frequenties.

Met één opamp kan je nooit een diff amp maken met een hoge ingangs impedantie...

Laat nog een ziens wat voor probe het is en hoe deze "normaal" wordt aangesloten op een versterker, ik kon het niet zo snel vinden in dit topic.
Wel veel foto's van je.

Gegroet,
Blackdog

Dat kan zo niet.
De LTC1052 is geen diff. amp.

Hoi Blackdog,

Als enkel kanaals meting gebruik ik het volgende schema:
http://www.uploadarchief.net/files/download/meetcircuit.pdf
Dit werkt op zich prima maar als ik twee van deze circuits opbouw met een gezamenlijke voeding gaat het mis, vandaar dat ik dit topic ben gestart.
Een soort gelijk schema wordt ook gebruikt bij de "grote" jongens zoals Hanna Instruments.

De elektrode die ik gebruik is vergelijkbaar met degene in de volgende link: http://www.jumo.de/products/liquid%20analysis/ph/electrodes/201081/jum…

Ik ben me er van bewust dat de boel zich nu ook als comparator hoort te gedragen maar ik loop vast hoe ik het ding als spanningsvolger kan laten werken. Maar als ik je verhaal goed begrijp heb ik daar minimaal 2 opamps per kanaal voor nodig als ik differentieel wil.

Ps, waar zie jij veel foto's van me? Of bedoel je de scoop beelden?

Edit:
Rbeckers heeft gelijk, ik haal dingen door elkaar en ben het spoor even helemaal bijster.

Terug naar het begin. Het probleem wat ik heb is dat ik bij meerdere metingen in één vloeistof de metingen elkaar beïnvloeden.

De meet afwijking wordt voornamelijk veroorzaakt door de bias stroom is me hier uitgelegd. Dit zou ik kunnen oplossen door differentieel te meten.
Stel dat ik met de LTC1052 een niet differentiële meting maak zoals weergegeven in het schema waar ik hierboven naar link.
Zou de invloed van de bias stroom dan zodanig klein zijn dat ik acceptabele afwijkingen krijg +/- 3mV bijvoorbeeld.
Zo kwam ik bij de LTC1052 terecht.

Moet ik dus perse differentieel gaan meten om de afwijking acceptabel klein te krijgen of kan ik door het gebruik van een opamp met een lage Ibias ook goede resultaten behalen?

Let wel, het is voor hobby gebruik, een uitlezing van de pH op een tiende is nauwkeurig genoeg.