Soy ing. quimica. pero poca experiencia en electrónica.
Me gustaría conectar una sonda de pH con un AD620A, la PCB original que venía con la sonda de pH se dañó debido a una fuga de corriente en la solución.
Hice el siguiente circuito en especias y en protoboard.
Una sonda de pH tiene una alta impedancia (>10 Mohm), el AD620A me parece adecuado para esta aplicación con su baja corriente de polarización. ¿Es eso correcto?
La sonda de pH tiene un rango de -200mV a +200mV, un poco menos rango de pH4 a 10.
+Vs = +8.46V
-Vs = -8.33V
+IN = sonda de pH positiva
-IN = sonda de pH a tierra, conectada a GND y pin Vref de AD620A.
El voltaje de salida debe estar centrado en 0V como se ve en la captura de pantalla, pero en realidad leo lo siguiente:
ganancia 4,4 K
pH10: salida = 0,82 V (debe estar cerca de -2,0 V)
pH7: salida = 2,51 V (debe estar cerca de 0 V)
pH4: salida = 4,92 V (debe estar cerca de +2,5 V)
(R²=0,99 para ajuste lineal , las lecturas son estables)
En esta configuración podría alimentar mi ADC, ¿la compensación de CC aumentaría o disminuiría con el tiempo o con diferentes fuentes de alimentación? La linealidad es lo suficientemente buena para mi aplicación.
ganancia 3K
pH10: 0,93
pH7: 3,47
pH4: 6,87
La salida nunca es negativa. También verifiqué mi voltaje negativo -Vs directamente en el pin AD620. Traté de poner resistencias de 1M y 3M en las entradas con tierra, pero parece que no es lo suficientemente alto o no es la buena dirección.
¿Qué debo hacer para restaurar la compensación de CC a cero? ¿Debo aplicar voltaje negativo en Vref?
La compensación de CC es de aproximadamente +2,5 V con una ganancia de 4,4 K.
En realidad, la corriente de polarización de 1 nA del AD620 es bastante alta para esta aplicación. La sonda puede ser 100-1000M resistencia de salida Con su ganancia de 12.2, el desplazamiento referido a la salida con una resistencia de sonda de 200M sería aproximadamente lo que está viendo con una corriente de polarización de 1nA.
Normalmente usaríamos un amplificador de corriente de polarización de entrada baja para esta aplicación, pA o decenas de fA, no nA. La corriente de polarización no será estable con la temperatura y creo que la resistencia de la fuente variará con las condiciones de la sonda, por lo que realmente no desea intentar anularla ciegamente.
Seleccione un amplificador operacional más apropiado (pista: no necesita ni desea un amplificador de instrumentación en esta aplicación).
Si desea reducir la corriente de polarización de entrada, cambie AD620 1nA a AD8220 3pA @ 25'C
1nA * 1Megohm * 3k de ganancia = compensación de 3V y carga significativa con 1M afecta el error de ganancia o 1% de sensibilidad en la sonda de 100M
3pA * 100 Megohm * 3k de ganancia = 0,9 V que se puede compensar con una sensibilidad mucho mejor.
Aunque sus números en el interior necesitan una explicación. (no estándar)
Su respuesta de sondeo debería ser;
PH mV Gain
-- --- 10x with 100M input imepdance. ESD protected
4 177 mV 1.77V
7 0 0
10 -177 mV -1.77V
Esto puede requerir una solución mejor que la que solicitó.
Simplemente lea las especificaciones del sensor; La resistencia de la Membrana Sensible:
Esto requiere una limpieza impecable a bordo para lograr una impedancia tan alta, incluso si INA es de 1pA y será muy sensible a ESD, por lo que se necesitan series R para limitar la corriente de ESD.
Este era el esquema de las placas que ya no están en la cadena de suministro. Probablemente habrán hecho cambios para mejorarlo.
Logré obtener resultados decentes usando un opAmp LMC662CN ( sesgo de entrada 2fA ). Tiene una ganancia unitaria, por lo que la salida irá de -200 a +200 mV o un poco menos para el rango de pH 4-10.
Usé +Vs=8.46V y -Vs=-8.33V (chip LT1054 con las tapas adecuadas). Mi referencia es la tierra del circuito. Unos 104 cap (0.1uF) en +Vs y -Vs cerca del opAmp.
Ahora mis lecturas son: pH7 = 0 mV ph4 = 187 mV pH10 = -144 mV (debería ser menos, pero compraré una nueva solución de tampón 10 para verificar) editar: es más probable que mi pH10 sea una solución de pH9.2, eso sería perfecto adaptar.
No planeo agregar una amplificación de segunda etapa ya que mi ADC de 16 bits puede funcionar en un rango de +/- 512 mV. (Aunque creo que el AD620A estaría bien para hacer una amplificación de segunda etapa).
Editar: use un paso bajo RC antes del ADC.
analogsystemsrf
Tony Estuardo EE75
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