Электроника для гидропоники

Очумелые ручки гидропонщиков. Чудесные и гениальные вещи, сделанные своими руками.
Ответить
leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 05 мар 2013, 22:31

До мегагерца можно без осциллографа. Попробуйте, хоть что-то :) На макетке осцилограф выдаст достоверную полосу в 100 кГц не более, смысла его использовать нету.

Lexatagan
Интересующийся
Сообщения: 36
Зарегистрирован: 26 фев 2013, 22:05

Электроника для гидропоники

Сообщение Lexatagan » 05 мар 2013, 22:58

leha2000 писал(а):До мегагерца можно без осциллографа. Попробуйте, хоть что-то :) На макетке осцилограф выдаст достоверную полосу в 100 кГц не более, смысла его использовать нету.
Короче могу провести на неделе следующий опыт: взять пару электродов, опустить в раствор, подать на один меандр разных частот, другой подключить к АЦП микроконтроллера. Снять осциллограммы. Частота семплирования до 5 МГц. В качестве раствора - поваренная соль. Есть смысл? Что то более сложное только позже.

leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 06 мар 2013, 00:33

Нужно еще резистор. Какой будет зависеть от концентрации. Завтра скажу точнее. Сейчас уже голова не варит совсем :(
Более 1 г/л не имеет смысл. Хлорид натрия подойдет конечно, но еще кислоту хотелосьбы, хотябы уксусную, но лучше серную или азотную.

Lexatagan
Интересующийся
Сообщения: 36
Зарегистрирован: 26 фев 2013, 22:05

Электроника для гидропоники

Сообщение Lexatagan » 06 мар 2013, 22:50

Провел сегодня опыт. Но провел не правильно. Поставил последовательно с парой электродов резистор. Подбирал разные, пока АЦП не перестал перегружаться. Это было 10 кОм. Кропотливо снял несколько осциллограмм с разными меандрами, добавил соль и повторил. Практически ни чего не поменялось. Амплитуда сигнала монотонно убывала с ростом частоты, что подтверждало мои предположения. Но потом я предположил, что 10 кОм резистора очень много по сравнению с сопротивлением электродов с раствором. Замкнул электроды и повторил опыт. Получил почти то же самое... Похоже, что я снимал АЧХ самого АЦП с резистором. В следующий раз буду составлять делитель напряжения из раствора и резистора небольшого сопротивления.

Radist
Гидропонщик
Сообщения: 591
Зарегистрирован: 14 мар 2012, 10:50
Откуда: Украина, г.Умань

Электроника для гидропоники

Сообщение Radist » 07 мар 2013, 08:32

Запитайте электроды от источника тока без всяких резисторов и меряйте величину (напряжение_эл - Uоп). Поскольку напряжение будет маленьким, поставте ОУ. Попробуйте сначала на постоянке, поскольку всё равно, при переменке (на ВЧ и подавно) придется выпрямлять получ. на электродах напряжение. Выпрямление, ессно, (это не 50Гц выпрямить) - скорее даже не выпрямление а детектирование. Посмотрите для затравки схемы электронных ВЧ вольтметров: у всех сначала ВЧ усиливавется/ослабляется, детектируется, затем измеряется постоянка обычным АЦП.

leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 07 мар 2013, 12:55

Lexatagan писал(а):Провел сегодня опыт. Но провел не правильно. Поставил последовательно с парой электродов резистор. Подбирал разные, пока АЦП не перестал перегружаться. Это было 10 кОм. Кропотливо снял несколько осциллограмм с разными меандрами, добавил соль и повторил. Практически ни чего не поменялось. Амплитуда сигнала монотонно убывала с ростом частоты, что подтверждало мои предположения. Но потом я предположил, что 10 кОм резистора очень много по сравнению с сопротивлением электродов с раствором. Замкнул электроды и повторил опыт. Получил почти то же самое... Похоже, что я снимал АЧХ самого АЦП с резистором. В следующий раз буду составлять делитель напряжения из раствора и резистора небольшого сопротивления.
Резистор надо вешать на землю! Просто ставить 10к последовательно нет смысла, т.к. входное сопротивление АЦП порядка 100 Мом. Поэтому 10к - просто проводник :-)
Т.е. схема такая: рисовать неохота. Генератор (таймер) подключаеся с к электроду, к другому подключается АЦП и резистор (пусть 10к, хотя скорее всего придется больше). Другим концом резистор вешается на землю!! Это обязательно!
Резистор подбирать таким образом, чтобы на минимальной частоте сигнал был близок к максимальному.

leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 07 мар 2013, 16:59

Lexatagan писал(а):Кропотливо снял несколько осциллограмм с разными меандрами,
Осциллограммы - не лучший способ для измерения. Лучше ставить детектор огибающей. Измерения будут точнее. После электродов поставьте быстродействующий диод (типа bav70 bav99 ну или кд512, кд514, 1n4148, если выводные) затем конденсатор и резистор на землю (в параллель к АЦП). И это напряжение измеряйте.
Lexatagan писал(а):Замкнул электроды и повторил опыт. Получил почти то же самое... Похоже, что я снимал АЧХ самого АЦП с резистором. В следующий раз буду составлять делитель напряжения из раствора и резистора небольшого сопротивления.
Очень плохо. Результат интерпретируете правильно :-)
Чтобы исключить АЧХ АЦП необходимо ставить ДЕТЕКТОР.
Снять АЧХ детектора и проводов (с замкнутыми набитой фольгой!!! электродами) очень хорошая мысль - следовательно с этого необходимо начинать (будет отправной точкой).
Затем вода дистилированная, затем вода дистилированная + соль.
Затем вода дистилированная, затем вода дистилированная + уксус.

Удачи.

Lexatagan
Интересующийся
Сообщения: 36
Зарегистрирован: 26 фев 2013, 22:05

Электроника для гидропоники

Сообщение Lexatagan » 07 мар 2013, 18:26

1. Паяльника нет и набор деталей ограничивается пакетиком конденсаторов и резисторов, надерганных из телевизора. Так что детекторы и прочие генераторы тока отпадают. Тем более мерить сопротивление раствора на постоянном токе нет смысла. И так понятно, что при добавлении соли оно падает.
2. Входное сопротивление АЦП далеко не 100 МОм. По моим оценкам оно составляет порядка 80 кОм на постоянке и падает с частотой.
3. В качестве контактов используется пара проводов длиной около 4 см, на расстоянии около 0.5 см. По моим оценкам сопротивление получается порядка 10 Ом (раствор - бутилированная питьевая вода).
Итак установка: меандр (0 - 3.3В) подается на последовательно подключенные раствор и резистор 10 Ом. Раствор со стороны земли. АЦП к средней точке. Кстати, при добавлении уксуса или соли выделяется газ на контактах. На рисунке 1 показаны осциллограммы входного меандра (красный) и сигнал в средней точке (зеленый), частота меандра 40 КГц. Переделал ПО под автоматическое измерение АЧХ (если можно так сказать, учитывая, что тестовый сигнал почти прямоугольный). Программа в цикле увеличивает частоту меандра на 200 Гц и вычисляет амплитуду меандра (раз в 100 мс) и строит точку на графике. На рисунке 2 - питьевая вода, на рисунке 3 - вода с уксусом. По горизонтали 10 кГц/дел.
Вложения
Pics.rar
(73.81 КБ) 159 скачиваний

leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 07 мар 2013, 19:59

Lexatagan писал(а): 2. Входное сопротивление АЦП далеко не 100 МОм. По моим оценкам оно составляет порядка 80 кОм на постоянке и падает с частотой.
Виноват, действительно всего 50 кОм, согласно даташиту.
Lexatagan писал(а):3. В качестве контактов используется пара проводов длиной около 4 см, на расстоянии около 0.5 см.
Это плохо. Нестабильность зазора от опыта к опыту и посреди опыта + сильно влияет положение в емкости с раствором.
Lexatagan писал(а): (раствор - бутилированная питьевая вода).
Так неподойдет, т.к. состав воды неизвестен :-( Там может быть всё что угодно, в любом количестве.
Lexatagan писал(а):Итак установка: меандр (0 - 3.3В) подается на последовательно подключенные раствор и резистор 10 Ом. Раствор со стороны земли. АЦП к средней точке.
Менять местами раствор и резистор.
Lexatagan писал(а):Кстати, при добавлении уксуса или соли выделяется газ на контактах.
Значит в воде присутствует HCO3-, в результате добавления уксуса угольная кислота распадается на воду и углекислый газ.
Lexatagan писал(а): На рисунке 2 - питьевая вода, на рисунке 3 - вода с уксусом. По горизонтали 10 кГц/дел.
Не показательно однако. И это предсказуемо... :-(
Шумы больше сигнала. Нужно менять методику измерений или состав установки.

Lexatagan
Интересующийся
Сообщения: 36
Зарегистрирован: 26 фев 2013, 22:05

Электроника для гидропоники

Сообщение Lexatagan » 07 мар 2013, 20:29

leha2000 писал(а): Это плохо. Нестабильность зазора от опыта к опыту и посреди опыта + сильно влияет положение в емкости с раствором.
Провода прикручены к деревянным палочкам сверху и снизу. Получается рамка, не дающая расходиться проводам.
lexa2000 писал(а):Так неподойдет, т.к. состав воды неизвестен :-( Там может быть всё что угодно, в любом количестве.
Да, все что угодно. То что было на кухне.
leha2000 писал(а):Менять местами раствор и резистор.
А что это даст?
leha2000 писал(а):Шумы больше сигнала. Нужно менять методику измерений или состав установки.
Где шумы больше сигнала? По моему довольно показательно получилось. При добавлении уксусной кислоты увеличивается проводимость. Во всей полосе частот (0-180 кГц) одинаково. С солью не повторял, но думаю результаты аналогичные будут. Кстати Вы заметили, что меандр в средней точке имеет горизонтальную подставку? Видимо раствор с контактами работает как батарейка во время нуля меандра. А что будет если подать двуполярный сигнал?

leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 07 мар 2013, 23:30

Lexatagan писал(а):Провода прикручены к деревянным палочкам сверху и снизу. Получается рамка, не дающая расходиться проводам.
Всё равно плохо. Другие аргумент :-) Поверхность проводов мала + неизвестно какая, формы токов растворе также не известно какие, но примерно напоминают эпюры электрического поля между 2-мя проводами с разными потенциалами. Но это если неограничено пространство. Ну да ладно это не самое страшное для "относительных" измерений.
Теперь самое страшное.
При протекании тока раствор подвергается электролизу, т.е. вблизи электродов изменяется состав раствора. При малой поверхности электродов плотность тока приповерхностного слоя велика, поэтому состав раствора электролиз протекает быстрее и состав пограничного слоя меняется.
Ну и кроме того чтобы хоть чего-нибудь намерять приходиться увеличивать концентрацию раствора, а это неправильно, т.к. от концентрации сильно зависят его свойства. И вдобавок скорость электролиза еще более усиливается.
Lexatagan писал(а):А что это даст?
Ну вобщем разве что только наглядность. Всё остальное пересчитывается. Т.е. если сложно, то можно и так оставить.
Lexatagan писал(а):
leha2000 писал(а):Шумы больше сигнала. Нужно менять методику измерений или состав установки.
Где шумы больше сигнала? По моему довольно показательно получилось. При добавлении уксусной кислоты увеличивается проводимость. Во всей полосе частот (0-180 кГц) одинаково. С солью не повторял, но думаю результаты аналогичные будут. Кстати Вы заметили, что меандр в средней точке имеет горизонтальную подставку? Видимо раствор с контактами работает как батарейка во время нуля меандра. А что будет если подать двуполярный сигнал?
Может быть для Вас показательно. Для меня нет.
Нету ни осей ни нуля, ни одной шкалы.
2.jpg
3.jpg
Тонкая линия с небольшим подъемом вначале, говорящем об увеличении сопротивления раствора, и прыгающими туда сюда точками посередине.
Почему они кстати прыгают? С моей точки зрения прыгать не должны. Там ведь ни один разряд прыгает и даже не 2. Это я и назвал шумом.
Т.е. либо проблема в электродах, либо в обработке, что скорее всего.

Lexatagan
Интересующийся
Сообщения: 36
Зарегистрирован: 26 фев 2013, 22:05

Электроника для гидропоники

Сообщение Lexatagan » 08 мар 2013, 13:32

leha2000 писал(а): При протекании тока раствор подвергается электролизу, т.е. вблизи электродов изменяется состав раствора.
По электролизу согласен. Но даже в таком случае сопротивление составляет единицы-десятки Ом. Если поставить электроды с большей площадью, то сопротивление еще уменьшится и тогда придется либо увеличивать напряжение (опять электролиз), либо применять ОУ. Но я и сам вижу, что результаты зависят от амплитуды входного напряжения, его постоянной составляющей, чего быть явно не должно.
leha2000 писал(а):Тонкая линия с небольшим подъемом вначале, говорящем об увеличении сопротивления раствора, и прыгающими туда сюда точками посередине.
Почему они кстати прыгают? С моей точки зрения прыгать не должны. Там ведь ни один разряд прыгает и даже не 2. Это я и назвал шумом.
Т.е. либо проблема в электродах, либо в обработке, что скорее всего.
Действительно, несколько разрядов прыгает. Наверняка ошибка, можно не учитывать.
Программа полностью основана на программе осциллографа, которую я делал раньше. Это позволило быстро написать ПО измерения АЧХ, но есть и ограничения, связанные с этим. Берется 1000 измерений АЦП (12 бит) с периодом 1 мкс. Вся серия закидывается на комп, там отбрасывается 4 последних бита и среди примерно 600 точек посредине серии ищется максимум и минимум. Разница - это амплитуда, отображаемая на графике АЧХ. Первые штук пять точек графика точно не правильные. Целый период меандра не попал в окно анализируемых отсчетов, соответственно измерена не амплитуда, а неизвестно что. Далее идет пологий спад. Это скорее всего связано с электролизом. Ну а выбросы на горизонтальном участке скорее всего шум, помехи.
Со стрелочками я поленился, конечно. На АЧХ: нижний левый угол - ноль, верхний левый - 3.3 В, нижний правый - 180 кГц. На осциллограмме меандра: нижний левый угол - ноль, верхний левый - 3.3 В, нижний правый - 900 мкс.
В целом косяки конечно есть, но их устранение вряд ли изменит выводы. Нужно шире полосу частот.

leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 08 мар 2013, 13:53

Lexatagan писал(а):Но даже в таком случае сопротивление составляет единицы-десятки Ом.
Это очень концентрированный раствор. Нормальный гидропонный раствор имеет ЕС порядка 2-3 мСм/см, т.е. это килоомы, при таких тонких электродах это еще больше. Если мерять значительно более концентрированный, то это не самая лучшая мысль, потому как меняются свойства раствора.
Lexatagan писал(а):Если поставить электроды с большей площадью, то сопротивление еще уменьшится и тогда придется либо увеличивать напряжение (опять электролиз), либо применять ОУ.
Можно будет просто поменять резистор и электроды местами, как я предлагал ранее.
Lexatagan писал(а): Но я и сам вижу, что результаты зависят от амплитуды входного напряжения, его постоянной составляющей, чего быть явно не должно.

Да я вот тут неучел одну вещь. Прошу прощения...
Постоянной составляющей быть недолжно :-( Нужна разделительная емкость.
Lexatagan писал(а):Действительно, несколько разрядов прыгает. Наверняка ошибка, можно не учитывать.
Уж очень большая ошибка, чтобы её не учитывать.
Lexatagan писал(а):Программа полностью основана на программе осциллографа, которую я делал раньше. Это позволило быстро написать ПО измерения АЧХ, но есть и ограничения, связанные с этим. Берется 1000 измерений АЦП (12 бит) с периодом 1 мкс. Вся серия закидывается на комп, там отбрасывается 4 последних бита и среди примерно 600 точек посредине серии ищется максимум и минимум. Разница - это амплитуда, отображаемая на графике АЧХ. Первые штук пять точек графика точно не правильные. Целый период меандра не попал в окно анализируемых отсчетов, соответственно измерена не амплитуда, а неизвестно что. Далее идет пологий спад. Это скорее всего связано с электролизом. Ну а выбросы на горизонтальном участке скорее всего шум, помехи.
Со стрелочками я поленился, конечно. На АЧХ: нижний левый угол - ноль, верхний левый - 3.3 В, нижний правый - 180 кГц. На осциллограмме меандра: нижний левый угол - ноль, верхний левый - 3.3 В, нижний правый - 900 мкс.
Почему и говорил про амплитудный детектор. Многое можно было исправить. Можно конечно делать его программно с помощью усреднения, однако аппаратный не только проще, но и лучше.
Может всёже в старом телевизоре можно найти 1 быстродействующий диод?
Lexatagan писал(а):В целом косяки конечно есть, но их устранение вряд ли изменит выводы. Нужно шире полосу частот.
Вобщем насчет полосы абсолютно согласен, но устранение косяков необходимо для уверенности, что мы меряем именно то, что хотим мерять, а не чего придется. Посему их конечно исправлять нужно.

Lexatagan
Интересующийся
Сообщения: 36
Зарегистрирован: 26 фев 2013, 22:05

Электроника для гидропоники

Сообщение Lexatagan » 08 мар 2013, 15:47

leha2000 писал(а): Это очень концентрированный раствор.
Вовсе нет, это нормальная питьевая вода. Сопротивление - десятки Ом. Я и сам думал больше должно быть. Уксусную кислоту (9%) я добавлял около 1 гр на стакан. Менять местами смысла нет. Сопротивление и раствора и резистора должно быть одного порядка.
leha2000 писал(а): Почему и говорил про амплитудный детектор.
Нашел я диод и разделительный конденсатор. Паяльника нет, соединял проводами с разъемами. Установка с детектором получилась громоздкой и ненадежной. И работала не правильно. Попытаюсь нормально спаять по приезду, но это будет позже.
Вообще на фоне измерения АЧХ меандром все остальные косяки - просто мелочь.
За это сообщение автора Lexatagan поблагодарил:
leha2000
Рейтинг: 2.78%
 

leha2000
Grow Team
Сообщения: 2386
Зарегистрирован: 28 май 2012, 23:22

Электроника для гидропоники

Сообщение leha2000 » 08 мар 2013, 23:30

Lexatagan писал(а):Менять местами смысла нет. Сопротивление и раствора и резистора должно быть одного порядка.
Да это очень верное замечание
:co_ol:
Lexatagan писал(а): Паяльника нет, соединял проводами с разъемами. Установка с детектором получилась громоздкой и ненадежной.
Почему-то меня это нисколечки не удивляет :-)
Lexatagan писал(а):Вообще на фоне измерения АЧХ меандром все остальные косяки - просто мелочь.
Вы поймите, мы меряем не АЧХ. Мы меряем электропроводность. Или сопротивление.
Это разные вещи. Электропроводность допустимо измерять меандром. Кроме того при наличии некоторой обработки возможно даже измерение полного сопротивления (т.е. получения активной и реактивной составляющей). Вобщем смею заверить, что никаких проблем здесь нету. И это всё вполне допустимо.

Ответить

Вернуться в «Очумелые ручки»