problema del bucle de tierra del sensor de pH por igual

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Experimenté lo mismo que se describe en esta pregunta : Se utiliza un AD8603 como seguidor de voltaje para amplificar la señal del sensor de pH a un microcontrolador. Dado que este opamp tiene un solo suministro y por lo tanto no puede generar un voltaje negativo, el sensor de pH está conectado entre una referencia de 600 mV y la entrada no inversora AD8603 (con una resistencia de 1 M en serie, como se describe en una nota de aplicación de Analog Devices).

Para la fuente de alimentación, utilicé módulos de fuente de alimentación de modo conmutado vigortronix que aceptan 230 VCA como entrada y 5 V para la salida.

Todo funciona como se espera, excepto cuando el sensor de pH entra en contacto con el líquido que se medirá en un entorno de producción real, la salida de AD8603 se ajusta a su voltaje de suministro. El líquido (en su mayor parte solo agua) corre a través de bombas de metal que están conectadas a tierra, por lo que el potencial del líquido es casi el mismo que el potencial de tierra que yo diría.

Pude reproducir este comportamiento en mi escritorio al sostener un cable conectado a tierra en el vidrio con el líquido de prueba (pH buffer 7.0).

Reemplacé el módulo vigortronix con una fuente de alimentación lineal simple: transformador, rectificador, condensadores de búfer y regulador de voltaje de 5V y el problema casi desapareció. Digo casi, ya que veo una pequeña fluctuación (0.1 pH como máximo) en el pH medido cuando sostengo el cable conectado a tierra en el líquido, pero no estoy seguro de si el cable lo causa.

No entiendo lo que está pasando aquí. Este circuito no tiene conexión a tierra, está completamente flotando. No puedo conectar la tierra a la tierra del circuito, ya que eso provocaría un cortocircuito en la tensión de referencia (el electrodo del sensor de pH está conectado a tierra a través del líquido). Pero incluso si ese no fuera el caso, conectar tierra a tierra introducirá el bucle de tierra.

¿Qué hacen las fuentes de alimentación de conmutación que pueden causar este comportamiento?

    
pregunta user1256759

2 respuestas

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Muchos SMPS (principalmente aquellos sin una carcasa con conexión a tierra) utilizan un capacitor en Y para llevar la salida a un nivel de voltaje definido. Esto se hace para evitar varios problemas asociados con un terreno flotante en la salida.

¿Qué significa eso aquí? Efectivamente, un divisor de voltaje se construye a partir de dos pequeños condensadores en el lado primario. Sus extremos están conectados para vivir y neutral. Esto significa que la mitad de ese divisor tiene el mismo potencial, independientemente de la orientación en la que coloque el enchufe en el tomacorriente de pared. Tiene la mitad de la tensión de red sobre neutro. Este nodo se conecta entonces a la tierra del lado secundario. De esta manera, la salida a tierra y el positivo obtienen un potencial bien definido en relación con la tierra y en relación con el circuito primario. Esto ayuda a evitar la ruptura del aislamiento en los optoacopladores de retroalimentación, por ejemplo, debido a la acumulación de ESD.

Pero esto lleva a la incómoda situación de que no puede construir circuitos que puedan tocar tierra sin medidas adicionales, ya que si lo hace, una corriente de CA fluirá desde la corriente en el condensador superior del divisor a través de la parte secundaria del SMPS y su Circuitos conectados a tierra.

Por lo general, esta corriente (debido al código de seguridad, se limita a 0.7 mA mediante la selección de los condensadores Y adecuados) es suficiente para convertir todas las mediciones sensibles en basura. Esto es similar a tocar el piano mientras tus pequeños enanos golpean tus dedos constantemente con mazos de cobre parados en tu teclado.

De hecho, si observa la hoja de datos de 1W vigortronix SMPS, encontrará una „corriente de fuga“ de 0.1 mA. Lo más probable es que esta sea la fuente de sus dolores de cabeza.

Puede intentar conectar a tierra el circuito secundario del SMPS, pero tenga en cuenta que esto puede violar algún código, dependiendo del diseño de todo su dispositivo. También puede haber algunos SMPS por ahí sin un condensador como este.

    
respondido por el Ariser
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Fase clave aquí: fuente de alimentación de modo conmutado. Apuesto a que tienes un problema de radiofrecuencia. Su fuente de alimentación apesta y está conduciendo RF a su PCB y eso hace que su sensor funcione como una antena. Y la vía de RF es aún mejor cuando se pega el sensor en el agua. Los problemas de RF son raros, no es una ciencia, ya que si su frecuencia realmente alta es superior a 100MHz, medirlo incluso con una sonda de osciloscopio o mover un cable puede cambiar la ruta preferida para la señal.

Coloque un voltímetro entre el sensor y el agua, haga esto para el modo DC y AC, también verifique todo con un osciloscopio. Si tiene un analizador de espectro con una varita de campo cercano, eso también sería genial.

¿Qué puedes hacer? Asegúrate de aislar tu electrónica analógica de cosas malas. Use protectores, ferritas y filtros de paso bajo para mantener las señales fuera del sensor que no desea. Siga las buenas prácticas de PCB. Incluso el muestreo digital del ADC puede cambiar su señal.

Si no es un problema de RF, es un problema de bucle a tierra, y por tierra estamos hablando de corrientes muy pequeñas, como pA de corriente, como el tipo que captará su amplificador. Hay pA de corriente que fluyen por todas partes. Dudo que este sea el problema pero hay algo en que pensar

    
respondido por el laptop2d

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