Detectar señales eléctricas de plantas

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Mi hija quiere hacer un experimento de feria de ciencias que implique leer las señales eléctricas en las plantas, pero el costo de un voltímetro múltiple con registro de datos es muy alto. ¿Alguien puede sugerir una configuración por menos de $ 100? ¿Quizás no necesita una configuración tan complicada si prueba una planta a la vez? Pero creo que la frecuencia de muestreo debe ser de al menos 3000 s / seg.

Aquí hay una configuración para un experimento similar: Se usó un multímetro digital PXI-4071 (National Instruments, Austin, TX, EE. UU.) Conectado a electrodos de Ag / AgCl reversibles no polarizables de 2 mm de espesor para registrar los datos digitales. El multímetro digital de alta resolución PXI-4071 brinda mediciones rápidas de voltaje de 10 nV a 1000 V, mediciones de corriente de 1 pA a 3 A y mediciones de resistencia de 10 µΩ a 5 GΩ. A

Actualización: uno de los investigadores en este campo respondió al correo electrónico de mi hija y dijo que podía usar un DMM KEITHLEY. ¿Eso requeriría todavía un amplificador? Los únicos asequibles en ebay (modelos 169, 177, 179) solo tienen una lectura digital, sin interfaz de PC. ¿Supongo que necesita algún tipo de dispositivo de grabación de salida, como un osciloscopio? ¿Qué pasa con un Radio Shack MM con interfaz de PC y amplificador operacional (en una placa de pruebas)?

ACTUALIZACIÓN: terminó usando un multímetro digital RS con interfaz de PC. El software fue fácil de usar y los datos se pudieron guardar en archivos de texto en la computadora. Para cada prueba, el DMM tomó una lectura cada segundo durante 100 segundos (también hay otras opciones). El MM fue configurado para grabar mA. Cloré los hilos de plata de calibre 30 con lejía para los electrodos. Aquellos funcionaron bien, pero quizás podrían haber sido más gruesos y no doblados tanto. El DMM midió una reacción fuerte de la planta cuando fue estresada con calor alto (cable de latón unido a la pluma de latón aplicada) durante 5 segundos. El voltaje de línea de base pareció variar mucho de un día a otro (más de 20 días), pero creo que eso se debe a que el electrodo tocaba una hoja diferente o parte de una hoja cada día. La próxima vez, debe estar en el mismo lugar para cada planta durante todos los días. Gracias por el consejo de todos!

    
pregunta Catherine Gruber

5 respuestas

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Si se necesitan 3000 muestras por segundo, sugeriría que el registrador de datos se construya en algún ATMega con DAC incorporado y varios canales analógicos. A través del UART, esta configuración se conectará a una PC simple.

La parte difícil es construir el amplificador preciso de mV para las sondas de iones. Este amplificador tiene que tener una impedancia muy alta, con alta ganancia y probablemente con entrada diferencial. Pero hay opamps baratos y precisos en estos días, por lo que no es un gran problema en mi humilde opinión. Al menos $ 100 debería ser más que suficiente.

No puedo señalarle la referencia exacta para esta parte analógica del proyecto, pero tengo algunos recuerdos de que vi algo similar en el gran libro "El arte de la electrónica". Busca allí algunos esquemas.

    
respondido por el johnfound
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Iría con alguna solución DAQ de bajo costo como enlace o enlace (tampoco lo he usado, pero ambos se ven bien, esto es simple) o cualquier hardware / software de osciloscopio USB paquete.

Necesitará un preamplificador para los electrodos de Ag / AgCl, que se puede construir con un amplificador de instrumentación como el AD623, con un circuito completo de aproximadamente $ 20.

Como alternativa, enlace tiene un montón de kits pequeños con amplificadores de ganancia bastante alta para biopotenciales, y algunos de ellos pueden ser adaptables para tus propósitos.

3KHz suena alto.

Si pudiera ser un poco más exacto sobre qué respuestas le gustaría medir, podría ser un poco más útil. Anímela a construir el experimento para abordar una hipótesis que pueda responder.

    
respondido por el Scott Seidman
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Un osciloscopio DSO-nano o similar podría ser mejor para el dinero, permitiría la visualización de formas de onda (un alcance CRT antiguo barato por $ 20 más una cámara digital es otro método).

TBH No sabía que las plantas emitieran señales eléctricas, es probable que tenga dificultades para demostrar que es la planta y no solo la EMC extraviada y la planta que actúa como antena.

    
respondido por el John U
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Me resulta muy difícil creer que se necesitan 3000 muestras por segundo. Los procesos de células humanas son del orden de 10 a 100 de Hz, nos movemos mucho más rápido y tenemos un poco más de capacidad de procesamiento / respuesta que las plantas. Me sorprendería si necesitas algo más rápido que unos pocos Hz. Como caso de prueba, creo que una trampa para moscas Venus es una de las plantas que se mueve más rápido y se mueven lentamente (sí, hay vainas de semillas que estallan en Km / Hr pero que son energía almacenada).

Hay una razón por la que este eqt es costoso, es muy difícil detectar señales pequeñas. Hay amplificadores de instrumentación de grado electrométrico disponible, pero incluso el uso de estos dispositivos es muy complicado, ya que las corrientes de fuga en la superficie del material que se está usando pueden causar señales notables. Tener un ancho de banda / velocidad menor será clave para reducir el ruido en cualquier circuito que se presente.

Irónicamente, la forma menos costosa de ensamblar este circuito será la mejor (es decir, fallo de funcionamiento), ya que no querrá construir esto en una placa de perfilado o proto board, las corrientes de fuga serán demasiado altas.

Probablemente hay amplificadores de instrumentación que también tienen grado de electrómetro. Notaré que muchos de los dispositivos en www.analog.com que eran los dispositivos "ir a" ahora están obsoletos. También tenga en cuenta que muchos fabricantes probarán dispositivos de forma gratuita, especialmente para proyectos infantiles y científicos ...

Ahora, esto solo te lleva a una señal de búfer y amplificada que luego debes introducir en el dominio digital, pero observo que otros ya te han dado pistas.

    
respondido por el placeholder
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Necesita una impedancia de al menos 10 gigaohms, es decir, más alta que la impedancia de la planta. Los instrumentos de Texas hacen una buena operación por unos 5 dólares para este fin. De lo contrario, la corriente le resultará más fácil ingresar a su equipo de medición que continuar su camino. a través de la planta. . 100 muestras por segundo es suficiente, si crees que un potencial de acción dura unos 30 ms. Lea la segunda parte de este artículo: una guía para artistas sobre electrofisiología de plantas enlace - y háganoslo saber ¡Cómo va!

    
respondido por el Augustine Leudar

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