[参考译文] 导电性电路设计

Dharmesh，

Google提供了一个很好的答案。
'可使用欧姆定律(V = R x I)计算溶液(R)的电阻。 电导(G)定义为两个电极之间溶液的电阻(R)的倒数。 电导率计实际上测量电导率，并显示转换为电导率的读数。"

如果电极上的电压升高或降低，则电流将以相同的比率变化(如果电导保持不变)。
预期测量的电流范围是多少？

Ron先生

感谢您的回复

关于电流范围，当我测量基于土壤和水的解决方案时，我的目标是尽可能保持低电流，以节省电池电量。

根据我所了解的需要安培的原因是什么？但是如果我生成正弦波并输出到电极，然后当我收到信号时，将其转换回直流电以计算EC电平，会发生什么情况。

我的目标是制造一个能够产生高达5ec的EC读数的仪表。

Dharmesh，

读数后，我看到1 EC = 1 us或1微安/伏。 因此6EC应为6 uA/V或167k欧姆。

这是一个可以读取6EC和一些余量的电路。

让H =单个+3.3V电源的1/2。 无需双电源。

输出电压= H +/- H * EC * R4 / 1e6或在本例中为1.65V +/- 1.65V * EC * 0.14

运算放大器应该有一个断路引脚，以便在不测量时节省电量。 GPIO (通用输入/输出)为高Z

测量SET GPIO HIGH (设置GPIO高)时，测量VOUT，然后在相同时间内设置GPIO LOW (低GPIO)，然后再次测量。

这将满足交流(方波)输入信号的要求。 1k电阻器有助于ESD保护。

尊敬的Ron

感谢您的回复

有几个问题，所以我进一步了解了设计。

1. 您提到H需要为1.65V，我们是否需要设置电源3.3V LDO是否变为+-1.65V？

2. 停机引脚不是问题，如果IC没有它，我总是可以添加一个负载开关。

3. 如果正确，运算放大器将输出电压，因此我需要在UC上设置ADC。

4. 您提到：“测量设置GPIO高电平时，先测量VOUT，然后将GPIO设置为低电平，时间相同，然后再次测量。” 为什么？

5. 关于我的交流信号，我正在考虑使用PWM信号，让它通过低通滤波器。 根据我的理解，探头必须有交流信号，是否需要+-1.65V？

此外，还应安装温度传感器，因为EC也受温度影响。

Dharmesh，

a1) R1和R2自动设定1.65V电压。
A2)是的，这是一个好的解决方案。
A3)是的，需要ADC。
A4)如果使用直流电压，则一个探头的腐蚀速度比另一个探头快得多。 对每个探头电压极性使用相同的时间将使探头磨损更慢，更均匀。
A5)"输入"探头自我偏置为1.65V (1/2 VCC)输出探头应在0V至3.3V (零至VCC)之间变化。 你可以做出一个正弦波，但我认为这是没有必要的。
A6)正如我昨天读到的(这意味着我不是土壤属性的专家)，需要进行温度校正。 是的。

尊敬的Ron

感谢你的所有帮助。

只想在制作Proto PCB之前澄清几件事。

1) 您提到了输入和输出探头。

“输入”探头自我偏置为1.65V (1/2 VCC)输出探头应在0V至3.3V之间变化(零至VCC)。 你可以做出一个正弦波，但我认为这是没有必要的。 "

根据张贴的示意图，GPIO引脚不是连接到输入探头的，其范围从0到3.3V不等，而输出引脚连接到自动偏置的AMP。

2) 关于探头腐蚀，根据我的理解，可以避免使用交流信号而不是直流电。 如果我们可以创建交流信号并使用简单的二极管电路来实现交流-直流？

3) 167K是否为探针之间的实际电阻器或土壤图示中所示的电阻器？

1)我的文本中有'in (输入)'和'out (输出)'两个字互换。
2)您可以这样做。
3)土壤表示法

尊敬的Ron

谢谢

我想我将从我的原型印刷电路板设计开始，我觉得我的探针可以使用导电金属，如无金属钢探针，使用寿命长。

关于交流信号也是负的，我认为我的放大器也必须有负电源输入？

在此阶段，我将尝试所有变化，以获得最佳解决方案。但是，希望使用方波的优质钢探针将证明是良好的。

谢谢

Dharmesh，

探头之间的电压将为交流电。 它是交流电压，峰值为+1/2 VCC和-1/2 VCC。
电路接地不直接连接至接地或探针。 因此，探针将是相互相对的交流电压和相对于系统接地的单极电压。

谢谢

将在本周制作PCB。

我想算出一个约20千赫的方波，这是理想的吗？

电流的电压输出，我说它将是最大的3.3V是正确的吗？

谢谢

Dharmesh，

我不喜欢频率，也不知道探头使用寿命的影响。
在某些极低频率的探头寿命可能会受到影响。 在非常高的频率下，运算放大器将无法跟踪信号。

安培输出不会超过运算放大器的供电电压。

谢谢

我想在5Khz到40kHz之间，这是高还是低？

Dharmesh，

40kHz是25us周期时间，即每平方波时钟边缘12.5us。 如果高导电性土壤的输出需要改变3V，则输出需要3us才能达到新的水平，加上一小段时间才能稳定下来。 因此，这应该是有效的。
在我看来，5kHz的速度并不太慢，因为电流在一个方向流动仅为0.2ms，然后再切换另一个方向。

谢谢！

对不起， 我的频率实际上是43.369Khz。

将在本周制作PCB。

谢谢

尊敬的Ron

我拿到了测试板，但在我开始实际放置它之前，我想用各种电阻测试这一概念，以确认电路是否正常工作。

目前，我正在向电路输入一个42 kHz方波，输出电压仅为1.65V。

当我尝试使用大约276 kHz的频率时，我得到了3.3V的输出，并且会随着电阻的增加而逐渐降低，例如50 K，

是否应该以这种方式进行预制？现在我的频率比42赫兹高得多？

我是否也正确地说，电压输出会由1.65V至3.3V不等？

Dharmesh，

输入时钟是交流信号，运算放大器输出也是交流信号。
在42 kHz时，我预计运算放大器DC (平均)输出将为1.65V，带或不带接地替代电阻器。
在276 kHz时，运算放大器不能跟随输入信号，输出将失真。
使用示波器测量输出。

您好Ron

感谢您的回复。

我所期待的是电压变化，因为我的EC或探针之间的电阻会改变。

是的，当输入相同时，我看到了一个很好的清洁43.201 kHz输出。  

因此，在EC变化时，我应该看到频率或电压的变化，以及如何在应用现场测试之前尝试模拟这一概念？

我正在使用 TLV341，我认为它的工作原理远达2.3 MHz?

您好Ron

请查找所附的我的电路，以供您参考。

我的UC正在将PWM 43.2Khz输出到一个标有"PWM_SENSOR"的端子上   

您好Ron  

很抱歉有问题。

如果运算放大器的输出为AC，则我需要将其设为DC。 我使用了一个简单的二极管电路，它将把它转换为直流信号，  

使用二极管时，我看到电压输出略有变化：例如

无稳态= 1.5V

1M (1EC)= 1.63V

2M (0.5 EC)= 1.53V

3M (0.333EC)= 1.50V

这似乎是对的吗？

我期望电压范围在0到3.3V之间，因为EC从0增加到5ec。

此致

DJ

Dharmesh，

简单的二极管得益于存储电容器和漏电阻。
0 EC将是1.65 减去二极管压降，所以我预期电压低于1.5V
1 EC高于0EC，因此这是正确的方向。
我预计电压范围约为1.1V至2.75V

模拟到数字转换器的采样时间和转换时间是多少？
我最初以为你会用ADC读取交流低电平和高电平的样本。

尊敬的Ron

感谢您的回复

我已经设法让它工作了，很抱歉前面的消息。

使用标准电压表似乎不是一个好主意，通过使用示波器和延迟 ADC 来使其正常工作。

我现在在正脉冲波和负脉冲波的中间点采集样本。 这样，它们之间的差值就能为我提供电压。

我已经了解到，当EC从0升至6EC时，它不一定是线性的，因此需要进行实际采样，然后在不同的温度下重复以获得准确的最终结果。  

我现在已将CLK降低为10 kHz的运算放大器，这样我的UC上的ADC就可以对其进行采样。  

在信号到达ADC之前是否需要添加滤波器？

Dharmesh，

电路将电导转换为电压。
我不知道这对PH测量是否有帮助。