电化学类方案分享 1pA分辨率含原理图测试数据 PID控温

射天狼 · 发表于 2022-6-10 00:09:02

本帖最后由射天狼于 2022-6-10 00:12 编辑

项目需要做一个电化学测量对标一个国外的设备50pA-300uA
给的参考方案是CN0357 不过改了不少地方整体思路不变
改进的地方：激励电压正负可调、电流可测正负、电流量程扩大
目前做到的参数
量程：±20mA
分辨率：1pA
线性度：0.5%(未校准)
档位：20nA/2uA/200uA/20mA
激励电压：±2.5V
采样率：2-1000Hz可调
AD：AD7175-2
激励电压线性度：≤0.05%
激励电压噪声：≤1uVrms
通讯：隔离485、隔离USB-TTL
供电：9-36VDC
测量模式：DC/脉冲/自定义脉冲
剩下的功能都是些附加功能
加热、控温、液晶显示

这个参数应该足以应付市面上绝大部分电化学类传感器了
如果还是不够下一步打算买几个低温漂的1G或者10G跨阻测试一下希望可以做到0.1pA 或者0.01pA

再往1pA以下可能会难很多估计考虑因素也就多了什么pcb材料焊锡膏工艺温度屏蔽罩辐射电介质·····

废话不多说了开始上图先看下国外的参数和PCB 不得不说1996老外做的板子就已经很是赏心悦目了

自己的PCB(是挺丑但是暂时功能能实现就行

)
时间有限几天画完的所以不要在乎这些细节了

档位设计（测小阻值会发热需要降低驱动电压测试这样也能测小于50R的电阻）

自动挡处理代码

仿真

原理图核心部分

测试所用电阻(大阻值200M 1G精度不高都是1%)

测试数据 DAC和ADC部分都未经过校准都是默认情况下测的

最后附加一个pid温控的思路
实测pid发现温度和设定值因为散热问题最终会有一个偏差做过温控的都应该了解原因就不详细说了
有好的控温思路可以一起探讨分享出来共同进步
在pid基础上再加一层pid 实测普通ntc 抛开精度稳定到0.2没啥问题

redworlf007 · 发表于 2022-6-10 00:13:03

板子画的不错

akey3000 · 发表于 2022-6-10 00:19:49

不错，学习

Flyback · 发表于 2022-6-10 00:21:40

恒电位+跨阻放大器，想要更多功能需要上电化学工作站了

eliterxzgxu · 发表于 2022-6-10 06:19:14

不错，学习了

albert_w · 发表于 2022-6-10 07:05:37

指标看起来很给力，做重金属？

Pjm2008 · 发表于 2022-6-10 07:14:42

R2 这颗电阻有什么作用

peizhiqi123456 · 发表于 2022-6-10 19:25:13

牛，这精度足够用了

ycheng2004 · 发表于 2022-6-10 19:45:32

能检测重金属坤和汞吗？

advantech · 发表于 2022-6-10 21:42:45

老美板子上没有看到电源之类的,外部电源板提供的?

PCBBOY1991 · 发表于 2022-6-10 22:02:00

这个需要绝缘的处理嘛？没看到你板子上有对应的设计啊…

留声而过 · 发表于 2022-6-10 22:13:45

这款电路板成本得多少

king风 · 发表于 2022-6-10 22:23:15

原理图上的虚线是等位环吧！直观看上去板子上没有体现？另请教下，看板上未做漏电处理，测下来效果这么好吗。。

射天狼 · 发表于 2022-6-10 22:40:35

albert_w 发表于 2022-6-10 07:05
指标看起来很给力，做重金属？
(引用自6楼)

重金属不太了解目前我知道的是血糖电导率气体浓度检测光电检测··· 这几大类你也可以认为是一个电阻/电流检测仪

射天狼 · 发表于 2022-6-10 22:41:36

Pjm2008 发表于 2022-6-10 07:14
R2 这颗电阻有什么作用
(引用自7楼)

R2仿真上实际没啥用处你看做一个跟随器就可以实际R2输出接的是三电极的传感器参考端

射天狼 · 发表于 2022-6-10 22:42:10

ycheng2004 发表于 2022-6-10 19:45
能检测重金属坤和汞吗？
(引用自9楼)

重金属坤和汞不是太了解可以发些资料看看我看能不能检测

射天狼 · 发表于 2022-6-10 23:57:31

PCBBOY1991 发表于 2022-6-10 22:02
这个需要绝缘的处理嘛？没看到你板子上有对应的设计啊…
(引用自11楼)

目前没有做太多特殊处理也可以到这个稳定度和精度

射天狼 · 发表于 2022-6-11 00:00:25

留声而过发表于 2022-6-10 22:13
这款电路板成本得多少
(引用自12楼)

成本没有细算大概800-1000左右吧

lwy86 · 发表于 2022-6-11 10:47:24

LZ 你的电阻温漂大了吧

honami520 · 发表于 2022-6-11 11:35:26

这样的玩意做出来也挺有意思的

myrgb · 发表于 2022-6-11 15:06:30

这个电路成本挺高的，有没有考虑到电化学传感器本身的问题。比如线性度，温度飘移。特别是带偏压的传感器。这些楼主有对策么？

face9 · 发表于 2022-6-11 22:20:32

还是老外的电路板养眼！

190805562sky · 发表于 2022-6-12 16:39:29

M1 三端子上拉了一个电阻器，另一端子有什么用
（跨导测量电路一般是这种形式，但也只预留两个端子，外接导电液体）

XIE2099 · 发表于 2022-6-15 09:30:30

本帖最后由 XIE2099 于 2022-6-15 12:03 编辑

是德科技测试资料 https://www.keysight.com.cn/cn/z ... estApplicationNotes

射天狼 · 发表于 2022-6-15 11:26:28

XIE2099 发表于 2022-6-15 09:30
是德科技测试资料
(引用自24楼)

这都能找到好资料谢谢分享
没想到还有这种书是德确实挺猛

学习一下
不过这个翻译标题好像不是太准确容易让人误解应该叫“低量级测量手册”更贴切一些

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