FYI: Ich werde hier damit ins kalte Wasser geschmissen und habe noch nie mit einem Arduino gearbeitet.
Hallo erstmal,
Vom Programmieren hab ich schon etwas Vorerfahrung und ich denke in den IDE vom Arduino könnte ich mich recht schnell einarbeiten, wenn sich diese "Idee" umsetzen lässt.
Ziel ist es eine Messreihe durchzuführen, die über mehrere Stunden geht und ca. jede Stunde einen 15s Messschrieb aufzeichnet. In dieser Zeit darf keine konstante Spannung/Strom im Messmedium anliegen, da über Elektroden der sich verändernde Widerstand in einem flüssigen Medium untersucht wird und dieser leider durch eine konstante Spannung auch beeinflusst werden kann.
Der Arduino würde halt über die 8h hinweg seine Messung im Stundentakt durchführen und speichern.
Nun gehe stark davon aus, dass das Aufnehmen der Messwerte zu Zeitpunkt xy keine hohe Kunst sein wird, aber ich würde gern wissen, ob/wie ich sicherstellen kann, dass die Pins in der Downtime nicht bestromen.
Genau müsste ich eine 12.5Hz Square-Wave umsetzen.
Nochmal Entschuldigung, falls das hier alles irgendwie skurril ist.
Jep, das ist richtig, - da gibts auch viele Beispiele dazu zu finden.
Die Leitung zu den Pins mechanisch trennen... Ich verwende da bei einer ähnlichen Anforderung "bistabil latching" Relais um den Stromverbrauch klein zu halten.
Bei Verwendung von Relais aber an die Prellzeit denken !
So wie du das beschrieben hast sind da noch eine Menge Dinge unklar.
Du möchtest einerseits etwas mit einem Microcontroller messen und andererseits soll "nicht bestromt werden"
Wenn du etwas elektronisch messen willst dann werden da zwangsweise Ströme fließen.
Das musst du wesentlich präziser erklären.
Was ist das für eine Flüssigkeit? FInden da elektrochemische Prozesse statt wenn man eine Mess-Spannung anlegt?
Was soll das genau heißen?
Die beste Entschuldigung ist, dass du sehr präzise beschreibst was du da machen willst.
Gesamtdauer des Versuchs: 8 Stunden
Immer nach 60 Minuten 15 Sekunden lang Messwerte aufzeichnen.
Was für Messwerte? Widerstand in Ohm?
Wie wird der Widerstand gemessen?
Wie viele Messwerte sollen in den 15 Sekunden aufgenommen werden?
Was ist deine Idee wie du die Messwerte speicherst?
Der Widerstand wird durch eine konstante Spannung beeinflusst.
Meinst du damit die Mess-Spannung mit der du den Widerstand der Flüssigkeit messen willst?
Willst du statt einer konstanten Spannung ein 12,5 Rechteck-Signal benutzen um den Widerstand der Flüssigkeit zu messen?
Muss dieses Rechtecksignal die Polarität wechseln um den Widerstand der Flüssigkeit nicht zu beeinflussen?
Kann man den Beeinflussungseffekt der Mess-Spannung durch eine sehr niedrige Mess-Spannung minimieren?
Wird außerhalb der 15-Sekunden Messperiode die Flüssigkeit mit Absicht bestromt?
Das ganze scheint ein wissenschaftliches Experiment zu sein. Vielleicht nicht unbedingt an einer Uni für eine Doktorarbeit aber im weitesten Sinne wissenschaftlich. Und dann gehört da Präzision dazu. Auch Präzision in der Beschreibung des Experiments.
Also ums genau zu fassen:
Es wird über Elektroden, die in einem Salzpuffer hängen, der elektrische Widerstand an einer Zellmembran gemessen. Diese Membran ist sehr sensibel gegenüber Elektrizität und eine permanente Aussetzung einer Spannung würde die Ergebnisse spätestens nach 20 Min unbrauchbar machen. Da der Messprozess aber sehr langsam ist (8-12h), kann ich halt nicht jede Stunde händisch alles Ein- und Ausschalten. Was die Frequenz angeht, kann ich auch nur soviel sagen, wie ich es "normiert" in Thesen und Papers gefunden habe. Dort wird die Messfrequenz stets als eine "12.5 Hz near DC square-wave" betitelt. Manchmal auch gar als DC-Frequenz, da sind die Dokumente etwas schwammig. Aber da der ohmsche Widerstand gemessen wird und nicht die Impedanz schließt es AC so wie ich das verstehe, sowieso aus.
Während der eigentlichen Messung wird über die 15s hinweg mit der Frequenz von 12.5Hz der ohmsche Widerstand in der Zellmembran gemessen und im Anschluss wird der Durchschnittswert berechnet und gespeichert. Das passiert dann jede Stunde. In der Downtime ist es essenziell, dass keine Spannung anliegt. Ob ich das nun mit Hardware oder Software löse, ist prinzipiell egal.
Es gibt "Profi"-Equipment für mehrere tausend Euro und das müsste ich zudem noch modifizieren, damit es mit meinem Setup kompatibel ist, daher der Arduinoansatz.
Die Messauflösung muss auch nicht so genau sein. Hauptsache man kann einen Trend in den Messungen erkennen.
Es gibt sehr teures Equipment, welches diesen Messprozess genauso umsetzt.
Dieses Gerät kann eigenständig diese Messfrequenz erzeugen und verarbeiten. Also muss man letztendlich nur noch ablesen oder via Programm einen Messschrieb aufzeichnen. Aber ich weiß, dass es auch schon über "DIY-Setups" gelöst wurde, nur wird meistens der genaue Messaufbau nicht im Detail erklärt, da er letztendlich nur einen kleinen Teil des Gesamtprozesses ausmacht. Praktisch ein Mittel zum Zweck.
Sind das Psycho-Philosophen die da vergeblich versuchen Naturwissenschaften zu bemühen??
Mann oh mann ! Biologie nennt sich auch Naturwissenschaft. Sind diese Papers etwa auch Doktor-Arbeiten??! Man kann schon in einer Studienarbeit während des Studiums und erst recht in Diplom äh Verzeihung heutzutage heißt das ja Bachelor- / Master-Arbeiten naturwissenschaftliche EXAKTHEIT verlangen.
DC steht für Direct Current. A CONSTANT flow of current.
Das ist ein ganz direkter Widerspruch zu Frequenz. Bei Frequenz wechselt IMMER was.
Außer bei Frequenz 0. Also wirkliches DC hat eine Frequenz von exakt 0.
Und was jetzt "near DC-square wave heißen soll???
Was ist da nahezu DC?? Ist damit die niedrige Feqeunz gemeint? Wobei ich unter wirklich niedriger Frequenz 0,01 Herz verstehen würde. Nur eine Schwingung alle 100 Sekunden.
Aber nicht 12,5 proSekunde.
Oder meint nahezu DC das die Spannung nur so ein bisschen zwischen 5,00 V und 5,05 V hin- und her schwankt???
Zellmembran hört sich nach lebender Zelle an. Da sind 1V Spannung vielleicht schon so viel, dass die Zellmembran zu dolle in Mitleidenschaft gezogen wird.
Wird in den Papers ein Spannungswert genannt ? Oder setzt sich da die UN-wissenschaftlichkeit gleich fort?
ist jetzt alles relativ spät, das sind die EVOMS von WPI.
Arbeiten laut Hersteller bei 10uA und ich glaube 100mV oder so.
Die Geräte nehmen aber nur Momentaufnahmen. Die Messdurchläufe dauern einfach nur Ewigkeiten, weshalb es sich anbietet es zu versuchen zu automatisieren.
Ich kenne mich da selber nicht so super aus, aber letztendlich messen die separat über eine Stromquelle und eine Spannungsquelle über 2 Elektrodenpaare dann den Widerstand in der Membran. Der Ansatz über den Arduino soll laut Papers auch gehen, selbst wenn die Zellen das auf Dauer nicht mitmachen.
Ich erkenne ein Muster in deiner Antwort, aber dazu muss ich dir sagen, dass ich mit Elektrotechnik und dem Kram kaum was am Hut hab und da eher ungewollt hineingerutscht bin. Ich hab auch mehr Fragen als Antworten...
Die "richtigen" Messgeräte messen bei 100mV und 10 MikroAmp und wie genau die Messung abläuft, bleibt mir schleierhaft. Ich selber komme eher aus dem Ingenieur/-IT Bereich und bin derzeit im 4ten Semester...
[details = typisches StefanL38 viel zu lang posting daher eingeklappt]
Dann bietet diese Situation verschiedene Lernmöglichkeiten:
lernen abzusagen
Hauptsächlich psychologisch: sich beraten zu lassen und dann den Mumm aufbringen zu sagen "ich beende diese Aufgabenstellung weil es viel zu wenig mit meinen wirklichen Interessengebieten zu tun hat"
Durchhaltevermögen bei Unlust entwickeln
du postest jetzt 25 Tage später ein Posting dessen Inhalt zwar schon einige Infos liefert, dein eigenes Projekt aber nur minimal weiterbringt. Das ist möglicherweise von der Hoffnung getragen, dass andere die ganze Detailarbeit schon für dich machen werden.
Ein Studium hat immer zwei Aufgaben:
Fachwissen aufbauen
selbstständig arbeiten lernen
Keine Ahnung was in deinem Leben die letzten 25 Tage so los war
aber da hätte man vermutlich schon, wenigstens ein paar Stündchen Zeit aufwenden können um
selbst zu recherchieren
hier im Arduino-Forum Detailinfos zu posten was das für ein Messverfahren ist
beginnnen sich in die Materie hinein zu vertiefen um dann Detailfragen stellen zu können.
Fragen hat jeder Forscher auch die Nobelpreisträger haben die! Und dann fangen sie an zu arbeiten die Fragen zu beantworten in dem sie
im schon vorhandenen Wissen nachlesen was für Erkenntnisse schon da sind
Überlegen sich Experimente die ihre Fragen beantworten sollen und führen diese Experimente durch
wenn das ganz neuartige Ansätze sind, dann ist schon vorher klar da werden Schwierigkeiten auftreten die das ganze in die Länge ziehen werden.
Sie werden Fachleute mit hinzunehmen die in bestimmten Detailgebieten mehr wissen als sie selbst um die rein technischen Probleme zu lösen.
Das ist das was du hier im Forum versuchst aber auf eine Art und Weise die den anderen 99% der Arbeit überlässt.
Einschub-Anfang @noiasca : vollstes Verständnis für diese Art Antwort. Was ich im weiteren schreibe ist keine Kritik an dir sondern nur deutlich auf den Punkt gebracht was passiert wenn sich ein Thread-Opener so wenig engagiert.
Einschub-Ende
Um dann doch ein bisschen weiter zu helfen bekommst du Detailantworten die dich 0,1% weiterbringen.
Selbst das Ermitteln an was für einer Art Zellen da gemessen wird, wie sich diese Art Messungen nennt überlässt du den anderen.
Dadurch dass du nur so wenige Informationen gibst, können die Fachleute hier im Forum ihr Fachwissen gar nicht einbringen ! Hier gibt es auch Leute die sich mit Elektronik auskennen. Die werden dir konkrete Fragen beantworten aber niemals einen speziellen auf dich abgestimmten Elektronik-Messtechnik-Kurs der alle Eventualitäten erklärt hier posten.
Und so viel Zeit willst du auch tatsächlich nicht investieren.
Hast du einen Geheimhaltungsvertrag unterschrieben und darfst deswegen gar keine näheren Infos posten?
Ich habe mir den Link den du gepostet hast aus persönlicher Neugier angeschaut.
Da gibt es einen Satz in der Beschreibung
"This manual TEER measurement meter now has "
Aha "TEER" die Abkürzung kenne ich nicht.
Ist eine englische Seite also mal auf englisch googeln
Wow ! könnte ein Volltreffer sein.
Ich kann es aber nicht beurteilen ob es ein Volltreffer ist, weil du so wenig Informationen gepostest hast.
Also du schreibst:
IT gleich Informations-Technologie
Du arbeitest an einem Informationstechnik-Projekt.
Und was wird in einem Informationstechnikprojekt am meisten benötigt?
Information
Dir wurde direkt nach der Anmeldung im Arduino-Forum dieser Link hier gezeigt
Das solltest du endlich mal lesen und dann weißt du wie du die Fertigstellung dieses Projektes beschleunigen kannst.
Zitat aus #5: Aber da der ohmsche Widerstand gemessen wird und nicht die Impedanz schließt es AC so wie ich das verstehe, sowieso aus.
Falsch, den Ohmschen Widerstand kann man auch mit Wechselstrom messen
Zitat aus #10: …. und wie genau die Messung abläuft, bleibt mir schleierhaft.
Solange das so ist, weist du gar nicht, was du programmieren sollst. Und wenn eine gründliche Analyse der vorhandenen Literatur (einschließlich der dort angegebenen Quellen) nicht weiterhilft, sehe ich schwarz für das Projekt.
Bei Gleichstrom begrenzt bei einer angelegten Spannung der ohmsche Widerstand den Strom zeitlich unbegrenzt (Statisch betrachtet). Bei Spannungsänderungen ( zB Ein- oder Ausschalten) haben Induktivitäten und Kapazitäten Einfluß auf den Momentanwert des Stroms. Kapazitäten erhöhen den Stromfluß weis sie geladen oder entladen werden; Induktivitäten bremsen die Stromänderung weil sie ein Magnetfeld auf oder abbauen. Bei beiden sind die Stromänderungen expotentielle Funktionen. Im Prakischen Leben ist dieser Spuk nach einiegen Sekunden fertig. Sonderfall gibt es noch wenn eine Indukivität mit einer Kapazität einen Schwingkreis bilden und sich so gegenseitig den Strom zuschieben. Eine solche Schwingung kann länger dauern und zu Überspannungen führen.
Bei Wechselspannung muß man die zeitliche Verschiebung des Stromes gegenüber der Spannung betrachten. Der Betrag (vektoriell zerlegt) des Stroms der in Phase (gleichzeitig) zur Spannung fließt ist durch den Ohmschen Widerstand begrenzt. Der Stromanteil der 90° zur Spannung fließt ist durch die Induktivität bzw Kapazität begrenzt. Auch hier gibt es stationäre Größen, die sich mit der Zeit nicht ändern und dynamische Ereignisse die durch änderungen der Speisespannung herrüren.
Ich habe nicht verstanden ob die Meßspannung eine Rechteckspannung von 0 bis 100mV sein soll oder von +100mV und -100mV.
Da im Meßaufbau kaum Induktivitäten und Kapazitäten vorkommen bzw die vorkommen bei dieser Frequenz vernachlässigbar sind, kann die Messung während einer Halbwelle erfolgen. Die negative Halbwelle wird einfach ignoriert.
Ich interpretiere den Ausdruck "DC square wave", über den sich @StefanL38 so echauffiert hat, einfach so, dass es eine Rechteckspannung zwischen 0 und 100 mV ist.
100 mV und 10 µA , also ein Spannungsteiler mit dem zu messenden Widerstand der Membran von ca. 10k, sind allerdings mit Arduino-Bordmitteln nur relativ grob zu schätzen,
zumal du analogReference(INTERNAL); ja nicht direkt verwenden kannst/willst.
Bei einem 5V - Arduino würde der 40 ms Puls (12,5 Hz 1:1) mit einem 470k Widerstand und der 10k Membran einen Strom in der gewünschten Größenordnung erzeugen und am Analog-Eingang kaum zu erkennen sein.
Daß es eine Verstärkerschaltung für die Messung braucht habe ich nie bestritten (aber auch nicht explizit gesagt)
Darum:
Im einfachsten Fall braucht es einen Vorwiderstand der den Strom begrenzt und eine Messung der Spannung an den Elektroden.
Genauer geht es mit einer Konstantstromquelle und messung an den Elektroden.
Ein Verstärker mit Operationsverstärker bringt die gemessene Spannung auf einen Bereich der mit dem Arduino oder einem externen A/D Wandler vernünftig meßbar ist.
Die Aufzeichnung kann asynchron zur Rechtekspannung erfolgen und danach die nicht notwendigen Meßergebnisse aussortieren oder synchron zur HIGH Teil der Meßsspannung.
@uwefed: Ich habe mich vielleicht etwas missverständlich ausgedrückt. Ich meinte einen Ohmschen Widerstand, nicht den Ohmschen Anteil eines komplexen Widerstandes.
Was die Rechteckwelle betrifft, sollte uns der OP mal aufklären, wo das herkommt. Hier ( TEER (in vitro) – Wikipedia ist jedenfalls nicht die Rede davon. Aus der Tatsache, dass keine besondere Wellenform erwähnt wird, schließe ich, dass ein Sinus gemeint ist.
@ Uwefed: Ich bezog mich auf die Bemerkung des TO: " Aber da der ohmsche Widerstand gemessen wird und nicht die Impedanz schließt es AC so wie ich das verstehe, sowieso aus.", die ich korrigieren wollte. Den Wikipedia-Artikel kannte ich zu dem Zeitpunkt noch nicht.
