ORP/Redox/PH Elektrometer Shield für Wemos D1 Mini mit LMP7721 ADS1115 ADM3260

Vorgestellt wird ein Shield, kompatibel mit dem Wemos D1 Mini, alternativ generisch über I2C an jedem beliebigen Controller. Umgesetzt ist ein Elektrometerverstärker zur Messung von pH/Redox/ORP Potential auf Basis des TI LMP7721.

Die Messung des Potentials erfolgt über den LMP7721 in nicht invertierter Anordnung. Das Potential des invertierenden Eingangs und somit auch der Messkette wird um eine Bias-Spannung angehoben, um positive und negative Werte für das Redox/ORP-Potential erfassen zu können. Diese Bias/Referenz-Spannung wird durch eine TI REF3440 Spannungsreferenz mit nachfolgendem Buffer aus TI LMP7716 bereit gestellt. Dieser treibt ebenso den eingangssignaleinfassenden Guard-Ring. Die Systemtemperatur wird mittels TI TMP236 erfasst, welcher nahezu gleiche Performanzdaten (A2 level, +-0,5°C bei 25°C) wie der TI LM35 vorgibt.  Im Vergleich zu diesem ist die Gehäusebauform wesentlich kleiner.

 

ORP/PH Wemos D1 Mini Shield PCB Mookup

ORP/PH Wemos D1 Mini Shield PCB Mookup

Sowohl der Elektrometerverstärker als auch der Temperatursensor werden durch einen TI ADS1115 16-Bit I2C ADC ausgelesen. Die Verbindung des Elektrometerverstärkers erfolgt hier “pseudo-differentiell”, gegeben dadurch, dass die Bias/Referenz-Spannung ebenfalls zugeführt, was mögliche Störeinflüsse eliminieren sollte. Die Anbindung an den Controller erfolgt isoliert, hierzu wird ein I2C-Busisolator von Analog Devices (ADM3260) verwandt. Dieser stellt ebenfalls die isolierte Versorgungsspannung bereit, welche nachfolgend via TI LP5907 für den Elektrometerverstärker gefiltert wird. Die aussenseitige I2C-Schnittstelle kann für 3,3V oder 5V konfiguriert werden.

ORP/PH Wemos D1 Mini Shield Schematic

ORP/PH Wemos D1 Mini Shield Schematic V0.1

Vergleich man dies mit anderen am Markt befindlichen Lösungen bzw. Implentierungen, wird man feststellen, dass diese Umsetzung durchaus den Anspruch von “Overengineered” erfüllt. Alternativ zum LMP7721 kann ein ADA4530-1 von Analog Devices eingesetzt werden, dieser hat den Guard-Ring-Treiber bereits integriert. Es ist vorgesehen, die Spannungsreferenz REF3440 als auch den Ultra-Low Noise LDO LP5907 mittels 0R-Widerstände zu substituieren, wenn die restliche Systemperformanz dies hergibt. Darüber hinaus ist bei der lokalen Entkopplungskapazität Einsparpotential gegeben.

Der Shield unterstützt “daisy-chaining”, sodass mehrere Module parallel und/oder abgesetzt genutzt werden können.

ORP/PH Wemos D1 Mini Shield PCB Top

ORP/PH Wemos D1 Mini Shield PCB Top

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2 Antworten

  1. Andyyyy sagt:

    Diese Module wären genau das was ich suche.
    Wo kann man die erwerben ?

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