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08/04/2009 #1


Medida de la carga electrica
Hola a todos.

Necesito hacer una medida de la carga muy pequeña, unos 10^-10 culombios. Un ejemplo puede ser la que contiene un condensador de muy poca capacidada cargado. He pensado en el siguiente circuito:
http://<a href="http://blog.iespana....0&i=655834</a>

-En el se utiliza un operacional en configuracion integradora.
-El interuptor es para poner todo otra vez ha cero.
- La carga, que puede ser la que posee un condensador, se conecta al (+). Esta la pasa al condensador y el operacional marca un voltaje proporcional a la carga total introducida.

El inconveniente es que creo que la corriente de bias terminara por saturar el operacional en muy poco tiempo. He pensado por eso en el LMC-662 que es un C-MOS con una muy pequeña corriente de bias y que por tanto tardara un tiempo en producir esta saturacion, o en envenenar la medicion.

¿Creeis que funcionara?
¿Como lo veis?

Gracias de antemano.
08/04/2009 #2

Avatar de Eduardo

Cualquier operacional con entrada bipolar descartado. Podes usar el LMC662 o tambien el CA3140

Si consideras un condensador de 100p (con 1V --> 10^-10 C )
Si tenes en cuenta que en esos operacionales la resistencia de entrada es mayor de 1 TeraOhm --> tendrias una constante de descarga > de 100s --> despues de 1s la lectura variara menos de el 1%.
09/04/2009 #3


Gracias "eduardo".
Me lio un poco con la idea de la resistencia de entrada y la corriente de Bias. Los calculos basados en la resistencia de entrada son los que me comentas, pero no acabo de entender muy bien lo de la corriente de bias y como afecta al integrador. Se por la bibliografia que el integrador no es estable, pero no comprendo lo que se quiere decir con que no es estable.

gracias otra vez.
09/04/2009 #4

Avatar de Eduardo

La corriente de bias es importante para operacionales con transistores bipolares en la entrada (como el 741).
Esa corriente es la corriente de base de los transistores, que si bien es baja (~100nA) no se la puede despreciar cuando la impedancia vista por la entrada es alta o como en este caso, que tenes un integrador con capacitores de bajo valor.
Pensa que si a un condensador de 100p lo descargas (o cargas) con 100nA durante 1ms la tension en bornes varia 1V.
09/04/2009 #5
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Aporto un dato de los CA3130 o CA3140

Very High ZI >= 1.5 TΩ; (1.5 x 10^12 (Typ)
Very Low II . . . . . . . . . . . . . 5pA (Typ) at 15V Operation
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . = 2pA (Typ) at 5V Operation

Este esta interesante TS912

Existe un IC todavía mas especifico para Sample & Hold, pero no recuerdo el código, algo como de 2.5 TΩ
10/04/2009 #6


Gracias "Fogonazo".
Probare fisicamente el circuito y vere que tal va. Si funciona puede que necesite operacionales mas precisos y me vendra bien las referencias que me das.
Gracias.
10/04/2009 #7
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Los RCA CA3130 o CA3140 son de muy buena calidad y recomendables, además el precio no es exorbitante

CA3140 : U$ 0,85
CA3140H : U$ 2,80 (Cápsula metálica, bueno contra interferencias)
Ca3130 : U$ 0,85
10/04/2009 #8


Gracias otra vez.
¿que te parece la configuracion integradora para medir cargas pequeñas. Lo ves viable?
10/04/2009 #9
Excluido


disculpen que me meta para no aportar.

siempre esquive el tema de señales muy debiles....me refiero a MUYYY como el caso.

como se logra una entrada que sea tan sensible y que no este continuamente disparada por el mas minimo ruido ?
y siendo de una altisima impedancia, en mi experiencia altisima impedancia es ruido .

deduzco que uno primero verifica antes de hacer la medicion que haya un cero en la salida (o sea que no haya ruido) .
pero bueno, esta mi planteo puesto

saludos
11/04/2009 #10

Avatar de Eduardo

Cada medicion tiene sus particularidades.

En una medicion de PH, la señal de interes es continua, asi que con un cable mallado decente es suficiente para que el ruido no te sature la etapa de entrada, total de ahi vas a un filtro pasabajos.

En una medicion de ECG, tenes principalmente ruido en modo comun (el mismo ruido sumado a los dos cables de conexion respecto de tierra). Ahi con "aterrizar" al paciente con una masa en el tobillo, usar una etapa de entrada de alto rechazo en modo comun (el famoso CMRR) y un filtrado modesto alcanza.

En un electrometro, las corrientes a medir son de picoAmperes. Ahi aparte de los requisitos obvios, tenes que usar cables cables especiales (preferiblemente) porque por friccion se te genera estatica, una miseria, como la corriente que se esta midiendo.
Ademas de tener que poner la tierra en un lugar astuto, conviene que el blindaje de los cables sea activo. Esto se hace mandando la malla a la salida de un operacional que sigue el valor medio de la señal (en lugar de ir a masa).


Lo de medir primero si tenes cero para verificar si hay ruido no es asi. Cuando se hace es para ajustarle el cero (y a veces tambien la ganancia) porque con señales muy bajas nunca es estable la calibracion y se te meten offsets por todos lados.
12/04/2009 #11


Quizas tenia que haber sido mas esplicito desde le principio. Ya que el tema me parece que en general os puede interesar, os comento :

Se trata de medir el campo electrico en una zona del espacio. Se intenta hacer con unas placas plano paralelas que funcionan como un condensador. No nos interesa la diferencia de potencial entre estas placas porque esta puede ser o muy pequeña o muy grande saliendose de cualquier rango de medida razonable.

a)La figura http://blog.iespana.es/petruxx/blogi...p?t=0&i=657210 muestra esto.


-En la figura se ve un condensador formado por dos placas plano-paralelas de una superficie aproximada de 100cm^2.
-Esta inmerso en un campo electrico que induce cargas de signo contrario en sus superficies.
-Un hilo metalico une ambas placas.
--------------------------------------------------------------

b) En la figura se ve lo que sucede si se gira.http://blog.iespana.es/petruxx/blogi...p?t=0&i=657211


-Se desconecta primero el hilo.
-Se gira. Aparece entre ambas placas una diferencia de potencial ocasionada por las cargas acumuladas que ahora no pueden escapar.
-Se conecta el hilo y por el pasan esas cargas de una placa a otra.
------------------------------------------------------------------------------

c)- El circuito es el de la figura. http://blog.iespana.es/petruxx/blogi...p?t=0&i=657212


-Se trata de medir esas cargas que pasan y que son directamente proporcionales al campo electrico donde estan sumergidas las placas.
-Se conecta el interuptor y las placas se cargan. El operacional marca cero, la tierra.
-Se desconecta el interruptor.
-Se giran las placas. Las placas intentan descargarse y ponerse a cero, para ello mandan su carga al condensador del integrador. El operacional marca una tension proporcinal a la carga recibida y por tanto al campo electrico donde estan sumergidas las placas.
---------------------------------------------------------------

La idea es simple y es necesario para que funcione que el condensador no se este cargando con una corriente distinta de la que viene de las placas. De ahi la pregunta y que el operacional sea CMOS.

¿como lo veis?
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