Problème d'interférence avec ballastes pour la mesure du pH

[Vozek]

Bonjour,

Voice le schema d'un pH metre simple qui fonctionne parfaitement:
schema.png

Le montage est alimenté par un chargeur USB 5v sans prise de terre.

Lorsque j'allume les néon dans mon labo, la tension à la sortie du montage baisse légèrement. La mesure du pH est incorrecte.

La sonde pH capte les interférences se propageant dans la solution à mesurer. Ces interférences proviennent des ballastes alimentant les néons. Elles sont ensuite amplifiées par l'AOP.
La sonde et l'AOP possèdent une très, très grande impédance (250 MOhm pour la sonde et un courant de fuite de 2 fA pour l'AOP) ce qui veut dire que je ne peux placer aucun filtre avant l'AOP. J'en ai placé un à la sortie et le problème a diminué mais reste présent.

Par ailleurs, lorsque j'alimente le montage avec une batterie (powerbank) ou avec certains autres chargeur 5v sans prise de terre le problème disparaît.

Les tensions délivrées par les différentes alimentations sont très correctes, stable et sans bruit.
La seul différence que j'ai remarquée entre les alimentations qui posent problème et celle qui n'en posent pas, c'est la tension masse du circuit/terre qui est énorme pour les alimentations qui posent problème.

Tension Masse/Terre avec alimentation batterie (mesure correcte du pH même avec les néons allumés):
SDS00004.jpg

Tension Masse/Terre avec alimentation par chargeur USB 5v sans prise de terre:
SDS00005.jpg

Comment s'y prendre pour éliminer le problème? (appart éteindre la lumière )

Merci!

PS: le câble reliant la sonde pH au montage est un coax avec prise BNC. Les interférences sont capté directement dans le liquide qu'on mesure, pas sur le câble.
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[gienas]

Bonsoir Vozek et tout le groupe

... Voici le schema d'un pH metre simple qui fonctionne très bien ...

Compte tenu de la résistance d’entrée du montage, en continu, je ne suis pas surpris du comportement en milieu " hostile".

Un filtre 1MΩ série, 0.1μF parallèle sur la sonde devrait arranger les choses.

[Vozek]

Malheureusement, même avec un condensateur polystyrène réputé très isolant, la chute de tension est fatale à la mesure.

Compte tenu de la résistance d’entrée du montage, en continu, je ne suis pas surpris du comportement en milieu " hostile".

A vrai dire, cela ne m'aurai pas étonné non plus si toutes les alimentions à découpage posaient problème.

[jiherve]

bonsoir,
Sans doute parce que ce montage a une très mauvaise réjection de mode commun. Il faudrait au minimum une vraie structure differentielle.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vozek]

Problème résolue Merci gienas pour m'avoir motivé à réessayer un filtre sur la sonde.
Sans résistance et avec maximum 100pF en parallèle, ça fonctionne! Le temps de réaction a augmenté par contre, mais ça reste acceptable. Il faut une quinzaine de secondes au condensateur pour se charger et suivre la sonde contre cinq sans le filtre.

[Vozek]

bonsoir,
Sans doute parce que ce montage a une très mauvaise réjection de mode commun. Il faudrait au minimum une vraie structure differentielle.
JR

C'est vrai. J'imagine qu'un amplificateur d'instrumentation aurait été préférable ici.

[bobflux]

Peux-tu poster une photo du montage ?

Est-il blindé ?

Bon, sinon il faut filtrer l'entrée avec un passe-bas. Tu n'es pas obligé de mettre une résistance, un simple condensateur entre l'entrée et la masse suffira, il faut le mettre le plus près possible du BNC, surtout si le montage est dans un boîtier métallique.

Reste le problème du courant de fuite du condensateur. Déjà essaie un céramique C0G de 10nF ou 100nF, CMS ou à pattes. Attention, il faut que ce soit du C0G ou NP0, pas un autre type de céramique, sinon tu vas fabriquer un microphone piézo.

Si le courant de fuite est trop important, alors il faudra mettre une garde, comme ci-dessous. Dans le premier schéma, le premier AOP est en suiveur, il réplique sa tension de sortie, qui est appliquée sur C2. Il y a donc 0V aux bornes de C1, puisque ses deux bornes sont au potentiel d'entrée, et donc il n'y a pas de courant de fuite dans C1... Dans le second schéma, j'utilise la tension sur l'entrée "-" de l'AOP, donc un seul AOP suffit. Ce principe permet d'ajouter une garde sur le circuit imprimé aussi.

[Vozek]

Est-il blindé ?

Non, mais le câble est coaxial jusqu'à l'AOP. Lorsque je retire la sonde de la solution, le problème disparaît. C'est donc du bruit capté à travers le verre de la sonde.

Tu n'es pas obligé de mettre une résistance, un simple condensateur entre l'entrée et la masse suffira

C'est la modif que j'ai faite, et ça marche

Déjà essaie un céramique C0G

Je pensais que le diélectrique C0G est utilisé pour améliorer la précision et surtout le drift en température du condensateur, pas le courant de fuite, si? Ici la précision du condensateur n'a pas d'importance.

Et merci pour les schémas, je vais essayer le second montage. L'ajout de C5 et R7 est une bonne idée.

[jiherve]

Bonjour
il vaut toujours mieux prévenir que guérir donc comme la sonde agit comme une antenne et ramasse le secteur il faudrait un dispositif différentiel, d'un bout à l'autre ,avec une "sonde" fictive.
JR

[bobflux]

Je pensais que le diélectrique C0G est utilisé pour améliorer la précision et surtout le drift en température du condensateur, pas le courant de fuite, si?

Pour le courant de fuite je n'en sais rien, mais dans un montage à haute impédance comme ici, l'effet piézo des autres céramiques transformerait ton montage en microphone ou en sismographe ! Le C0G n'a pas d'effet piézo.