DE102018124088A1

DE102018124088A1 - Electronic circuit for an electrochemical sensor and method for sensor signal measurement

Info

Publication number: DE102018124088A1
Application number: DE102018124088.0A
Authority: DE
Inventors: Hermann Günther; Robert Tzschoppe
Original assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung (1) für einen elektrochemischen Sensor, umfassend:- einen ersten Schaltungspunkt (2), der dazu geeignet ist, mit einer ersten Elektrode (3) des elektrochemischen Sensors (17) verbunden zu sein,- einen zweiten Schaltungspunkt (4), der dazu geeignet ist, mit einer zweiten Elektrode (5) des elektrochemischen Sensors (17) verbunden zu sein,- mindestens einen ersten Analog-Digital-Wandler (7) mit einem ersten Analogeingang (8) und mit einem ersten Digitalausgang (9), wobei der erste Analogeingang (8) mit dem ersten Schaltungspunkt (2) verbunden ist, und wobei der erste Digitalausgang (9) dazu geeignet ist, ein erstes Digitalsignal (DS1) auszugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (1) des Weiteren einen Digital-Analog-Wandler (10) mit einem Analogausgang (11) aufweist, wobei der Analogausgang (11) mit dem zweiten Schaltungspunkt (4) verbunden ist und dazu geeignet ist, ein Analogsignal (AS) auszugeben.The invention relates to an electronic circuit (1) for an electrochemical sensor, comprising: a first circuit point (2) which is suitable for being connected to a first electrode (3) of the electrochemical sensor (17), - a second circuit point (4), which is suitable for being connected to a second electrode (5) of the electrochemical sensor (17), - at least one first analog-digital converter (7) with a first analog input (8) and with a first digital output (9), the first analog input (8) being connected to the first circuit point (2), and the first digital output (9) being suitable for outputting a first digital signal (DS1), characterized in that the electronic circuit (1 ) furthermore has a digital-to-analog converter (10) with an analog output (11), the analog output (11) being connected to the second circuit point (4) and being suitable for outputting an analog signal (AS).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung für einen elektrochemischen Sensor, einen elektrochemischen Sensor mit der erfindungsgemäßen Schaltung, eine Sensorgruppe mit mehreren erfindungsgemäßen elektrochemischen Sensoren und ein Verfahren zur Sensorsignalmessung.The invention relates to an electronic circuit for an electrochemical sensor, an electrochemical sensor with the circuit according to the invention, a sensor group with several electrochemical sensors according to the invention and a method for sensor signal measurement.

In der Analysemesstechnik, insbesondere im Bereich der Wasserwirtschaft, der Umweltanalytik, im industriellen Bereich, z.B. in der Lebensmitteltechnik, der Biotechnologie und der Pharmazie, sowie für verschiedenste Laboranwendungen sind Messgrößen wie der pH-Wert, die Leitfähigkeit, oder auch die Konzentration von Analyten, wie beispielsweise Ionen oder gelösten Gasen in einem gasförmigen oder flüssigen Messmedium von großer Bedeutung. Diese Messgrößen können beispielsweise mittels elektrochemischer Sensoren erfasst und/oder überwacht werden, wie zum Beispiel potentiometrische, amperometrische, voltammetrische oder coulometrische Sensoren, oder auch Leitfähigkeitssensoren, welche allesamt an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind.In analysis measurement technology, especially in the field of water management, environmental analysis, in the industrial area, e.g. In food technology, biotechnology and pharmacy, as well as for a wide variety of laboratory applications, measured variables such as pH, conductivity or the concentration of analytes such as ions or dissolved gases in a gaseous or liquid measuring medium are of great importance. These measured variables can be detected and / or monitored, for example, by means of electrochemical sensors, such as potentiometric, amperometric, voltammetric or coulometric sensors, or also conductivity sensors, all of which are known per se from the prior art.

Elektrochemische Sensoren sind häufig in Form von Messsonden mit einem Eintauchbereich zum Eintauchen der Messsonde in das jeweilige Messmedium ausgeführt. Eine Elektronikeinheit, welche beispielsweise zusammen mit dem Sensor oder auch räumlich davon getrennt, angeordnet sein kann, dient ferner der Signalspeisung, -erfassung und/oder -auswertung mittels einer elektrischen Schaltung. Die Elektronikeinheit kann außerdem mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise einem Messumformer, einem Computer oder einem Prozessleitsystem verbunden werden.Electrochemical sensors are often designed in the form of measuring probes with an immersion area for immersing the measuring probe in the respective measuring medium. An electronics unit, which can be arranged, for example, together with the sensor or also spatially separated therefrom, also serves for signal supply, detection and / or evaluation by means of an electrical circuit. The electronics unit can also be connected to a higher-level unit, for example a transmitter, a computer or a process control system.

Beim Erfassen der Messgrößen der jeweiligen Messmedien durch den elektrochemischen Sensor kann es jedoch vorkommen, dass das der Messgröße entsprechende Signal, zum Beispiel ein Spannungssignal oder ein Stromsignal, negative Werte aufweist. Manche Komponenten der elektrischen Schaltung des elektrochemischen Sensors, zum Beispiel ein Analog-Digital-Wandler, sind aber nicht in der Lage negative Signale zu verarbeiten. Bekannte elektrische Schaltungen zum Erfassen und Auswerten der Signale des Sensors bedürfen aus diesem Grund aufwendige zusätzliche Komponenten, um eventuelle negative Signale in positive Signale zu transformieren.However, when the electrochemical sensor measures the measured variables of the respective measurement media, it can happen that the signal corresponding to the measured variable, for example a voltage signal or a current signal, has negative values. However, some components of the electrical circuit of the electrochemical sensor, for example an analog-to-digital converter, are unable to process negative signals. Known electrical circuits for detecting and evaluating the signals from the sensor therefore require complex additional components in order to transform any negative signals into positive signals.

Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine elektrische Schaltung vorzuschlagen, die vielseitig einsetzbar ist und einen einfachen Aufbau aufweist.An object of this invention is to propose an electrical circuit that is versatile and has a simple structure.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1.This object is achieved by the electronic circuit according to the invention.

Die erfindungsgemäße elektronische Schaltung für einen elektrochemischen Sensor umfasst:

- einen ersten Schaltungspunkt, der dazu geeignet ist, mit einer ersten Elektrode des elektrochemischen Sensors verbunden zu sein,
- einen zweiten Schaltungspunkt, der dazu geeignet ist, mit einer zweiten Elektrode des elektrochemischen Sensors verbunden zu sein,
- mindestens einen ersten Analog-Digital-Wandler mit einem ersten Analogeingang und mit einem ersten Digitalausgang, wobei der erste Analogeingang mit dem ersten Schaltungspunkt verbunden ist, und wobei der erste Digitalausgang dazu geeignet ist, ein erstes Digitalsignal auszugeben. Die elektronische Schaltung weist des Weiteren einen Digital-Analog-Wandler mit einem Analogausgang auf, wobei der Analogausgang mit dem zweiten Schaltungspunkt verbunden ist und dazu geeignet ist, ein Analogsignal auszugeben.

The electronic circuit for an electrochemical sensor according to the invention comprises:

a first circuit point which is suitable for being connected to a first electrode of the electrochemical sensor,
a second circuit point which is suitable for being connected to a second electrode of the electrochemical sensor,
- At least one first analog-to-digital converter with a first analog input and with a first digital output, the first analog input being connected to the first circuit point, and the first digital output being suitable for outputting a first digital signal. The electronic circuit also has a digital-to-analog converter with an analog output, the analog output being connected to the second circuit point and being suitable for outputting an analog signal.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung ist es, durch das Verwenden des Digital-Analog-Wandlers Platz im elektrochemischen Sensor einzusparen.
Der Digital-Analog-Wandler ermöglicht auch, dass durch die Anpassung der Referenzspannung durch den Analog-Digital-Wandler, der Messeingangsbereich des elektrochemischen Sensors erweitert wird. Somit kann der Messeingangsbereich auf das Doppelte als bei herkömmlichen elektronischen Schaltungen erweitert werden.An advantage of the electronic circuit according to the invention is to save space in the electrochemical sensor by using the digital / analog converter.
The digital-to-analog converter also enables the measurement input range of the electrochemical sensor to be expanded by adapting the reference voltage through the analog-to-digital converter. This means that the measuring input range can be expanded to twice that of conventional electronic circuits.

Ebenso ist es dank des Digital-Analog-Wandlers möglich, auf separate Einspeiseleitungen oder Bauteile zur Impedanzmessung zu verzichten, wodurch die Impedanzmessung vereinfacht wird. Des Weiteren eignet sich der Digital-Analog-Wandler zu einer Analyse der elektronischen Schaltung auf fehlerhafte Bauteile.Likewise, thanks to the digital-to-analog converter, it is possible to dispense with separate feed lines or components for impedance measurement, which simplifies the impedance measurement. The digital-to-analog converter is also suitable for analyzing the electronic circuit for defective components.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous refinements are specified in the dependent claims.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektronische Schaltung des Weiteren eine mit dem ersten Analog-Digital-Wandler und mit dem Digital-Analog-Wandler verbundene Steuereinheit, wobei die Steuereinheit dazu geeignet ist, das erste Digitalsignal vom ersten Analog-Digital-Wandler zu empfangen und abhängig vom ersten Digitalsignal ein Steuersignal zu erzeugen und an den Digital-Analog-Wandler auszugeben, um den Digital-Analog-Wandler derart zu steuern, dass das Analogsignal des Digital-Analog-Wandlers abhängig vom ersten Digitalsignal ist.According to one embodiment of the invention, the electronic circuit further comprises a control unit connected to the first analog-digital converter and to the digital-analog converter, the control unit being suitable for receiving the first digital signal from the first analog-digital converter and, depending on the first digital signal, generate a control signal and output it to the digital-to-analog converter in order to control the digital-to-analog converter in such a way that the Analog signal of the digital-to-analog converter is dependent on the first digital signal.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der erste Analog-Digital-Wandler einen zweiten Analogeingang und einen zweiten Digitalausgang auf, wobei der zweite Analogeingang mit dem zweiten Schaltungspunkt verbunden ist und der zweite Digitalausgang mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei der erste Analog-Digital-Wandler dazu geeignet ist, ein zweites Digitalsignal am zweiten Digitalausgang auszugeben.According to one embodiment of the invention, the first analog-digital converter has a second analog input and a second digital output, the second analog input being connected to the second circuit point and the second digital output being connected to the control unit, the first analog-digital converter is suitable for outputting a second digital signal at the second digital output.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die elektronische Schaltung des Weiteren einen zweiten Analog-Digital-Wandler mit einem Analogeingang und mit einem Digitalausgang auf, wobei der Analogeingang mit dem zweiten Schaltungspunkt verbunden ist und der Digitalausgang mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei der zweite Analog-Digital-Wandler dazu geeignet ist, ein zweites Digitalsignal am Digitalausgang auszugeben.According to one embodiment of the invention, the electronic circuit further has a second analog-to-digital converter with an analog input and with a digital output, the analog input being connected to the second circuit point and the digital output being connected to the control unit, the second analog Digital converter is suitable for outputting a second digital signal at the digital output.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das zweite Digitalsignal auszuwerten und abhängig vom zweiten Digitalsignal das erste Digitalsignal zu korrigieren.According to one embodiment of the invention, the control unit is set up to evaluate the second digital signal and to correct the first digital signal depending on the second digital signal.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein erster Signalverstärker zwischen dem Analogausgang des Digital-Analog-Wandlers und dem zweiten Schaltungspunkt angeordnet.According to one embodiment of the invention, a first signal amplifier is arranged between the analog output of the digital-to-analog converter and the second circuit point.

Die Erfindung umfasst des Weiteren einen elektrochemischen Sensor gemäß Anspruch 4.The invention further comprises an electrochemical sensor according to claim 4.

Der erfindungsgemäße elektrochemische Sensor umfasst:

- mindestens zwei Elektroden, welche eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfassen,
- eine erfindungsgemäße elektronische Schaltung, wobei die erste Elektrode mit dem ersten Schaltungspunkt der elektronischen Schaltung verbunden ist und die zweite Elektrode mit dem zweiten Schaltungspunkt der elektronischen Schaltung verbunden ist.

The electrochemical sensor according to the invention comprises:

at least two electrodes, which comprise a first electrode and a second electrode,
an electronic circuit according to the invention, the first electrode being connected to the first circuit point of the electronic circuit and the second electrode being connected to the second circuit point of the electronic circuit.

Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Sensorgruppe gemäß Anspruch 5.The invention further comprises a sensor group according to claim 5.

Die erfindungsgemäße Sensorgruppe umfasst mindestens zwei erfindungsgemäße elektrochemische Sensoren, wobei jeder elektrochemische Sensor eine mit allen elektrochemischen Sensoren der Sensorgruppe gemeinsame zweite Elektrode hat.The sensor group according to the invention comprises at least two electrochemical sensors according to the invention, each electrochemical sensor having a second electrode common to all electrochemical sensors of the sensor group.

Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zum Messen eines Sensorsignals gemäß Anspruch 6.The invention also includes a method for measuring a sensor signal according to claim 6.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen eines Sensorsignals von einem elektrochemischen Sensor umfasst die folgenden Schritte:

- Bereitstellen eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Sensors,
- Ausgeben eines Analogsignals an die zweite Elektrode des elektrochemischen Sensors durch den Digital-Analog-Wandler,
- Empfangen eines ersten Elektrodensignals von der ersten Elektrode des elektrochemischen Sensors am ersten Analogeingang des ersten Analog-Digital-Wandlers,
- Wandeln des ersten Elektrodensignals in ein erstes Digitalsignal durch den ersten Analog-Digital-Wandler,
- Ausgeben es ersten Digitalsignals.

The method according to the invention for measuring a sensor signal from an electrochemical sensor comprises the following steps:

Providing an electrochemical sensor according to the invention,
Outputting an analog signal to the second electrode of the electrochemical sensor by the digital-to-analog converter,
Receiving a first electrode signal from the first electrode of the electrochemical sensor at the first analog input of the first analog-digital converter,
Converting the first electrode signal into a first digital signal by the first analog-digital converter,
- Output it first digital signal.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird beim Ausgeben des ersten Digitalsignals, das erste Digitalsignals an die Steuereinheit ausgegeben, wobei das Verfahren des Weiteren folgende Schritte umfasst:

- Erzeugen eines Steuersignals durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von dem ersten Digitalsignal,
- Ausgeben des Steuersignals an den Digital-Analog-Wandler durch die Steuereinheit,
- Wandeln des Steuersignals in ein Analogsignal durch den Digital-Analog-Wandler,
- Ausgeben eines Analogsignals an die zweite Elektrode des elektrochemischen Sensors durch den Digital-Analog-Wandler.

According to one embodiment of the invention, when the first digital signal is output, the first digital signal is output to the control unit, the method further comprising the following steps:

Generating a control signal by the control unit as a function of the first digital signal,
Output of the control signal to the digital-to-analog converter by the control unit,
Converting the control signal into an analog signal by the digital-to-analog converter,
- Output of an analog signal to the second electrode of the electrochemical sensor by the digital-to-analog converter.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vergleicht beim Erzeugen des Steuersignals die Steuereinheit das erste Digitalsignal des ersten Analog-Digital-Wandlers mit einem Signalobergrenzenwert und ermittelt bei Überschreiten des Signalobergrenzenwertes einen ersten Differenzwert und erzeugt das Steuersignal derart, dass das Analogsignal des Digital-Analog-Wandlers um den ersten Differenzwert verringert wird.According to one embodiment of the invention, when the control signal is generated, the control unit compares the first digital signal of the first analog-digital converter with a signal upper limit value and, when the signal upper limit value is exceeded, determines a first difference value and generates the control signal in such a way that the analog signal of the digital-analog converter converts the first difference value is reduced.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vergleicht beim Erzeugen des Steuersignals die Steuereinheit das erste Digitalsignal des ersten Analog-Digital-Wandlers mit einem Signaluntergrenzenwert und ermittelt beim Unterschreiten des Signaluntergrenzenwertes einen zweiten Differenzwert und erzeugt das Steuersignal derart, dass das Analogsignal um den zweiten Differenzwert erhöht wird.According to one embodiment of the invention, when the control signal is generated, the control unit compares the first digital signal of the first analog-digital converter with a signal lower limit value and, when the signal falls below the lower limit value, determines a second difference value and generates the control signal in such a way that the analog signal is increased by the second difference value.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Ausgeben des Analogsignals, das Analogsignal vom ersten Analog-Digital-Wandler in ein zweites Digitalsignal gewandelt und an die Steuereinheit ausgegeben, wobei die Steuereinheit das zweite Digitalsignal mit dem Steuersignal vergleicht und das erste Digitalsignal abhängig vom Ergebnis des Vergleichs ändert.According to one embodiment of the invention, after the output of the analog signal, the analog signal from the first analog-digital converter is converted into a second digital signal and sent to the Control unit output, the control unit comparing the second digital signal with the control signal and changing the first digital signal depending on the result of the comparison.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Ausgeben des Analogsignals, das Analogsignal vom zweiten Analog-Digital-Wandler in ein zweites Digitalsignal gewandelt und an die Steuereinheit ausgegeben, wobei die Steuereinheit das zweite Digitalsignal mit dem Steuersignal vergleicht und das erste Digitalsignal abhängig vom Ergebnis des Vergleichs ändert.According to one embodiment of the invention, after the analog signal has been output, the analog signal from the second analog-digital converter is converted into a second digital signal and output to the control unit, the control unit comparing the second digital signal with the control signal and the first digital signal depending on the result of the Comparison changes.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigen:

- 1: einen elektrochemischen Sensor mit der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltung,
- 2: eine alternative Ausführungsform der elektronischen Schaltung gemäß 1,
- 3: einen alternativen elektrochemischen Sensor mit einer schematisch dargestellten alternativen elektronischen Schaltung und
- 4: eine Sensorgruppe mit zwei elektrochemischen Sensoren gemäß 1.

The invention is explained in more detail with reference to the following description of the figures. Show it:

- 1 an electrochemical sensor with the electronic circuit according to the invention,
- 2nd : an alternative embodiment of the electronic circuit according to 1 ,
- 3rd : an alternative electrochemical sensor with a schematically illustrated alternative electronic circuit and
- 4th : a sensor group with two electrochemical sensors according to 1 .

1 zeigt einen elektrochemischen Sensor 17 mit einer elektronischen Schaltung 1 und einem Sensorkopf 21. Der Sensorkopf 21 umfasst zwei Elektroden 3, 5. In einer alternativen Ausführungsform kann der Sensorkopf 21 auch mehr als zwei Elektroden umfassen. Die elektronische Schaltung 1 weist einen ersten Schaltungspunkt 2 auf, der mit einer ersten Elektrode 3 des Sensorkopfs 21 des elektrochemischen Sensors 17 verbunden ist. Die erste Elektrode 3 ist eine sogenannte Messelektrode. 1 shows an electrochemical sensor 17th with an electronic circuit 1 and a sensor head 21 . The sensor head 21 includes two electrodes 3rd , 5 . In an alternative embodiment, the sensor head 21 also include more than two electrodes. The electronic circuit 1 has a first node 2nd on that with a first electrode 3rd of the sensor head 21 of the electrochemical sensor 17th connected is. The first electrode 3rd is a so-called measuring electrode.

Des Weiteren weist die elektronische Schaltung 1 einen zweiten Schaltungspunkt 4 auf, der mit einer zweiten Elektrode 5 des Sensorkopfs 21 des elektrochemischen Sensors 17 verbunden ist. Die zweite Elektrode 5 ist eine sogenannte Referenzelektrode.
Die elektronische Schaltung 1 hat einen Schaltungsbezugspunkt 6, der als Masse ausgestaltet ist. Alternativ kann der Schaltungsbezugspunkt 6 auch ein bestimmtes Potential aufweisen.Furthermore, the electronic circuit 1 a second circuit point 4th on that with a second electrode 5 of the sensor head 21 of the electrochemical sensor 17th connected is. The second electrode 5 is a so-called reference electrode.
The electronic circuit 1 has a circuit reference point 6 , which is designed as a mass. Alternatively, the circuit reference point 6 also have a certain potential.

Der Sensorkopf 21 ist zum Beispiel dazu geeignet, ein erstes Spannungspotential an der ersten Elektrode 3 auszugeben und ein zweites Spannungspotential an der zweiten Elektrode 5 auszugeben. Das erste Spannungspotential ist zum Beispiel ein Messpotential, welches abhängig von einem pH-Wert eines Messmedium, in welchem sich der Sensorkopf 21 befindet, ist. Das zweite Spannungspotential ist zum Beispiel ein Referenzpotential.The sensor head 21 is suitable, for example, for a first voltage potential at the first electrode 3rd output and a second voltage potential at the second electrode 5 to spend. The first voltage potential is, for example, a measurement potential which depends on a pH value of a measurement medium in which the sensor head is located 21 is located. The second voltage potential is, for example, a reference potential.

Die elektronische Schaltung 1 weist mindestens einen ersten Analog-Digital-Wandler 7 mit einem ersten Analogeingang 8 und mit einem ersten Digitalausgang 9 auf. Der erste Analog-Digital-Wandler 7 ist mit dem Schaltungsbezugspunkt 6 verbunden. Der erste Analogeingang 8 ist mit dem ersten Schaltungspunkt 2 verbunden. Der Analog-Digital-Wandler 7 ist dazu geeignet, ein erstes Elektrodensignal ES1 auf dem ersten Analogeingang 8 zu empfangen, das erste Elektrodensignal ES1 in ein erstes Digitalsignal DS1 zu wandeln und das erste Digitalsignal DS1 auf dem ersten Digitalausgang 9 auszugeben.The electronic circuit 1 has at least a first analog-to-digital converter 7 with a first analog input 8th and with a first digital output 9 on. The first analog-to-digital converter 7 is with the circuit reference point 6 connected. The first analog input 8th is with the first node 2nd connected. The analog-digital converter 7 is suitable for a first electrode signal ES1 on the first analog input 8th to receive the first electrode signal ES1 into a first digital signal DS1 to convert and the first digital signal DS1 on the first digital output 9 to spend.

Die elektronische Schaltung 1 weist des Weiteren einen Digital-Analog-Wandler 10 mit einem Digitaleingang und einem Analogausgang 11 auf. Der Analogausgang 11 ist mit dem zweiten Schaltungspunkt 4 verbunden. Der Digital-Analog-Wandler 10 ist dazu geeignet, ein Digitalsignal am Digitaleingang zu empfangen und in ein Analogsignal AS zu wandeln und an dem Analogausgang 11 auszugeben.The electronic circuit 1 also has a digital-to-analog converter 10th with a digital input and an analog output 11 on. The analog output 11 is with the second node 4th connected. The digital-to-analog converter 10th is suitable for receiving a digital signal at the digital input and into an analog signal AS to convert and to the analog output 11 to spend.

Die elektronische Schaltung 1 weist des Weiteren eine Steuereinheit 12 auf, die mit dem ersten Digitalausgang 9 des ersten Analog-Digital-Wandler 7 und dem Digitaleingang des Digital-Analog-Wandlers 10 verbunden ist. Die Steuereinheit 12 ist dazu geeignet, das erste Digitalsignal DS1 vom ersten Analog-Digital-Wandler 7 zu empfangen und auszuwerten. Die Steuereinheit 12 ist dazu geeignet, basierend auf dem ersten Digitalsignal DS1 ein Steuersignal ST zu erzeugen und an den Digital-Analog-Wandler 10 auszugeben. Die Steuereinheit 12 ist dazu geeignet, den Digital-Analog-Wandler 10 derart zu steuern, dass das Analogsignal AS des Digital-Analog-Wandlers 10 abhängig vom ersten Digitalsignal DS1 ist. Wie die Steuereinheit 12 den Digital-Analog-Wandler 10 steuert, wird später genauer erläutert.The electronic circuit 1 also has a control unit 12th on that with the first digital output 9 of the first analog-digital converter 7 and the digital input of the digital-to-analog converter 10th connected is. The control unit 12th is suitable for the first digital signal DS1 from the first analog-digital converter 7 to receive and evaluate. The control unit 12th is suitable based on the first digital signal DS1 a control signal ST to generate and to the digital-to-analog converter 10th to spend. The control unit 12th is suitable for the digital-to-analog converter 10th to control such that the analog signal AS of the digital-to-analog converter 10th depending on the first digital signal DS1 is. Like the control unit 12th the digital-to-analog converter 10th controls will be explained in more detail later.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist der erste Analog-Digital-Wandler 7 einen zweiten Analogeingang 13 und einen zweiten Digitalausgang 14 auf. Der zweite Analogeingang 13 ist mit dem zweiten Schaltungspunkt 4 verbunden und der zweite Digitalausgang 14 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden. Der erste Analog-Digital-Wandler 7 ist dazu geeignet, das Analogsignal AS am zweiten Analogeingang 13 zu empfangen, in ein zweites Digitalsignal DS2 zu wandeln und am zweiten Digitalausgang 14 auszugeben. Die Steuereinheit 12 ist dazu geeignet, das erste Digitalsignal DS1 abhängig vom zweiten Digitalsignal DS2 zu ändern. Außerdem ist die Steuereinheit 12 dazu geeignet, den Digital-Analog-Wandler 10 abhängig vom zweiten Digitalsignal DS2 zu steuern. Der in 1 gezeigte erste Analog-Digital-Wandler 7 ist zum Beispiel ein differenzieller Analog-Digital-Wandler.In the in 1 illustrated embodiment has the first analog-to-digital converter 7 a second analog input 13 and a second digital output 14 on. The second analog input 13 is with the second node 4th connected and the second digital output 14 is with the control unit 12th connected. The first analog-to-digital converter 7 is suitable for the analog signal AS at the second analog input 13 to receive, in a second digital signal DS2 to convert and at the second digital output 14 to spend. The control unit 12th is suitable for the first digital signal DS1 depending on the second digital signal DS2 to change. In addition, the control unit 12th suitable for the digital-to-analog converter 10th depending on the second digital signal DS2 to control. The in 1 first analog-digital converter shown 7 is, for example, a differential analog-to-digital converter.

Die elektronische Schaltung 1 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform weist einen ersten Signalverstärker 16 zwischen dem Analogausgang 11 des Digital-Analog-Wandlers 10 und dem zweiten Schaltungspunkt 4 auf. Der erste Signalverstärker 16 ermöglicht das Verringern des Ausgangswiderstands der Schaltung am zweiten Schaltungspunkt 4.The electronic circuit 1 according to the in 1 embodiment shown has a first Signal amplifier 16 between the analog output 11 of the digital-to-analog converter 10th and the second node 4th on. The first signal amplifier 16 allows reducing the output resistance of the circuit at the second node 4th .

Die elektronische Schaltung 1 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform weist einen ersten Kondensator 19 auf. Der erste Kondensator 19 ist zwischen dem ersten Schaltungspunkt 2 und dem Schaltungsbezugspunkt 6 verbunden. Der erste Kondensator 19 ist dazu geeignet, einen ausreichend hohen Wechselstromfluss zu ermöglichen.The electronic circuit 1 according to the in 1 shown embodiment has a first capacitor 19th on. The first capacitor 19th is between the first node 2nd and the circuit reference point 6 connected. The first capacitor 19th is suitable to enable a sufficiently high alternating current flow.

Die Kapazität des ersten Kondensators 19 ist bekannt, sie beträgt zum Beispiel zwischen 100 pF und 1 µF. Der erste Kondensators 19 ist vorzugsweise temperaturunabhängig. Die Kapazität des ersten Kondensators 19 bleibt vorzugsweise auch über viele Jahre hinweg konstant. Dank des ersten Kondensators 19 wird ein Stromfluss durch den Messkanal möglich. Dieser Stromfluss bewirkt eine Phasenverschiebung und Amplitudenänderung. Der Kondensator 18 ermöglicht des Weiteren eine Gleichstromfreiheit am ersten Analogeingang 8 des Analog-Digital-Wandlers 7. The capacitance of the first capacitor 19th is known, for example it is between 100 pF and 1 µF. The first capacitor 19th is preferably independent of temperature. The capacitance of the first capacitor 19th preferably remains constant over many years. Thanks to the first capacitor 19th a current flow through the measuring channel becomes possible. This current flow causes a phase shift and amplitude change. The condenser 18th also allows DC freedom at the first analog input 8th of the analog-digital converter 7 .

2 zeigt eine elektronische Schaltung 1', welche eine alternative Ausführungsform zur in 1 dargestellten elektronischen Schaltung 1 ist. Die Bauteile der elektronischen Schaltung 1', welche mit der elektronischen Schaltung 1 identisch sind, wurden mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zur in 1 gezeigten elektronischen Schaltung 1, weist die elektronische Schaltung 1' einen zweiten Analog-Digital-Wandler 15 mit einem Analogeingang 16 und mit einem Digitalausgang 17 auf. Die Funktion dieser alternativen elektronischen Schaltung 1' ist dieselbe, wie die der elektronischen Schaltung 1 der 1. Der Analogeingang 16 des zweiten Analog-Digital-Wandlers 15 ist mit dem zweiten Schaltungspunkt 4 verbunden. Der zweite Analog-Digital-Wandler 15 ist dazu geeignet, das Analogsignal AS zu empfangen und in ein zweites Digitalsignal DS2 zu wandeln und am zweiten Digitalausgang 14 auszugeben. Der Digitalausgang 17 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden. In dieser alternativen Ausführungsform weist der erste Analog-Digital-Wandler 7 keinen zweiten Analogeingang 13 und keinen zweiten Digitalausgang 14 auf. Diese Ausführungsform eignet sich vor allem dann, wenn der erste Analog-Digital-Wandler 7 nicht geeignet ist, gleichzeitig verschiedene Analogsignale in verschiedene Digitalsignale zu wandeln. In dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit 12 dazu eingerichtet, das zweite Digitalsignal DS2 des zweiten Analog-Digital-Wandlers 15 zu empfangen und auszuwerten. 2nd shows an electronic circuit 1' which an alternative embodiment to in 1 illustrated electronic circuit 1 is. The components of the electronic circuit 1' which with the electronic circuit 1 are identical, were identified with the same reference numerals. In contrast to in 1 electronic circuit shown 1 , has the electronic circuit 1' a second analog-to-digital converter 15 with an analog input 16 and with a digital output 17th on. The function of this alternative electronic circuit 1' is the same as that of the electronic circuit 1 of the 1 . The analog input 16 of the second analog-digital converter 15 is with the second node 4th connected. The second analog-to-digital converter 15 is suitable for the analog signal AS to receive and into a second digital signal DS2 to convert and at the second digital output 14 to spend. The digital output 17th is with the control unit 12th connected. In this alternative embodiment, the first analog-to-digital converter has 7 no second analog input 13 and no second digital output 14 on. This embodiment is particularly suitable when the first analog-to-digital converter 7 is not suitable to convert different analog signals into different digital signals at the same time. In this embodiment, the control unit 12th set up the second digital signal DS2 of the second analog-digital converter 15 to receive and evaluate.

3 zeigt eine Ausführungsform des elektrochemischen Sensor 17 als kombinierten pH-/Redox-Sensor. Der Sensorkopf 21 ist in ein Messmedium getaucht, um eine physikalische Größe des Messmediums zu messen. Die physikalische Größe kann zum Beispiel der pH-Wert, der Redox-Wert, rH-Wert, ISE-Wert, Ammonium-Wert, Kalium-Wert, etc. des Messmediums sein. 3rd shows an embodiment of the electrochemical sensor 17th as a combined pH / redox sensor. The sensor head 21 is immersed in a measuring medium to measure a physical size of the measuring medium. The physical quantity can be, for example, the pH value, the redox value, rH value, ISE value, ammonium value, potassium value, etc. of the measuring medium.

In 3 weist der elektrochemische Sensor 17 drei Elektroden 3, 5, 22 auf. Die erste Elektrode 3 ist eine Messelektrode, zum Bestimmen des pH-Wertes des Messmediums. Die zweite Elektrode 5 dient als Referenzelektrode den elektrochemischen Sensor 17. Die dritte Elektrode 22 dient zum Bestimmen des Reduktions-/Oxidations-Standardpotential des Messmediums. Die erste Elektrode 3 ist mit dem ersten Schaltungspunkt 2 der elektronischen Schaltung 1" verbunden und die zweite Elektrode 5 ist mit dem zweiten Schaltungspunkt 4 der elektronischen Schaltung 1" verbunden und die dritte Elektrode 22 ist mit einem dritten Schaltungspunkt 23 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der dritte Schaltungspunkt 23 mit einem dritten Analogeingang 24 des ersten Analog-Digital-Wandlers 7 verbunden.In 3rd shows the electrochemical sensor 17th three electrodes 3rd , 5 , 22 on. The first electrode 3rd is a measuring electrode for determining the pH value of the measuring medium. The second electrode 5 serves as the reference electrode for the electrochemical sensor 17th . The third electrode 22 serves to determine the reduction / oxidation standard potential of the measuring medium. The first electrode 3rd is with the first node 2nd the electronic circuit 1" connected and the second electrode 5 is with the second node 4th the electronic circuit 1" connected and the third electrode 22 is with a third circuit point 23 connected. In this embodiment, the third node is 23 with a third analog input 24th of the first analog-to-digital converter 7 connected.

Ein zweiter Kondensator 26 ist zwischen dem dritten Schaltungspunkt 23 und dem Schaltungsbezugspunktes 6 angeordnet. Ebenso ist ein dritter Signalverstärker 27 zwischen dem dritten Schaltungspunkt 23 und dem dritten Analogeingang 24 des ersten Analog-Digital-Wandlers 7 angeordnet.A second capacitor 26 is between the third node 23 and the circuit reference point 6 arranged. There is also a third signal amplifier 27 between the third circuit point 23 and the third analog input 24th of the first analog-to-digital converter 7 arranged.

Der erste Analog-Digital-Wandler 7 weist einen dritten Digitalausgang 25 auf und ist dazu geeignet, ein zweites Elektrodensignal ES2 auf dem dritten Analogeingang in ein drittes Digitalsignal DS3 zu wandeln und auf dem Digitalausgang an die Steuereinheit auszugeben. So lassen sich mit einer kompakten Schaltung mehrere Messelektroden gleichzeitig auswerten.The first analog-to-digital converter 7 has a third digital output 25th on and is suitable for a second electrode signal ES2 to convert to a third digital signal DS3 on the third analog input and to output it to the control unit on the digital output. In this way, several measuring electrodes can be evaluated simultaneously with a compact circuit.

Selbstverständlich kann der elektrochemische Sensor 17 mehr als drei Elektroden aufweisen. In diesem Fall weist die elektronische Schaltung 1 für jede Elektrode jeweils einen Schaltungspunkt auf, der mit der jeweiligen Elektrode verbunden ist. Der Analog-Digital-Wandler 7 weist in diesem Fall ebenso für jeden zusätzlichen Schaltungspunkt einen zusätzlichen mit dem jeweiligen Schaltungspunkt verbundenen Analogeingang und einen dem jeweiligen Analogeingang entsprechenden und jeweils mit der Steuereinheit 12 verbundenen Digitalausgang auf. In diesem Fall ist auch an jedem Schaltungspunkt ein Kondensator und ein Signalverstärker, wie oben bezüglich des ersten Kondensators 19 und des zweiten Signalverstärkers 20 beschrieben, angeordnet.Of course, the electrochemical sensor 17th have more than three electrodes. In this case, the electronic circuitry 1 for each electrode has a circuit point which is connected to the respective electrode. The analog-digital converter 7 in this case also has, for each additional circuit point, an additional analog input connected to the respective circuit point and an analog input corresponding to the respective analog input and each with the control unit 12th connected digital output. In this case there is also a capacitor and a signal amplifier at each circuit point, as above with regard to the first capacitor 19th and the second signal amplifier 20th described, arranged.

Die mehr als drei Elektroden können auch durch verschiedene Sensorköpfe bereitgestellt werden. Ebenso ist es möglich, anstatt eines Analog-Digital-Wandlers mit mehreren Eingängen für jeden zusätzlichen Schaltungseingang einen individuellen Analog-Digital-Wandler zu verwenden.The more than three electrodes can also be provided by different sensor heads. It is also possible, instead of an analog-digital converter with multiple inputs for each additional circuit input to use an individual analog-to-digital converter.

4 zeigt eine Sensorgruppe 18 mit zwei erfindungsgemäßen elektrochemischen Sensoren 17, 17'. Die ersten Schaltungspunkte 2 jedes elektrochemischen Sensors 17, 17' sind mit verschiedenen ersten Elektroden 3, 3', welche jeweils eine sogenannte Messelektrode ausbilden, von verschiedenen Sensorköpfen 21, 21' verbunden. Die zweiten Schaltungspunkte 4 jedes elektrochemischen Sensors 17, 17' sind mit derselben zweiten Elektrode 5, eine sogenannte Referenzelektrode, eines der verschiedenen Sensorköpfe 21, 21' verbunden. Die Sensorgruppe 18 ermöglicht, dass verschiedene physikalische Größen eines Messmediums gleichzeitig ausgewertet werden können. 4th shows a sensor group 18th with two electrochemical sensors according to the invention 17th , 17 ' . The first switching points 2nd any electrochemical sensor 17th , 17 ' are with different first electrodes 3rd , 3 ' , each of which forms a so-called measuring electrode, from different sensor heads 21 , 21 ' connected. The second circuit points 4th any electrochemical sensor 17th , 17 ' are with the same second electrode 5 , a so-called reference electrode, one of the various sensor heads 21 , 21 ' connected. The sensor group 18th enables different physical quantities of a measuring medium to be evaluated simultaneously.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen eines Sensorsignals anhand des erfindungsgemäßen elektrochemischen Sensor 17 beschrieben.The method according to the invention for measuring a sensor signal using the electrochemical sensor according to the invention is described below 17th described.

Zuerst wird der elektrochemische Sensor 17 bereitgestellt. Zum Messen ist der Sensorkopf 21 des elektrochemischen Sensors 17, wie in den 1 bis 4 gezeigt, in ein Messmedium eingetaucht. Der elektrochemische Sensor 17 ist zum Beispiel dazu eingerichtet, den pH-Wert des Messmediums zu messen.First is the electrochemical sensor 17th provided. The sensor head is for measuring 21 of the electrochemical sensor 17th as in the 1 to 4th shown, immersed in a measuring medium. The electrochemical sensor 17th is set up, for example, to measure the pH of the measuring medium.

Wenn der Sensorkopf 21 mit dem Messmedium in Kontakt ist, stellt sich ein Messpotential an der ersten Elektrode 3 ein. Ebenso stellt sich ein Referenzpotential an der zweiten Elektrode 5 ein. Zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 5 fällt somit eine Messspannung ab, welche das erste Elektrodensignal ES1 definiert.If the sensor head 21 is in contact with the measuring medium, there is a measuring potential at the first electrode 3rd a. There is also a reference potential at the second electrode 5 a. Between the first electrode 3rd and the second electrode 5 a measurement voltage thus drops, which defines the first electrode signal ES1.

Im nächsten Schritt wird das Analogsignal AS am Analogausgang 11 des Digital-Analog-Wandlers 10 an die zweite Elektrode 5 des elektrochemischen Sensors 17 durch den Digital-Analog-Wandler 10 ausgegeben. Das Analogsignal AS bewirkt zum Beispiel eine Anhebung des Referenzpotentials an der zweiten Elektrode 5.The next step is the analog signal AS at the analog output 11 of the digital-to-analog converter 10th to the second electrode 5 of the electrochemical sensor 17th through the digital-to-analog converter 10th spent. The analog signal AS causes, for example, an increase in the reference potential at the second electrode 5 .

Da das Analogsignal AS von der elektronischen Schaltung 1 an die zweite Elektrode 5 ausgegeben wurde, ist das an der ersten Elektrode 3 anliegende erste Elektrodensignal ES1 abhängig vom Analogsignal AS. In anderen Worten wird durch das erste Elektrodensignal ES1 das Analogsignal AS abgebildet.Because the analog signal AS from the electronic circuit 1 to the second electrode 5 output is on the first electrode 3rd applied first electrode signal ES1 depending on the analog signal AS . In other words, the first electrode signal ES1 turns the analog signal AS pictured.

Somit ist es möglich, ohne komplizierte Schaltungskomponenten, eine negative Messspannung in Bezug auf das Analogsignal AS in eine positive Messspannung in Bezug auf den Schaltungsbezugspunkt 6, welcher durch eine Schaltungsmasse ausgebildet ist, zu ändern.It is therefore possible, without complicated circuit components, to have a negative measurement voltage with respect to the analog signal AS into a positive measuring voltage in relation to the circuit reference point 6 , which is formed by a circuit ground.

Dann wird das erste Elektrodensignal ES1 von der ersten Elektrode 3 des elektrochemischen Sensors 17 am ersten Analogeingang 8 des ersten Analog-Digital-Wandlers 7 empfangen. Der erste Analog-Digital-Wandler 7 wandelt das erste Elektrodensignal ES1 in ein erstes Digitalsignal DS1 und gibt das erste Digitalsignal DS1 am ersten Digitalausgang 9 aus.Then the first electrode signal ES1 from the first electrode 3rd of the electrochemical sensor 17th at the first analog input 8th of the first analog-to-digital converter 7 receive. The first analog-to-digital converter 7 converts the first electrode signal ES1 into a first digital signal DS1 and gives the first digital signal DS1 at the first digital output 9 out.

Dieses Messverfahren ermöglicht es einem Benutzer, wie von ihm gewünscht, durch das Analogsignal AS die Messspannung so einzustellen, dass diese optimal ausgewertet werden kann. Zum Beispiel kann der Benutzer bei dem Analog-Digital-Wandler 7 mit zulässiger Eingangsspannung zwischen 0,5 V und 1,5V und einer Messspannung zwischen -2 V und -1 V, die Messspannung durch ein korrektives Analogsignal AS von 2,5 V in eine Messspannung zwischen 0,5 V und 1,5 V verschoben werden. Dies ermöglicht es, den Analog-Digital-Wandler optimal zu beschalten. Ebenso kann der Benutzer bei einer Messpannung zwischen 2V und 3V, die Messspannung durch ein korrektives Analogsignal AS von -1,5 V in eine Messspannung zwischen 0,5 V und 1,5 V verschoben werden, um auch hier den Analog-Digital-Wandler 7 optimal im zulässigen Eingangsspannungsbereich zu beschalten.This measurement method enables a user, as desired by the user, through the analog signal AS set the measuring voltage so that it can be optimally evaluated. For example, the user can use the analog-to-digital converter 7 with a permissible input voltage between 0.5 V and 1.5 V and a measuring voltage between -2 V and -1 V, the measuring voltage by means of a corrective analog signal AS from 2.5 V to a measuring voltage between 0.5 V and 1.5 V. This enables the analog-digital converter to be optimally wired. Likewise, with a measurement voltage between 2V and 3V, the user can measure the measurement voltage using a corrective analog signal AS can be shifted from -1.5 V to a measuring voltage between 0.5 V and 1.5 V in order to use the analog-digital converter 7 to be optimally wired in the permissible input voltage range.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Digitalsignals DS1 an die Steuereinheit 12 ausgegeben. Die Steuereinheit 12 erzeugt dann ein Steuersignal ST in Abhängigkeit von dem ersten Digitalsignal DS1. Anschließend gibt die Steuereinheit 12 das Steuersignal ST an den Digital-Analog-Wandler 10 aus. Der Digital-Analog-Wandler 10 wandelt das Steuersignal ST in das Analogsignal AS und gibt das Analogsignals AS an die zweite Elektrode 4 des elektrochemischen Sensors 17 aus.In a development of the method, the digital signal DS1 to the control unit 12th spent. The control unit 12th then generates a control signal ST depending on the first digital signal DS1 . Then the control unit gives 12th the control signal ST to the digital-to-analog converter 10th out. The digital-to-analog converter 10th converts the control signal ST into the analog signal AS and gives the analog signal AS to the second electrode 4th of the electrochemical sensor 17th out.

Durch die Steuereinheit 12 kann somit, wie oben beschrieben, ein für den Analog-Digital-Wandler 7 optimales Eingangssignal am ersten Analogeingang 8 erzeugt werden. Ein Vorteil der Steuereinheit 12 ist die automatische Steuerung und Regelung des Analogsignals AS abhängig von dem ersten Digitalsignal DS1.By the control unit 12th can, as described above, be used for the analog-digital converter 7 optimal input signal at the first analog input 8th be generated. An advantage of the control unit 12th is the automatic control and regulation of the analog signal AS depending on the first digital signal DS1 .

Beim Erzeugen des Steuersignals ST vergleicht die Steuereinheit 12 das erste Digitalsignal DS1 des ersten Analog-Digital-Wandlers 7 mit einem Signalobergrenzenwert. Wird der Signalobergrenzenwertes überschritten, so ermittelt die Steuereinheit 12 einen ersten Differenzwert und erzeugt das Steuersignal ST derart, dass das Analogsignal AS des Digital-Analog-Wandlers 10 um den ersten Differenzwert verringert wird.When generating the control signal ST compares the control unit 12th the first digital signal DS1 of the first analog-to-digital converter 7 with a signal upper limit value. If the upper signal limit value is exceeded, the control unit determines 12th a first difference value and generates the control signal ST such that the analog signal AS of the digital-to-analog converter 10th is reduced by the first difference value.

Ebenso vergleicht die Steuereinheit 12 das erste Digitalsignal DS1 mit einem Signaluntergrenzenwert und ermittelt bei Unterschreiten des Signaluntergrenzenwertes einen zweiten Differenzwert. Daraufhin erzeugt die Steuereinheit 12 das Steuersignal ST derart, dass das Analogsignal AS um den zweiten Differenzwert erhöht wird.The control unit also compares 12th the first digital signal DS1 with a signal lower limit value and determines a second difference value when the signal lower limit value is undershot. The control unit then generates 12th the control signal ST such that the analog signal AS is increased by the second difference value.

Der Signalobergrenzenwert entspricht zum Beispiel der Obergrenze einer Eingangsspannung des Analog-Digital-Wandlers 7. Der Signaluntergrenzenwertes entspricht zum Beispiel der Untergrenze einer Eingangsspannung des Analog-Digital-Wandlers 7. Somit ist es zum Beispiel möglich, den Analog-Digital-Wandler 7 in seinem zulässigen Eingangsspannungsbereich zu betreiben.The signal upper limit value corresponds, for example, to the upper limit of an input voltage of the analog-digital converter 7 . The signal lower limit value corresponds, for example, to the lower limit of an input voltage of the analog-digital converter 7 . So it is possible, for example, the analog-digital converter 7 to operate in its permissible input voltage range.

In einer Weiterbildung des Messverfahrens wird nach dem Ausgeben des Analogsignals AS, das Analogsignal AS vom Digital-Analog-Wandler 10 über den zweiten Analogeingang 13 des Analog-Digital-Wandlers 7 abgegriffen und in ein zweites Digitalsignal DS2 gewandelt. Das zweite Digitalsignal DS2 wird dann an die Steuereinheit 12 über den zweiten Digitalausgang 14 des Analog-Digital-Wandlers 7 ausgegeben. Die Steuereinheit 12 vergleicht das zweite Digitalsignal DS2 mit dem Steuersignal ST und ändert das erste Digitalsignal DS1 abhängig vom Ergebnis des Vergleichs. Dieses sogenannte Zurückmessen des Analogsignals AS ermöglicht es, eine sehr hohe Genauigkeit bei der Einstellung des an der zweiten Elektrode 5 anliegenden Referenzpotentials zu erreichen.In a further development of the measuring method, after the analog signal has been output AS , the analog signal AS from the digital-to-analog converter 10th via the second analog input 13 of the analog-digital converter 7 tapped and into a second digital signal DS2 changed. The second digital signal DS2 is then sent to the control unit 12th via the second digital output 14 of the analog-digital converter 7 spent. The control unit 12th compares the second digital signal DS2 with the control signal ST and changes the first digital signal DS1 depending on the result of the comparison. This so-called back measurement of the analog signal AS allows a very high accuracy when setting the at the second electrode 5 to reach the reference potential.

Alternativ kann das Analogsignal AS auch vom zweiten Analog-Digital-Wandler 15 in ein zweites Digitalsignal DS2 gewandelt und an die Steuereinheit 12 ausgegeben werden. Die Steuereinheit 12 vergleicht auch hier das zweite Digitalsignal DS2 mit dem Steuersignal ST und ändert das erste Digitalsignal DS1 abhängig vom Ergebnis des Vergleichs. In dieser Ausführungsform benötigt der erste Analog-Digital-Wandler 7 keinen zweiten Analogeingang 13 und keinen zweiten Digitalausgang 14.Alternatively, the analog signal AS also from the second analog-digital converter 15 into a second digital signal DS2 converted and sent to the control unit 12th be issued. The control unit 12th also compares the second digital signal here DS2 with the control signal ST and changes the first digital signal DS1 depending on the result of the comparison. In this embodiment, the first analog-to-digital converter is required 7 no second analog input 13 and no second digital output 14 .

Falls der elektrochemische Sensor 17 mehr als eine Elektrode aufweist, kann das oben beschriebene Messverfahren entsprechend auf die zusätzlichen Messkanäle angewandt werden.If the electrochemical sensor 17th has more than one electrode, the measurement method described above can be applied accordingly to the additional measurement channels.

In allen oben beschriebenen Ausführungsformen des Verfahren zum Messen eines Sensorsignals kann die das Steuersignal ST oder das erste Digitalsignal DS1 oder das zweite Digitalsignal DS2, oder ein Signal, welches von einem dieser Signale abgeleitet ist, an eine Anzeigeeinheit 28 ausgegeben werden.In all of the embodiments of the method for measuring a sensor signal described above, the control signal can ST or the first digital signal DS1 or the second digital signal DS2 , or a signal derived from one of these signals to a display unit 28 be issued.

Claims

Electronic circuit (1) for an electrochemical sensor, comprising: - a first circuit point (2) which is suitable for being connected to a first electrode (3) of the electrochemical sensor (17), - a second circuit point (4), which is suitable for being connected to a second electrode (5) of the electrochemical sensor (17), - at least one first analog-digital converter (7) with a first analog input (8) and with a first digital output (9), wherein the first analog input (8) is connected to the first circuit point (2), and wherein the first digital output (9) is suitable for outputting a first digital signal (DS1), characterized in that the electronic circuit (1) further comprises a Digital-analog converter (10) having an analog output (11), the analog output (11) being connected to the second circuit point (4) and being suitable for outputting an analog signal (AS).

Electronic circuit (1) after Claim 1 The electronic circuit (1) further comprises a control unit (12) connected to the first analog-digital converter (7) and to the digital-analog converter (10), the control unit (12) being suitable for to receive the first digital signal (DS1) from the first analog-digital converter (7) and to generate a control signal (ST) depending on the first digital signal (DS1) and to output it to the digital-analog converter (10) in order to transmit the digital To control analog converter (10) in such a way that the analog signal (AS) of the digital-analog converter (10) is dependent on the first digital signal (DS1).

Electronic circuit (1) after Claim 2 , wherein the first analog-digital converter (7) has a second analog input (13) and a second digital output (14), the second analog input (13) being connected to the second circuit point (4) and the second digital output (14) is connected to the control unit (12), the first analog-digital converter (7) being suitable for outputting a second digital signal (DS2) at the second digital output (14).

Electrochemical sensor (17) comprising - at least two electrodes (3, 5, 22) which comprise a first electrode (3) and a second electrode (5), - an electronic circuit (1) according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the first electrode (3) is connected to the first circuit point (2) of the electronic circuit (1) and the second electrode (5) is connected to the second circuit point (4) of the electronic circuit (1).

Sensor group (18) comprising at least two electrochemical sensors (17) Claim 4 , wherein each electrochemical sensor has a second electrode (5) common to all electrochemical sensors (17) of the sensor group (18).

Method for measuring a sensor signal from an electrochemical sensor (17), the method comprising the following steps: - Providing an electrochemical sensor (17) after Claim 4 , - Outputting an analog signal (AS) to the second electrode (4) of the electrochemical sensor (17) by the digital-to-analog converter (10), - Receiving a first electrode signal (ES1) from the first electrode (3) of the electrochemical sensor (17) at the first analog input (8) of the first analog-digital converter (7), - converting the first electrode signal (ES1) into a first digital signal (DS1) by the first analog-digital converter (7), - outputting it first digital signal (DS1).

Procedure according to Claim 6 combined with Claim 2 , When the first digital signal (DS1) is output, the first digital signal (DS1) is output to the control unit (12), the method further comprising the following steps: - The control unit (12) generates a control signal (ST) in dependence on from the first digital signal (DS1), - outputting the control signal (ST) to the digital-to-analog converter (10) by the control unit (12), - converting the control signal (ST) into an analog signal (AS) by the digital-analog Converter (10), - outputting an analog signal (AS) to the second electrode (4) of the electrochemical sensor (17) by the digital-analog converter (10).

Procedure according to Claim 6 or 7 , When the control signal (ST) is generated, the control unit (12) compares the first digital signal (DS1) of the first analog-digital converter (7) with a signal upper limit value and, when the signal upper limit value is exceeded, determines a first difference value and the control signal (ST) in this way is generated that the analog signal (AS) of the digital-to-analog converter (10) is reduced by the first difference value.

Procedure according to one of the Claims 6 to 8th , When the control signal (ST) is generated, the control unit (12) compares the first digital signal (DS1) of the first analog-digital converter (7) with a signal lower limit value and, when the signal lower limit value is undershot, determines a second difference value and the control signal (ST) in this way is generated that the analog signal (AS) is increased by the second difference value.

Procedure according to one of the Claims 6 to 9 combined with Claim 3 , After output of the analog signal (AS), the analog signal (AS) is converted by the first analog-digital converter (7) into a second digital signal (DS2) and output to the control unit (12), the control unit (12) compares the second digital signal (DS2) with the control signal (ST) and changes the first digital signal (DS1) depending on the result of the comparison.