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QUERVERWEIS AUF ÄHNLICHE PATENTANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-amerikanischen provisorischen Patentanmeldung Nr. 621028,469, eingereicht am 24. Juli 2014 unter dem Titel: „Electromechanical Sensing Module”, deren kompletter Inhalt in dessen Gesamtheit die vorliegende Patentanmeldung umfasst.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen elektrochemische Sensoren, insbesondere, einen Messschaltkreis eines elektrochemischen Sensors.
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Seit einiger Zeit gibt es High-End-Sensoren zur Messung der Wasserstoffkonzentration, des sogenannten pH-Wertes, von Flüssigkeiten, wobei der Sensor bei der Durchführung einer Messung in die entsprechende Flüssigkeit eingetaucht wird. Die Durchführung einer effizienten digitalen Messung unter Verwendung von derartigen Vorrichtungen kann sich aber als recht kompliziert erweisen. Beispielsweise erzeugen typische Sonden bei der Messung des pH-Wertes im Messschaltkreis Spannungen, die lediglich zwischen wenigen Millivolt und hunderten von Millivolt liegen. Außerdem können solche Sonden negative Spannungen erzeugen, was sich als problematisch erweisen kann, da die meisten Analog-Digital-Umsetzer (ADC), die zur Durchführung von digitalen Messungen in der Regel verwendet werden, für die Messung von negativen Spannungen nicht ausgelegt sind. Aus diesem Grund muss im System ein analoges Vorschaltgerät (AFE) vorgesehen werden, das die Übermittlung einer negativen Spannung zum Analog-Digital-Umsetzer verhindern würde. Durch Konditionierung des Signals sollte außerdem ermöglicht werden, dass das System den größten Teil des Dynamikbereichs des Analog-Digital-Umsetzers bzw. den gesamten Dynamikbereich des Analog-Digital-Umsetzers nutzt sowie des Rauschen, das an den Analog-Digital-Umsetzer übermittelt wird, unterdrückt und/oder herausfiltert.
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Zur Gewährleistung der maximal effizienten Nutzung des Dynamikbereiches des Analog-Digital-Umsetzers wird das Modul des analogen Vorschaltgerätes des Messschaltkreises mit einer Verstärkung ausgestattet. Dies führt in der Regel zu mehreren Problemen, wie, insbesondere: a) die Verstärkung erzeugt ein Rauschen; b) die Verstärkung erzeugt sonstige Störungen (wie beispielsweise, Verstärkung des eingehenden Biasstroms und sonstige Nichtlinearitäten der Verstärkung) und c) die Verstärkung muss variabel sein, um eine große Vielfalt von Signalen effizient konditionieren zu können.
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Somit ist es erforderlich, einen Messschaltkreis für einen elektrochemischen Sensor zu entwickeln, der den Großteil des Dynamikbereiches des Analog-Digital-Umsetzers nutzen kann, die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Messung erhöht und Daten in digitaler Form liefert, die an nachgeschaltete Systeme weitergeleitet und durch sie verwendet werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen einen Messschaltkreis für einen elektrochemischen Sensor. Der Messschaltkreis umfasst einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC), einen Operationsverstärker, einen Instrumentenverstärker und einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC). Der Digital-Analog-Umsetzer generiert ein Biasspannungssignal gegen Erde, das durch den Operationsverstärker empfangen wird. Der Operationsverstärker erzeugt eine niedrige Biasspannung an einem Kontaktpaar, das mit dem elektrochemischen Sensor verbunden ist. Der Instrumentenverstärker empfängt ein Signal von diesem Kontaktpaar und erzeugt ein Ausgangssignal, das die Spannung zwischen den Kontakten widergibt und sich auf das starke Biasspannungssignal gegen Erde bezieht. Der Analog-Digital-Umsetzer empfängt das Ausgangssignal und leitet den aktuellen Spannungsmesswert, der durch den elektrochemischer Sensor gemessen wurde, davon ab.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die folgende eingehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird besser verstanden, wenn sie zusammen mit den angehängten Zeichnungen gelesen wird. Zur besseren Darstellung wird auf den Zeichnungen die aktuell bevorzugte Ausführungsform der Erfindung abgebildet. Hiermit wird jedoch darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung auf die abgebildeten Vorrichtungen und Instruments nicht beschränkt.
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1 ist eine schematische Darstellung des Messschaltkreises gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine schematische Darstellung der Header-Belegung des Messschaltkreises, der in der 1 abgebildet ist; und
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3 ist ein Flussdiagramm der Methode zur Ableitung des Spannungswertes, der durch den elektrochemischer Sensor gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemessen wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der vorliegenden Beschreibung werden bestimmte Begriffe nur aus Vereinfachungsgründen verwendet, sie beschränken sich nicht auf den konkreten Fall. Die Begriffe „rechts”, „links”, „unten” und „oben” geben auf den entsprechenden Zeichnungen, auf die sie sich beziehen, die Richtungen vor. Die Begriffe „einwärts” und „auswärts” beziehen sich auf die Richtungen „zu etwas hin” und „von etwas her”, bzw. auf das geometrische Zentrum einer Vorrichtung und deren Bestandteile. Die Terminologie umfasst die oben genannten Begriffe, deren Ableitungen und ähnliche Wörter. Außerdem bedeutet der unbestimmte Artikel „ein”, der in den Ansprüchen sowie in den entsprechenden Teilen der Spezifikation verwendet wird, „mindestens ein”.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung helfen bei der Beseitigung der oben bezeichneten Probleme, indem für einen Analog-Digital-Umsetzer statt der Verstärkung variable Referenzwerte verwendet werden. Insbesondere kann eine pH-Sonde beispielsweise einen effektiven Messbereich zwischen –200 mV und +200 mV haben (wobei der gesamte Dynamikbereich 400 mV beträgt). Statt ihn mithilfe eines Verstärkers zu verstärken, kann ein Messschaltkreis einen Referenzwert von 0,512 V für den Analog-Digital-Umsetzer verwendet werden, der 400 mV des Dynamikbereichs umfasst, die für die Abgabe des Signals benötigt werden. Durch Verwendung der Überabtastungstechniken kann dieses Signal bei einer Auflösung von 16 Bit abgetastet werden, wobei eine effektive Auflösung von 8 μV erreicht wird, da der Referenzwert 51,200 im Analog-Digital-Umsetzer dem 400 mV-Bereich der Sonde entspricht. Die Möglichkeit, die Referenzwerte zu verändern, ersetzt effizient die Verstärkungsstufe und erlaubt eine Vereinfachung des Schaltkreises, der in der Regel die maximale Leistung der modernen CPUs verbraucht.
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Auf den Zeichnungen sind Ziffern abgebildet, die bestimmten Elementen entsprechen. In der 1 ist ein Messschaltkreis 10 für einen elektrochemischen Sensor (nicht abgebildet) gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der elektrochemische Sensor könnte als eine sehr schwache Batterie bezeichnet werden. Zum Beispiel, funktioniert eine pH-Sonde wie eine einfache einzelne Batterie mit einem sehr hohen Widerstand, die eine Spannung proportional zur Konzentration der Wasserstoffionen um diese Sonde und somit proportional zum Logarithmus der Wasserstoff-Ionen-Konzentration erzeugt. Die erzeugte Spannung kann positiv und negativ sein, sie hängt, beispielsweise, vom gemessenen pH-Wert der Lösung ab und kann lediglich ein Mikrovolt oder mehrere Volt betragen. Die Quellimpedanz einer typischen pH-Sonde ist sehr hoch, weil der dünne Glaskolben einen hohen Widerstand hat, der in der Regel im Bereich zwischen 10 Megaohm (MΩ) und 10 Gigaohm (GΩ) liegt. Bei der Entwicklung des Messschaltkreises, der das Sensorsignal so konditionieren wird, dass es von anderen Komponenten (wie, beispielsweise, ein Analog-Digital-Umsetzer, eine CPU und sonstige) entlang dem Signalweg genutzt werden könnte, müssen die wesentlichen Eigenschaften des Sensors berücksichtigt werden.
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Da viele elektrochemische Sensoren ein zweipoliges Signal erzeugen und die meisten Anwendungen mit einpoligen Signalen arbeiten, wird das Signal in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verschoben. Aus diesem Grund umfasst der Messschaltkreis 10 ein Digital-Analog-Umsetzer-Modul 12, das durch die CPU 14 programmiert wird und einen Bias-Ausgangssignal 12a mit der erforderlichen Spannung erzeugt. Der Strom des Bias-Ausgangssignals 12a kann für eine künstliche Erde zu schwach sein. Das Bias-Ausgangssignal 12a ist mit einem nichtinvertierenden Eingang 16a des Operationsverstärkers 16 verbunden. Der Operationsverstärker 16, der als ein Spannungsfolger ausgeführt Ist, erzeugt ein Ausgangssignal 16b, das der Spannung des nichtinvertierenden Eingangs 16a „folgt” (d. h. entspricht). Aufgrund einer charakteristisch hohen Eingangsimpedanz und niedrigen Ausgangsimpedanz des Spannungsfolgers gibt der Operationsverstärker 16 einen Strom aus, der stärker ist als der Strom am nichtinvertierenden Eingang 16a des Operationsverstärkers 16, ab. Wie oben erwähnt, liefert der Signalausgang des Digital-Analog-Umsetzer-Moduls 12 einen sehr schwachen Strom. Dank dem Operationsverstärker 16 hat der Ausgang des Operationsverstärkers 16b jetzt genug Strom zur Verfügung, der durch den Rest des Messschaltkreises 10 verwendet werden kann.
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Der Ausgang des Operationsverstärkers 16b ist mit dem Eingang 18b des Analog-Digital-Umsetzer-Moduls (ADC) 18, mit einer Referenzspannung 22b des Instrumentenverstärkers 22, sowie mit dem Massepunkt 38 (abgebildet in der 2) des elektrochemischen Sensors verbunden und gibt die Biasspannung gegen Erde ab. Somit dient die Biasspannung gegen Erde im Endeffekt zum Verschieben des zweipoligen Signals des elektrochemischen Sensors zum einpoligen Signal, das, beispielsweise, durch ein System, das nur einpolige Signale bearbeitet (wie, beispielsweise, ein System, dass nur positive Spannungen messen kann), verwendet werden kann. Zur Beseitigung des Rauschens in dem Biasspannungssignal gegen Erde ist ein Entkopplungskondensator 19 an den Ausgang 16b des Operationsverstärkers 16 angeschlossen. Die bevorzugte Kapazität des Entkopplungskondensators 19 beträgt 1 Nanofarad. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können aber auch Kondensatoren mit einer anderen Kapazität verwendet werden. Da elektrochemische Sensoren gegenüber dem elektrischen Strom sehr empfindlich sind, ist der Ausgang des Operationsverstärkers 16b mit der Erde über einen Strombegrenzungswiderstand 20 verbunden. Der Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstandes 20 beträgt in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 100 Ohm. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können aber Strombegrenzungswiderstände mit anderen Widerstandswerten verwendet werden.
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Der Instrumentenverstärker 22 hat Eingänge, die mit einem Kontaktpaar 24a und 24b verbunden sind, an die der Sensor (nicht abgebildet) angeschlossen ist. Die Kontakte 24a und 24b können als Stifte, Steckdosen, Koaxialsteckdosen oder sonstige Arten der elektrischen Anschlüsse ausgeführt sein. Der Kontakt 24a zeigt die Biasspannung, der Kontakt 24b gibt die Spannung wider, die vom elektrochemischen Sensor gemessen wird. Zur Entfernung von allen niederfrequenten Rauschgeräuschen aus den Eingangssignalen, die von der Sonde abgegeben werden, sind die Tiefpassfilter 27 und 29 an die Kontakte 24a respektive 24b angeschlossen. Jeder Tiefpassfilter 27 und 29 umfasst einen Kondensator 31 und einen Widerstand 33. Die bevorzugte Kapazität des Kondensators 31 beträgt 1 Nanofarad, der bevorzugte Widerstandswert des Widerstandes 33 beträgt 1 Kiloohm. Da die Spannung gegen Erde eine Biasspannung ist, wird das Ausgangssignal von der Sonde im Verhältnis zu dieser Biasspannung stehen. Zum Beispiel, wenn die Biasspannung gegen Erde in Hohe von 100 mV vorgegeben ist und die Sonde eine Spannung von 5 mV misst, wird das Ausgangssignal, das von der Sonde über die Kontakte 24a, 24b an den Instrumentenverstärker 22 weitergeleitet wird, 105 mV betragen. Wenn die Biasspannung gegen Erde in Höhe von 100 mV vorgegeben ist und die Sonde eine Spannung von –5 mV misst, wird das Ausgangssignal, das von der Sonde über die Kontakte 24a, 24b zum Instrumentenverstärker 22 abgegeben wird, 95 mV betragen.
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Die Differenzspannung, die durch den elektrochemischen Sensor erzeugt wird, ist äußerst schwach (d. h. sie liegt im Millivoltbereich und beträgt bei Raumtemperatur im Idealfall 59,16 Millivolt pro pH-Punkt) und liefert so gut wie keinen nutzbaren Strom. Deswegen muss jede verwendete Messvorrichtung eine sehr hohe Empfindlichkeit aufweisen. Somit wird in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Instrumentenverstärker 22 eingesetzt, der eine solche niedrige Spannung ablesen kann, sie aber nicht verbraucht. Zum Beispiel erhält der Instrumentenverstärker 22 als Eingang die Ausgangsspannung von der Sonde über die Kontakte 24a, 24b und bestimmt die Differenz zwischen der Ausgangsspannung und der Biasspannung gegen Erde. Außerdem empfängt der Instrumentenverstärker 22 ein Signal, das durch das Eingabe/Ausgabe-Modul (I/O) 25 ausgegeben wird, in Form eines Freigabe-Eingangssignals 22c. Dann addiert der Instrumentenverstärker 22 diese Differenz wieder mit dem Wert der Biasspannung zur Erde und erzeugt somit ein Ausgangssignal 22a, das einen Wert hat, der dem Wert entspricht, der an dessen Eingang vorhanden ist. Der Instrumentenverstärker 22 garantiert, dass die von der Sonde eingehende Spannung richtig ist und im ordnungsgemäßen Verhältnis zur Biasspannung gegen Erde steht.
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Das Ausgangssignal 22a des Instrumentenverstärkers 22 wird an den Eingang 18a des Analog-Digital-Umsetzer-Moduls (ADC) 18 zurückgeführt, der, als Eingang, den Ausgang der Biasspannung 18b vom Operationsverstärker 16 und das Versorgungsspannungssignal 18c umfasst, das von einem Spannungsteilerschaltkreis 44 ausgegeben wird, der zwei Widerstände 26 und 28 umfasst, deren Widerstandswerte in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 10 Kiloohm respektive 100 Kiloohm betragen. Es muss jedoch angemerkt werden dass die Konfiguration dieser Widerstände irrelevant ist. Der Widerstand 26 kann, beispielsweise, einen Widerstandswert von 10 Kiloohm und der Widerstand 28 einen Widerstandswert von 100 Kiloohm haben. Zur Durchführung der Diagnostik bestimmt der Spannungsteilerschaltkreis 44 die Spannung, mit welcher der Messschaltkreis versorgt wird. Beim Subtrahieren der Biasspannung vom Ausgangssignal des Instrumentenverstärkers 22a sichert das Sensormodul 10 die genaue Messung der Spannung, die von der Sonde ausgegeben wird, von der anschließend der erforderliche Messwert (beispielsweise, der pH-Wert, ppm Ammonium usw.) der Wasserlösung abgeleitet werden kann.
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Ein Pulsweitenmodulator (PWM) 30, das Eingabe/Ausgabe-Modul 25 und das Analog-Digital-Umsetzer-Modul 18 sind in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Bestandteil der CPU 14 oder werden mindestens durch die CPU 14 gesteuert. Die CPU 14 kann in Form eines Mikrokontrollers, eines Mikroprozessors, eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder einer anderen ähnlichen Vorrichtung ausgeführt sein. Zum Beispiel, können eine oder mehrere Pulsweitenmodulatoren 30, das Eingabe/Ausgabe-Modul 25 und das Analog-Digital-Umsetzer-Modul 18 innerhalb der CPU 14 untergebracht werden, so dass die oben beschriebenen Eingänge und Ausgänge in Form von Pins (nicht abgebildet) der CPU 14 ausgeführt werden können. Außerdem können ein oder mehrere Pulsweitenmodulatoren 30, das Eingabe/Ausgabe-Modul 25 und das Analog-Digital-Umsetzer-Modul 22 in Form von Schaltkreisen ausgeführt werden, die außerhalb der CPU 14 befinden, und können an die CPU 14 mit Leitungen, Kabeln oder sonstigen elektrischen Verbindungselementen (nicht abgebildet) angeschlossen sein. Die CPU 14 kann beispielsweise die Stromversorgung, die Sollwerte und Parameter kontrollieren und die Kommunikation mit dem Pulsweitenmodulator 30, dem Eingabe/Ausgabe-Modul 25 und dem Analog-Digital-Umsetzer-Modul (ABC) 18 unterstützen.
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In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befinden sich mindestens der Operationsverstärker 16, der Instrumentenverstärker 22, der Strombegrenzungswiderstand 20, der Spannungsteilerschaltkreis 44 und die Kontakte 24a und 24b in einem Gehäuse. In diesem Gehäuse (nicht abgebildet) können außerdem der Pulsweitenmodulator 30, das Eingabe/Ausgabe-Modul 25, das Analog-Digital-Umsetzer-Modul 18 und/oder die CPU 14 ggf. untergebracht werden.
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In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Messdaten, die vom Sensor erhalten werden, vom Messschaltkreis 10 an einen externen Schaltkreis (nicht abgebildet) unter Verwendung von solchen konventionellen Methoden wie, beispielsweise, Universal Asynchronous Receiver/Transmitter-Protokolle (UART-Protokolle) (zum Beispiel, RS-232, TTL serial, RS-422, RS-485 oder ähnliche Verfahren), Inter-Integrated-Circuit-Protokolle (I2C-Protokolle) oder andere ähnliche Methoden weitergeleitet. In der 2 sind zwei Paare von Sender- und Empfängerpins 32 und 34 abgebildet, die in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kommunikation mit dem externen Schaltkreis, wie oben beschrieben, herstellen. Außerdem müssen die Stromversorgungs- und Erdungskontakte 36 und 38 vorhanden sein. Außerdem müssen die Kontakte 40 und 42 der Sonde zur Verbindung der Sonde mit den Kontakten 25a und 26b vorgesehen werden.
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In der 1 sind die LEDs 50, 52 und 54 abgebildet, die in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Betriebszustand des Schaltkreises an den Benutzer signalisieren. Eine rote LED 50 kann beispielsweise als die Störungsanzeige verwendet werden. Eine grüne LED 52 kann das Vorhandensein einer Kommunikation in Übereinstimmung mit dem UART-Protokoll anzeigen. Dementsprechend kann eine blaue LED 54 signalisieren, dass die Kommunikation nach dem I2C-Protokoll stattfindet. Obwohl in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung LEDs verwendet werden, können auch andere Arten von Indikatoren, einschließlich der alphanumerischen Displays, der akustischen Signalgeber und ähnlichen Vorrichtungen eingesetzt werden. Außerdem können andere Betriebszustände der Vorrichtung 10 und/oder des Sensors angezeigt werden.
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In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Störgeräusche mit einfachen konventionellen Tiefpassfiltern (LPF), Schaltungen und Kerbfiltern zur Beseitigung von den üblichen Quellen von Störgeräuschen und Interferenzen wie 60 Hz – Brummen und bestimmte Gleichtaktstörungen behoben. Am Signaleingang zum Analog-Digital-Umsetzer kann es trotzdem ein damit verbundenes zufälliges Rauschen, wenn auch von niedriger Magnitude, geben; dieses Rauschen wird in den modernen Analog-Digital-Umsetzern zur Verbesserung der Abtastung genutzt. Zur Gewährleistung einer Überabtastung im Analog-Digital-Umsetzer sollte das gemessene Signal ein Rauschen, das sogenannte „weiße Rauschen”, enthalten, das anzeigt, dass die Stromdichte im Spektrum des Signals im Messbereich des Analog-Digital-Umsetzers konstant bleibt. Die Aufrechterhaltung dieses Rauschens (das durch elektromagnetische Störungen, thermisches Rauschen, chemisches Rauschen sowie andere Quellen verursacht werden kann) hilft dem Mikroprozessor, das Signal überabzutasten. Dadurch können die verwendeten 10–12-Bit-Analog-Digital-Umsetzer in den modernen Mikroprozessoren um 4–6 Bit erweitert werden, was für eine höhere Auflösung der Messung sorgt. Weitere digitale Signalverarbeitungsverfahren (solche wie LPF und andere Mittelungsmethoden) ermöglichen die Durchführung von genauen und hochauflösenden Messungen allein durch Maximierung der Leistung des Mikroprozessors, ohne dass komplexe analoge Vorschaltgeräte eingesetzt werden müssen.
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine mehrschichtige Leiterplatte umfassen, welche die oben beschriebenen elektrischen Komponenten aufnimmt und mithilfe von vorzugsweise vergoldeten Leitern miteinander verbindet. Wie oben beschrieben, nutzen die Module des Messschaltkreises eine künstliche Erde, wobei andere Elemente die natürliche Erdung nutzen. Deswegen ist das Modul des Messschaltkreises, das die künstliche Erdung nutzt, mit einer Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte verbunden, welche die Rolle einer Erdungsplatte spielt und mit der künstlichen Erde verbunden ist. Dementsprechend ist das Modul des Messschaltkreises, das die natürliche Erde nutzt, mit einer Schicht der Leiterplatte verbunden, welche die Rolle einer Erdungsplatte spielt und mit der natürlichen Erde verbunden ist.
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Die 3 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform der Methode 300 zur Ableitung der Messdaten, die vom Sensor abgelesen werden. Die Methode 300 kann eine Anzahl von Schritten enthalten, die in der entsprechenden Reihenfolge ausgeführt werden. Der Schritt 302 umfasst die Erzeugung eines ersten Biasspannungssignals, das einen ersten Strom enthält. Der Schritt 304 umfasst den Empfang des ersten Biasspannungssignals. Der Schritt 306 umfasst die Erzeugung eines zweiten Biasspannungssignals, das einen zweiten Strom enthält, der stärker als der erste Strom ist. Das zweite Biasspannungssignal kann durch andere Komponenten des Messschaltkreises verwendet werden. Der Schritt 308 umfasst den Empfang des Signals vom Kontaktpaar, an das der Sensor angeschlossen ist. Der Schritt 310 umfasst die Erzeugung des Ausgangssignals, das die Spannung zwischen den Kontakten entsprechend dem zweiten Biasspannungssignal widergibt.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Messschaltkreise für elektrochemische Sensoren umfassen. Das Recht, Änderungen in den oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorzunehmen, ohne sich vom Erfindungskonzept im weiteren Sinne zu entfernen, wird ausdrücklich vorbehalten. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die konkreten oben beschriebenen Ausführungsformen und umfasst alle Modifikationen, die dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Erfindung gemäß den angehängten Ansprüchen entsprechen.
