Обнаружение электрических сигналов от растений

Моя дочь хочет провести научный справедливый эксперимент, который включает в себя считывание электрических сигналов на заводах, но стоимость мульти вольтметра с регистрацией данных очень высока. Кто-нибудь может предложить установку менее чем за 100 долларов? Может быть, ей не нужна такая сложная установка, если она тестирует по одному заводу за раз? Но я считаю, что частота дискретизации должна быть не менее 3000 с / с.

Вот установка для подобного эксперимента: цифровой мультиметр PXI-4071 (National Instruments, Остин, Техас, США), подключенный к неполяризуемым обратимым электродам Ag / AgCl толщиной 0,2 мм, использовался для записи цифровых данных. Цифровой мультиметр высокого разрешения PXI-4071 обеспечивает быстрые измерения напряжения от 10 нВ до 1000 В, измерения тока от 1 пА до 3 А и измерения сопротивления от 10 мкОм до 5 ГОм.

Обновление: один из исследователей в этой области ответил на электронное письмо моей дочери и сказал, что она может использовать цифровой мультиметр KEITHLEY. Это все еще потребовало бы усилителя? Единственные доступные на Ebay (модели 169, 177, 179) имеют только цифровое считывание, без интерфейса с ПК. Я предполагаю, что ей нужно какое-то устройство записи на выходе, например, осциллограф? А как насчет Radio Shack MM с интерфейсом ПК и операционным усилителем (на макете?)?

ОБНОВЛЕНИЕ: Она закончила с использованием цифрового мультиметра RS с интерфейсом ПК. Программное обеспечение было простым в использовании, и данные могли быть сохранены в текстовые файлы на компьютере. Для каждого теста цифровой мультиметр считывал каждую секунду в течение 100 секунд (есть и другие варианты). ММ был установлен для записи мА. Я хлорировал серебряные провода 30 калибра с отбеливателем для электродов. Те работали хорошо, но, возможно, могли бы быть толще и не согнуты так сильно. Цифровой мультиметр измерял сильную реакцию растения, когда на него воздействовал сильный нагрев (медная проволока, прикрепленная к латунной дровяной ручке) в течение 5 секунд. Базовое напряжение, казалось, сильно варьировалось изо дня в день (более 20 дней), но я думаю, это потому, что электрод каждый день касался другого листа или части листа. В следующий раз оно должно быть в одном и том же месте для каждого растения в течение всех дней.

Если требуется 3000 выборок в секунду, я бы предложил, чтобы регистратор данных был построен на каком-то ATMega со встроенным ЦАП и несколькими аналоговыми каналами. Через UART этот параметр будет подключен к простому ПК.

Сложной задачей является создание точного усилителя мВ для ионных зондов. Этот усилитель должен иметь очень высокий импеданс, с высоким коэффициентом усиления и, возможно, с дифференциальным входом. Но в наши дни существуют дешевые и точные операционные усилители, так что это не большая проблема, ИМХО. По крайней мере, 100 долларов должно быть более чем достаточно.

Я не могу указать вам точную ссылку на эту аналоговую часть проекта, но у меня есть память, что я видел нечто подобное в великой книге «Искусство электроники». Ищите там некоторые схемы.

Я бы выбрал какое-нибудь недорогое решение DAQ, например http://labjack.com/u3 или http://www.mccdaq.com/usb-data-acquisition/USB-1208FS-LS-1408FS-Series.aspx (гавань). не используется ни, но оба выглядят хорошо - это просто) или любой пакет аппаратного / программного обеспечения USB-осциллографа.

Вам понадобится предусилитель для электродов Ag / AgCl, который может быть построен с инструментальным усилителем, таким как AD623, вся схема, вероятно, около $ 20.

В качестве альтернативы, на сайте http://www.backyardbrains.com есть несколько небольших наборов с довольно высокими усилителями усиления для биопотенциалов, и некоторые из них могут быть адаптированы для ваших целей.

3 кГц звучит высоко.

Если бы вы могли быть немного более точными о том, какие ответы она хотела бы измерить, я мог бы быть немного более полезным. Поощряйте ее построить эксперимент, чтобы ответить на гипотезу, на которую она может ответить.

DSO-nano или аналогичный осциллограф может быть лучше за деньги, он позволил бы просматривать сигналы (другой дешевый старый комплект ЭЛТ за 20 долларов плюс цифровая камера).

TBH Я не знал, что растения испускают какие-либо электрические сигналы, вам, вероятно, будет трудно доказать, что это завод, а не просто рассеянная электромагнитная совместимость и установка, действующая как антенна.

Мне очень трудно поверить, что необходимо 3000 образцов в секунду. Человеческие клеточные процессы имеют порядок от 10 до 100 Гц, и мы движемся намного быстрее и обладаем немного большей способностью к обработке / реагированию, чем растения. Я был бы удивлен, если вам нужно что-нибудь быстрее, чем несколько Гц. В качестве контрольного примера я считаю, что ловушка для мух Венеры - одно из самых быстро движущихся растений, и они движутся медленно (да, есть семенные коробочки, которые прорываются со скоростью Km / Hr, но это запасенная энергия).

Есть причина, по которой этот экшн дорогой, очень сложно обнаружить слабые сигналы. Существуют инструментальные усилители класса электрометра, но даже использование этих устройств очень сложно, так как токи утечки через поверхность используемого материала могут вызывать заметные сигналы. Принимая более низкую пропускную способность / скорости, вы будете иметь ключевое значение для снижения шума в любой цепи, которую вы придумали.

По иронии судьбы, наименее дорогостоящий способ сборки этой схемы будет наилучшим (т. Е. «Мертвая ошибка»), так как вы не захотите строить это на плате управления или на плате протока, токи утечки будут слишком высокими.

Вероятно, существуют инструментальные усилители, которые подходят для электрометра. Отмечу, что многие устройства на сайте www.analog.com, которые раньше были устройствами "go to", сейчас устарели. Также отметим, что многие производители будут пробовать устройства бесплатно, особенно для детских и научных проектов ...

Теперь это только приводит вас к буферизованному и усиленному сигналу, который вам затем нужно вставить в цифровой домен, но я отмечаю, что другие уже дали вам подсказки.

Вам необходимо сопротивление не менее 10 ГиОм, т. Е. Выше, чем полное сопротивление установки. Для этих целей приборы texas добились хорошего операционного усилителя примерно за 5 долларов. , , 100 выборок в секунду даже достаточно - если вы думаете, что потенциал действия длится, возможно, 30 мс. Прочтите вторую часть этой статьи - руководство для художников по электрофизиологии растений http://plasticites-sciences-arts.org/PLASTIR/Leudar%20P34.pdf - и дайте нам знать, как это происходит!