Der pH-Wert ist ein Maß dafür, wie sauer bzw. basisch eine Lösung ist. Die Skala reicht von 0 bis 14. Die Bezeichnung pH setzt sich aus ‚p‘, dem mathematischen Symbol flur den negativen Logarithmus, und ‚H‘ als chemisches Symbol für Wasserstoff zusammen. Formell ist der pH-Wert als der negative Logarithmus der Wasserstoffionen-Aktivität definiert. Zum Messen des pH-Werts einer Lösung werden pH-Elektroden verwendet.

pH-Wert-Elektrode [zum Vergrößern in das Bild klicken]

Die Quellimpedanz einer pH-Elektrode beträgt typisch zwischen 10⁶ und 10⁷ Ohm. In der Mehrzahl der praktischen Anwendungsfälle ist eine Pufferung der pH-Elektrode (mit einem Verstärker der LMP770x-Familie) erforderlich, bevor das Verbindungskabel zum Messinstrument angesteuert werden kann. Darüber hinaus muss für eine präzise Messung des pH-Werts die Temperatur der pH-Elektrode bekannt sein. Für die Temperaturmessung bietet sich der Temperatursensor LM94022 an.

Das Schnittstellenmodul für den pH-Sensor wird an eine pH-Elektrode angeschlossen, die den pH-Wert der Flüssigkeit erfasst und in eine entsprechende analoge Spannung verwandelt. Mittels eines A/D-Wandlers vom Typ ADC122S021 wird diese analoge Spannung in einen digitalen Wert umgewandelt.

Der Anschluss des A/D-Wandlers an das WaveVision-Board erfolgt über ein SPI-Interface.

Bauelemente in dieser Demonstration:

• LMP7702: Präzisions-Verstärkcr mit CMOS-Eingang, Rail-to-Rail-Ein- und Ausgang und weitem Versorgungsspannungsbereich
• ADC122S021: zweikanaliger 12-Bit-A/D-Wandler mit 200 KSPS Abtastrate
• LM94022: 1,5V SC7O Analog-Temperatursensor mit mehreren Verstärkungsstufen
• LM4140:  Präzisions-Spannungsreferenz in Micropower-Ausführung mit geringer Dropout-Spannung