Phát hiện tín hiệu điện từ thực vật

Con gái tôi muốn làm một thí nghiệm khoa học công bằng liên quan đến việc đọc các tín hiệu điện trong thực vật, nhưng chi phí của một vôn kế với việc ghi dữ liệu là rất cao. Bất cứ ai có thể đề nghị một thiết lập với ít hơn $ 100? Có lẽ cô ấy không cần một thiết lập phức tạp nếu cô ấy thử nghiệm một nhà máy tại một thời điểm? Nhưng tôi tin rằng tốc độ lấy mẫu phải đạt ít nhất 3000 giây / giây.

Đây là một thiết lập cho một thí nghiệm tương tự: Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số PXI-4071 (National Cụt, Austin, TX, Hoa Kỳ) được kết nối với điện cực Ag / AgCl có thể đảo ngược dày 2 mm được sử dụng để ghi dữ liệu kỹ thuật số. Đồng hồ vạn năng kỹ thuật số độ phân giải cao PXI-4071 cung cấp các phép đo điện áp nhanh từ 10 nV đến 1000 V, các phép đo dòng điện từ 1 pA đến 3 A và các phép đo điện trở từ 10 Nh Ω đến 5 GΩ. Một

Cập nhật: Một trong những nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này đã trả lời email của con gái tôi và nói rằng cô ấy có thể sử dụng KEITHLEY DMM. Điều đó vẫn sẽ cần một bộ khuếch đại? Những chiếc duy nhất có giá phải chăng trên ebay (model 169, 177, 179) chỉ có đầu đọc kỹ thuật số, không có giao diện PC. Tôi đoán cô ấy cần một số loại thiết bị ghi đầu ra, như máy hiện sóng? Điều gì về một Radio Shack MM với giao diện PC và op-amp (trên bảng mạch?)?

CẬP NHẬT: Cô ấy đã kết thúc bằng giao diện w / PC vạn năng kỹ thuật số RS. Phần mềm rất dễ sử dụng và dữ liệu có thể được lưu vào các tệp văn bản trên máy tính. Đối với mỗi bài kiểm tra, DMM mất một giây đọc trong 100 giây (cũng có các tùy chọn khác). MM được thiết lập để ghi lại mA. Tôi clorid dây bạc 30 đo với chất tẩy cho các điện cực. Những cái đó hoạt động tốt, nhưng có lẽ có thể dày hơn và không bị uốn cong nhiều. DMM đã đo được phản ứng mạnh từ nhà máy khi nó bị căng thẳng với nhiệt độ cao (dây đồng được gắn vào bút khắc gỗ bằng đồng) áp dụng trong 5 giây. Điện áp cơ sở dường như thay đổi rất nhiều từ ngày này sang ngày khác (hơn 20 ngày), nhưng tôi nghĩ đó là vì điện cực chạm vào một chiếc lá khác hoặc một phần của chiếc lá mỗi ngày. Lần tới, nó sẽ ở cùng một nơi cho mỗi nhà máy trong tất cả các ngày.

Nếu cần 3000 mẫu mỗi giây, tôi sẽ đề xuất bộ ghi dữ liệu sẽ được xây dựng trên một số ATMega với bộ tích hợp DAC và một số kênh tương tự. Thông qua UART, cài đặt này sẽ được kết nối với một PC đơn giản.

Phần khó là xây dựng bộ khuếch đại chính xác mV cho các đầu dò ion. Bộ khuếch đại này phải có trở kháng rất cao, với mức tăng cao và có thể có đầu vào vi sai. Nhưng có những opamp giá rẻ và chính xác những ngày này, vì vậy nó không phải là một vấn đề lớn IMHO. Ít nhất 100 đô la là quá đủ.

Tôi không thể chỉ cho bạn tham khảo chính xác cho phần tương tự này của dự án, nhưng tôi có một số ký ức mà tôi đã thấy một cái gì đó tương tự trong cuốn sách tuyệt vời "Nghệ thuật điện tử". Tìm kiếm ở đó cho một số sơ đồ.

Tôi sẽ sử dụng một số giải pháp DAQ chi phí thấp như http://labjack.com/u3 hoặc http://www.mccdaq.com/usb-data-acquisition/USB-1208FS-LS-1408FS-Series.aspx (thiên đường Không được sử dụng, nhưng cả hai đều ổn - đây là công cụ đơn giản) hoặc bất kỳ gói phần cứng / phần mềm dao động usb nào.

Bạn sẽ cần một bộ tiền khuếch đại cho các điện cực Ag / AgCl, có thể được xây dựng với bộ khuếch đại thiết bị như AD623, toàn bộ mạch có thể khoảng 20 đô la.

Thay vào đó, http://www.backyardbrains.com có một loạt các bộ dụng cụ nhỏ với các ampe có mức tăng khá cao cho các yếu tố sinh học và một số trong đó có thể thích ứng với mục đích của bạn.

3KHz có âm thanh cao.

Nếu bạn có thể chính xác hơn một chút về những phản hồi mà cô ấy muốn đo lường, tôi có thể có thể hữu ích hơn một chút. Khuyến khích cô ấy xây dựng thí nghiệm để giải quyết một giả thuyết mà cô ấy có thể trả lời.

Một DSO-nano hoặc máy hiện sóng tương tự có thể tốt hơn cho tiền, nó sẽ cho phép xem các dạng sóng (phạm vi CRT cũ giá rẻ với $ 20 cộng với máy ảnh kỹ thuật số là một phương pháp khác).

TBH Tôi không biết rằng các nhà máy phát ra bất kỳ tín hiệu điện nào, rất có thể bạn sẽ gặp khó khăn khi chứng minh đó là nhà máy chứ không chỉ EMC và nhà máy hoạt động như một ăng ten.

Tôi thấy rất khó tin rằng 3000 mẫu mỗi giây là cần thiết. Các quá trình tế bào của con người theo thứ tự từ 10 đến 100 Hz và chúng ta di chuyển nhanh hơn rất nhiều và có khả năng xử lý / phản ứng nhiều hơn một chút so với thực vật. Tôi sẽ ngạc nhiên nếu bạn cần bất cứ điều gì nhanh hơn một vài Hz. Như một trường hợp thử nghiệm, tôi tin rằng bẫy ruồi venus là một trong những cây di chuyển nhanh nhất và chúng di chuyển chậm (vâng, có những hạt giống phun ra ở Km / Hr nhưng đó là năng lượng dự trữ).

Có một lý do tại sao eqt này đắt tiền, phát hiện các tín hiệu nhỏ là rất khó để làm. Có các bộ khuếch đại Thiết bị đo điện áp có sẵn nhưng ngay cả việc sử dụng các thiết bị này cũng rất khó khăn vì dòng rò trên bề mặt vật liệu được sử dụng có thể gây ra các tín hiệu đáng chú ý. Giảm băng thông / tốc độ thấp hơn sẽ là chìa khóa để giảm nhiễu trong bất kỳ mạch nào bạn nghĩ ra.

Trớ trêu thay, cách lắp ráp mạch này ít tốn kém nhất sẽ là cách tốt nhất (tức là lỗi chết) vì bạn sẽ không muốn xây dựng nó trên một bảng hoàn hảo, hoặc bảng proto, dòng rò sẽ quá cao.

Có lẽ có các bộ khuếch đại Thiết bị đo là loại điện kế. Tôi sẽ lưu ý rằng rất nhiều thiết bị tại www.analog.com là thiết bị "đi đến" hiện đã lỗi thời. Cũng lưu ý rằng rất nhiều nhà sản xuất sẽ lấy mẫu thiết bị miễn phí, đặc biệt là cho trẻ em và các dự án khoa học ...

Bây giờ điều này chỉ đưa bạn đến một tín hiệu được đệm và khuếch đại mà sau đó bạn cần phải nhét vào miền kỹ thuật số, nhưng tôi lưu ý rằng những người khác đã đưa bạn dẫn.

Bạn cần trở kháng ít nhất 10 gigaohms - tức là cao hơn trở kháng của nhà máy - các công cụ texas thực hiện một công việc tốt với giá khoảng 5 đô la cho mục đích này - nếu không, dòng điện sẽ dễ dàng đi vào thiết bị đo của bạn hơn là tiếp tục đi qua nhà máy . . 100 mẫu mỗi giây là đủ - nếu bạn nghĩ rằng một tiềm năng hành động có thể kéo dài khoảng 30 ms. Đọc phần thứ hai của bài viết này - một hướng dẫn nghệ sĩ về điện sinh lý học http://plasticites-scatics-arts.org/PLASTIR/Leudar%20P34.pdf - và cho chúng tôi biết nó diễn ra như thế nào!