Проект GudvinLab

Аналоговый потенциостат для трехэлектродной электрохимической ячейки

Разработали плату аналогового потенциостата для стабильного удержания потенциала между рабочим электродом WE и электродом сравнения RE. Устройство рассчитано на длительные эксперименты в чувствительных электрохимических средах.

Плата аналогового потенциостата GudvinLab на рабочем столе
Задача

Удерживать заданный потенциал без импульсных помех

Плата работает как классический линейный аналоговый регулятор: измеряет фактическое напряжение WE-RE, сравнивает его с заданным VSET и управляет током через вспомогательный электрод CE.

Такое решение важно для задач, где требуются низкий уровень электрических шумов, отсутствие PWM-наводок и долговременная стабильность в агар-агаре, гелях, электролитических средах и экспериментальных электрохимических ячейках.

Ключевые характеристики

Тип устройства
аналоговый потенциостат
Тип ячейки
трехэлектродная электрохимическая ячейка
Электроды
WE / RE / CE
Диапазон задания потенциала
0,10-0,90 В
Шаг установки
0,01 В
Максимальный ток ячейки
до 1 А
Compliance-напряжение
до 38 В
Длительность работы
до 180 часов
Силовой каскад
линейный, без PWM
Питание силовой части
+48 В DC
Архитектура

Плата разделена на функциональные зоны

Каждый узел оптимизирован под стабильность, низкий шум и надежность, поэтому устройство подходит не только для лабораторного макета, но и для дальнейшей разработки промышленного контроллера.

Линейный силовой каскад

Силовая часть построена на OPA549T и управляет вспомогательным электродом CE. Такой подход помогает держать низкий уровень электрических шумов и исключить ШИМ-наводки в чувствительной электрохимической среде.

Прецизионный контур управления

Контур на zero-drift усилителях OPA2188 / OPA2189 измеряет напряжение WE-RE, сравнивает его с заданным значением и стабилизирует обратную связь при длительной работе.

Высокоомный вход RE

Электрод сравнения подключен через буфер на OPA140 или LMP7721. Вход не нагружает RE током и подходит для агар-агара, гелей и слабопроводящих растворов.

Аппаратное задание потенциала

Потенциал формируется от прецизионного источника ADR4525 / REF5025, DIP-переключателя и точной подстройки. Это позволяет задавать уровень без цифровых импульсных помех.

Где применяется

  • электрохимические исследования и трехэлектродные ячейки
  • лабораторный потенциостат для стабильного удержания WE-RE
  • сенсоры, биосенсоры и коррозионные испытания
  • электролиз, электрохимическая обработка и высокоомные среды

Защита и контроль

  • ограничение и измерение тока
  • защита от переполюсовки питания
  • TVS-защита входа питания
  • термоконтроль радиатора
  • контрольные точки и индикатор питания
  • разделение AGND и силовых токов

Нужна плата для лабораторной установки или электрохимического процесса?