Detecta señales eléctricas de plantas

Mi hija quiere hacer un experimento de feria de ciencias que implica leer las señales eléctricas en las plantas, pero el costo de un multivoltímetro con registro de datos es muy alto. ¿Alguien puede sugerir una configuración por menos de $ 100? ¿Tal vez no necesita una configuración tan complicada si prueba una planta a la vez? Pero creo que la frecuencia de muestreo debe ser de al menos 3000 s / seg.

Aquí hay una configuración para un experimento similar: se usó un multímetro digital PXI-4071 (National Instruments, Austin, TX, EE. UU.) Conectado a electrodos de Ag / AgCl reversibles no polarizables de 0,2 mm de espesor para registrar los datos digitales. El multímetro digital de alta resolución PXI-4071 ofrece mediciones rápidas de voltaje de 10 nV a 1000 V, mediciones de corriente de 1 pA a 3 A y mediciones de resistencia de 10 µΩ a 5 GΩ. UNA

Actualización: Uno de los investigadores en este campo respondió el correo electrónico de mi hija y dijo que podía usar un KEITHLEY DMM. ¿Eso todavía requeriría un amplificador? Los únicos asequibles en eBay (modelos 169, 177, 179) solo tienen una lectura digital, sin interfaz de PC. ¿Supongo que necesita algún tipo de dispositivo de grabación de salida, como un osciloscopio? ¿Qué pasa con un Radio Shack MM con interfaz para PC y amplificador operacional (en una placa de pruebas)?

ACTUALIZACIÓN: Terminó usando un multímetro digital RS con interfaz para PC. El software era fácil de usar y los datos se podían guardar en archivos de texto en la computadora. Para cada prueba, el DMM tomó una lectura cada segundo durante 100 segundos (también hay otras opciones). El MM se configuró para grabar mA. Cloré cables de plata de calibre 30 con lejía para los electrodos. Esos funcionaron bien, pero tal vez podrían haber sido más gruesos y no doblados tanto. El DMM midió una fuerte reacción de la planta cuando se estresó con calor alto (alambre de latón conectado a la pluma de leña de latón) aplicado durante 5 segundos. El voltaje de la línea de base parecía variar mucho de un día a otro (más de 20 días), pero creo que es porque el electrodo estaba tocando una hoja diferente o parte de una hoja cada día. La próxima vez, debe estar en el mismo lugar para cada planta durante todos los días.

Si se necesitan 3000 muestras por segundo, sugeriría que el registrador de datos se construya en algunos ATMega con DAC incorporado y varios canales analógicos. A través de UART, esta configuración se conectará a una PC simple.

La parte difícil es construir el amplificador preciso mV para las sondas de iones. Este amplificador tiene que ser de muy alta impedancia, con alta ganancia y probablemente con entrada diferencial. Pero hay opamps baratos y precisos en estos días, por lo que no es un gran problema en mi humilde opinión. Al menos $ 100 deberían ser más que suficientes.

No puedo señalarle una referencia exacta para esta parte analógica del proyecto, pero tengo algunos recuerdos de que vi algo similar en el gran libro "El arte de la electrónica". Busque allí algunos esquemas.

Iría con alguna solución DAQ de bajo costo como http://labjack.com/u3 o http://www.mccdaq.com/usb-data-acquisition/USB-1208FS-LS-1408FS-Series.aspx (haven No se usa, pero ambos se ven bien, esto es algo simple) o cualquier paquete de hardware / software de osciloscopio USB.

Necesitará un preamplificador para los electrodos Ag / AgCl, que se puede construir con un amplificador de instrumentación como el AD623, circuito completo probablemente alrededor de $ 20.

Como alternativa, http://www.backyardbrains.com tiene un montón de pequeños kits con amplificadores de ganancia bastante alta para biopotenciales, y algunos de ellos pueden ser adaptables para sus propósitos.

3KHz suena alto.

Si pudiera ser un poco más exacto acerca de las respuestas que le gustaría medir, podría ser un poco más útil. Anímela a construir el experimento para abordar una hipótesis que pueda responder.

Un osciloscopio DSO-nano o similar podría ser mejor para el dinero, ya que permitiría la visualización de formas de onda (un viejo alcance CRT barato por $ 20 más una cámara digital es otro método).

TBH No sabía que las plantas emitían señales eléctricas, es probable que tenga dificultades para demostrar que es la planta y no solo la EMC perdida y la planta que actúa como antena.

Me resulta muy difícil creer que se necesitan 3000 muestras por segundo. Los procesos de células humanas son del orden de 10 a 100 de Hz y nos movemos mucho más rápido y tenemos un poco más de capacidad de procesamiento / respuesta que las plantas. Me sorprendería si necesita algo más rápido que unos pocos Hz. Como un caso de prueba, creo que una trampa para moscas venus es una de las plantas que se mueve más rápido y se mueven lentamente (sí, hay vainas de semillas que brotan a Km / Hr pero eso es energía almacenada).

Hay una razón por la cual este equipo es costoso, detectar señales pequeñas es muy difícil de hacer. Hay amplificadores de instrumentación de grado electrométrico disponibles, pero incluso el uso de estos dispositivos es muy complicado ya que las corrientes de fuga a través de la superficie del material que se está utilizando pueden causar señales notables. Tener un ancho de banda / velocidades más bajas será clave para reducir el ruido en cualquier circuito que se te ocurra.

Irónicamente, la forma menos costosa de ensamblar este circuito será la mejor (es decir, errores muertos) ya que no querrá construir esto en una placa de perf, o protoboard, las corrientes de fuga serán demasiado altas.

Probablemente hay amplificadores de instrumentación que también son de grado electrométrico. Notaré que muchos de los dispositivos en www.analog.com que eran dispositivos "ir a" ahora están obsoletos. También tenga en cuenta que muchos fabricantes probarán dispositivos de forma gratuita, especialmente para niños y proyectos de ciencias ...

Ahora, esto solo lo lleva a una señal amortiguada y amplificada que luego necesita ingresar al dominio digital, pero noto que otros ya le han dado pistas.

Necesita al menos 10 gigaohmios de impedancia, es decir, más alta que la impedancia de la planta; los instrumentos de Texas hacen un buen amplificador por alrededor de 5 dólares para este propósito; de lo contrario, la corriente le resultará más fácil ingresar a su equipo de medición que continuar su camino a través de la planta . . 100 muestras por segundo son suficientes, incluso si crees que un potencial de acción dura unos 30 ms. Lea la segunda parte de este documento, una guía de artistas para la electrofisiología de las plantas http://plasticites-sciences-arts.org/PLASTIR/Leudar%20P34.pdf , ¡y cuéntenos cómo funciona!