Détecter les signaux électriques des plantes

Ma fille veut faire une expérience d'expo-sciences qui implique la lecture des signaux électriques dans les usines, mais le coût d'un multi-voltmètre avec enregistrement des données est très élevé. Quelqu'un peut-il suggérer une configuration pour moins de 100 $? Peut-être qu'elle n'a pas besoin d'une configuration aussi compliquée si elle teste une plante à la fois? Mais je crois que le taux d'échantillonnage doit être d'au moins 3000 s / sec.

Voici une configuration pour une expérience similaire: un multimètre numérique PXI-4071 (National Instruments, Austin, TX, USA) connecté à des électrodes Ag / AgCl réversibles non polarisables de 0,2 mm d'épaisseur a été utilisé pour enregistrer les données numériques. Le multimètre numérique haute résolution PXI-4071 fournit des mesures de tension rapides de 10 nV à 1000 V, des mesures de courant de 1 pA à 3 A et des mesures de résistance de 10 µΩ à 5 GΩ. UNE

Mise à jour: L'un des chercheurs dans ce domaine a répondu au courrier électronique de ma fille et a dit qu'elle pouvait utiliser un multimètre numérique KEITHLEY. Cela nécessiterait-il toujours un amplificateur? Les seuls prix abordables sur ebay (modèles 169, 177, 179) ne disposent que d'une lecture numérique, pas d'interface PC. Je suppose qu'elle a besoin d'une sorte de périphérique d'enregistrement de sortie, comme un oscilloscope? Qu'en est-il d'un Radio Shack MM avec interface PC et ampli-op (sur une maquette?)?

MISE À JOUR: Elle a fini par utiliser un multimètre numérique RS avec interface PC. Le logiciel était facile à utiliser et les données pouvaient être enregistrées dans des fichiers texte sur l'ordinateur. Pour chaque test, le multimètre numérique a pris une lecture toutes les secondes pendant 100 secondes (il existe également d'autres options). Le MM a été réglé pour enregistrer mA. J'ai chloré des fils d'argent de calibre 30 avec de l'eau de Javel pour les électrodes. Celles-ci fonctionnaient bien, mais auraient peut-être pu être plus épaisses et moins courbées. Le DMM a effectivement mesuré une forte réaction de l'usine lorsqu'elle a été sollicitée par une chaleur élevée (fil de laiton attaché à un stylo à bois en laiton) appliqué pendant 5 secondes. La tension de base semblait varier beaucoup d'un jour à l'autre (plus de 20 jours), mais je pense que c'est parce que l'électrode touchait une feuille ou une partie de feuille différente chaque jour. La prochaine fois, il devrait être au même endroit pour chaque plante pendant tous les jours.

Si 3000 échantillons par seconde sont nécessaires, je suggérerais que l'enregistreur de données soit construit sur certains ATMega avec DAC intégré et plusieurs canaux analogiques. Grâce à l'UART, ce paramètre sera connecté à un simple PC.

La partie difficile est de construire l'amplificateur précis mV pour les sondes ioniques. Cet amplificateur doit être à très haute impédance, à gain élevé et probablement à entrée différentielle. Mais il existe des amplificateurs opérationnels bon marché et précis de nos jours, donc ce n'est pas un gros problème à mon humble avis. Au moins 100 $ devrait être plus que suffisant.

Je ne peux pas vous indiquer la référence exacte pour cette partie analogique du projet, mais j'ai une certaine mémoire que j'ai vu quelque chose de similaire dans le grand livre "The Art of electronics". Recherchez-y quelques schémas.

J'irais avec une solution DAQ à faible coût comme http://labjack.com/u3 ou http://www.mccdaq.com/usb-data-acquisition/USB-1208FS-LS-1408FS-Series.aspx (havre pas utilisé non plus, mais les deux semblent OK - c'est simple) ou tout autre matériel / logiciel d'oscilloscope USB.

Vous aurez besoin d'un préamplificateur pour les électrodes Ag / AgCl, qui peut être construit avec un amplificateur d'instrumentation comme l'AD623, un circuit entier probablement d'environ 20 $.

Comme alternative, http://www.backyardbrains.com a un tas de petits kits avec des amplis à gain assez élevé pour les biopotentiels, et certains pourraient être adaptables à vos besoins.

3 KHz semble élevé.

Si vous pouviez être un peu plus précis sur les réponses qu'elle aimerait mesurer, je pourrais peut-être être un peu plus utile. Encouragez-la à construire l'expérience pour répondre à une hypothèse à laquelle elle peut répondre.

Un oscilloscope DSO-nano ou similaire pourrait être meilleur pour l'argent, il permettrait de visualiser les formes d'onde (une ancienne lunette CRT bon marché pour 20 $ plus un appareil photo numérique est une autre méthode).

TBH Je ne savais pas que les plantes émettaient des signaux électriques, vous aurez probablement du mal à prouver que c'est la plante et pas seulement la CEM parasite et la plante agissant comme une antenne.

Je trouve très difficile de croire que 3000 échantillons par seconde sont nécessaires. Les processus des cellules humaines sont de l'ordre de 10 à 100 Hz et nous nous déplaçons beaucoup plus rapidement et avons un peu plus de capacité de traitement / réponse que les plantes. Je serais surpris si vous avez besoin de quelque chose de plus rapide que quelques Hz. À titre de test, je crois qu'un piège à mouches vénus est l'une des plantes les plus rapides et qu'elles se déplacent lentement (oui, il y a des gousses de graines qui éclatent à Km / Hr mais qui sont de l'énergie stockée).

Il y a une raison pour laquelle cet eqt est cher, la détection de petits signaux est très difficile à faire. Il existe des amplificateurs d'instrumentation de qualité électromètre, mais même l'utilisation de ces appareils est très délicate car les courants de fuite à travers la surface du matériau utilisé peuvent provoquer des signaux notables. Avoir une bande passante / des vitesses plus faibles sera la clé pour réduire le bruit dans n'importe quel circuit que vous imaginez.

Ironiquement, le moyen le moins coûteux d'assembler ce circuit sera le meilleur (c.-à-d. Un bug mort) car vous ne voudrez pas le construire sur une carte de performance ou une carte de proto, les courants de fuite seront trop élevés.

Il existe probablement des amplificateurs d'instrumentation qui sont également de qualité électromètre. Je noterai que beaucoup d'appareils sur www.analog.com qui étaient les appareils "go to" sont désormais obsolètes. Notez également que de nombreux fabricants échantillonneront des appareils gratuitement, en particulier pour les enfants et les projets scientifiques ...

Maintenant, cela ne vous amène qu'à un signal tamponné et amplifié que vous devez ensuite insérer dans le domaine numérique, mais je note que d'autres vous ont déjà donné des pistes.

Vous avez besoin d'une impédance d'au moins 10 gigaohms - c'est-à-dire supérieure à l'impédance de la plante - les instruments du Texas font un bon ampli op pour environ 5 dollars à cet effet - sinon le courant trouvera plus facile d'entrer dans votre équipement de mesure que de continuer son chemin à travers la plante . . 100 échantillons par seconde suffisent même - si vous pensez qu'un potentiel d'action dure peut-être 30 ms. Lisez la deuxième partie de cet article - un guide d'artiste pour l'électrophysiologie végétale http://plasticites-sciences-arts.org/PLASTIR/Leudar%20P34.pdf - et faites-nous savoir comment ça se passe!