Hallo! Ich habe mit einem INA114 die im Anhang befindliche Schaltung aufgebaut. Ziel ist es eine Eingangsdifferenzspannung von 0...15mV auf 0...5V zu verstärken. Die Eingangsspannung kommt von einem Burster Kraftsensor. Dieser funktioniert ohne meine Schaltung einwandfrei. Mit Schaltung ergibt sich aber folgendes Phänomen: von 0kN bis 12kN gibt meine Schaltung konstant 0.653V am Ausgang (INA114 Pin 6)ab. Ab 12kN steigt die Ausgangsspannung linear an... nein, ich habe KEINE Dioden eingebaut. Zur Überprüfung habe ich den Eingang des INAs kurzgeschlossen. Das Resultat ist das gleiche: 0.653V Offset am Ausgang. Das Datenblatt für den INA befindet sich hier: http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina114.pdf Auf Seite 9 ist ein Kommentar zum Input Bias Return Path. Die beiden 47k Widerstände aus Figure 3 habe ich versuchsweise eingebaut. Keine Besserung. Kann es damit zusammenhängen dass ich den INA nur mit einer Betriebsspannung versorge? Gruß, Hendrik
1. >>Kann es damit zusammenhängen dass ich den INA nur mit einer >>Betriebsspannung versorge? ja man kann auch die Spanung mit einem Spannungsteiler teilen und den Mittelpunkt als Masse nehmen. 2. Der Sensor darf nicht "frei" schweben. Sonst wirkt er als Antenne für 50 Hz oder andere Frequenzen und die Eingänge des Verstärkers bekommen Werte, die diese nicht mehr verarbeiten können. Lösung: 100kOhm von einem Sensor auf Masse (z.B. Mittelpunkt des erwähnten Spannungsteilers)
Johann wrote: > 1. >>>Kann es damit zusammenhängen dass ich den INA nur mit einer >>>Betriebsspannung versorge? > ja > man kann auch die Spanung mit einem Spannungsteiler teilen und den > Mittelpunkt als Masse nehmen. Warum ja???
Das ist kein Rail-to-Rail OP. Deshalb kann der OP seinen Ausgang nicht bis an die Betriebsspannungsgrenzen aussteuern. Wenn du also deinen INA mit 5V unipolar versorgst, darfst du nicht erwarten auch Ausgangsspannungen von 0V oder 5V zu bekommen. Der Aussteuerbereich liegt oft 1V unter der Betriebsspannungsgrenze. Also bei 5V Versorgung sind Ausgangsspannungen zwischen 1..4V möglich. Gruß Mandrake
> Das ist kein Rail-to-Rail OP.
Kommt einer deiner Pins vom CN2 in die Nähe der
Versorgungsspannungsgrenzen (Vcc oder GND)? Dann ist der
Gleichtakt-Eingangsbereich verletzt. Im Datenblatt ist ein Bereich
zwischen -Vcc+2V bis +Vcc-2V definiert. In deinem Fall sind das GND+2V
bis 10V-2V, also 2V bis 8V. Kommt eine Spannung ausserhalb dieses
Bereichs an Pin 2 oder 3 des INA an, dann ist die korrekte Funktion
nicht mehr garantiert.
Ist die vom Sensor erzeugte Differenzspannung immer >=0? Wenn ja, könntest du die Referenzspannung des ADC (5V) auch als Referenz für den INA verwenden (Pin 5). Den Sensor schließt du so an, dass der positivere Ausgang des Sensors mit dem invertierenden Eingang des INA verbunden ist. Dann erzeugt der INA aus der Differenzspannung UD des Sensors eine Ausgangsspannung UA von UA = 5V - 333 * UD Da die Ausgangsspannung des INA aber nur bis ca 1V herabreicht, solltest du die Verstärkung von 333 auf etwa 250 reduzieren. Willst du positive und negative Differenzspannungen messen, benötigt der INA eine geeignete Referenzspannung zwischen 0V und 5V, die du bspw. mit einem Spannungsteiler mit nachgeschaltetem Impedanzwandler erzeugen kannst. Diese Spannung muss softwaremäßig vom ADC-Messwert wieder subtrahiert werden. Manche Mikrocontroller wie bspw. der ATmega32 haben einen Differenz- verstärker bereits eingebaut. Beim ATmega32 kann man damit positive und negative Differenzspannungen mit einem Verstärkungsfaktor von 10 oder 200 messen. Allerdings sind Störungen durch den Digitalteil bei einem externen Verstärker i.Allg. leichter in den Griff zu bekommen. @Lothar Miller: Bei dem Sensor scheint es sich um eine Dehnmessstreifenbrücke zu handeln, so dass die beiden Spannungsignale bei 10V-Versorgung in der Gegend von 5V, also klar innerhalb des erlaubten Bereichs liegen.
Danke für die vielen Antworten! Ich hab die negative Spannung implementiert und nun funzt das! Ihr seid die Besten!!! Im Anhang noch der korrigierte Schaltplan... Gruß und schönen Feierabend!
Marc wrote: > Hi Leute! > > Ich suche eine single supply - Alternative zum INA bzw. AD620 etc. > > Gibt es sowas? http://focus.ti.com/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=1612&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T http://www.analog.com/en/amplifiers-and-comparators/instrumentation-amplifiers/products/index.html http://www.linear.com/pc/viewCategory.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1045
Danke! Aber ein Problem habe ich noch: Ich muss ein Bauteil bestellen, das es nur bei C***ad gibt. Jetzt suche ich einen passend Instr. OpAmp (wie gesagt Single-Supply). Leider haben die nur z.B den "LTC 1100 CN 8 PREC INSTR AMP DIP 8" für 12,44€ Schock Sind die alle so teuer oder gibts auch Lowcost Varianten? Der muss ja nicht prezise sein, sondern nur mit einem R in der Verstärkung einstellbar.
Hallo Marc, schreib doch mal genauer auf, was Du genau machen willst. Ich vermute, Dir ist mit einer ganz normalen Standard-OPV-Schaltung zu helfen. Du kannst übrigens bei vielen Herstellern kostenlose Samples bestellen. Gruß, Michael > Sind die alle so teuer oder gibts auch Lowcost Varianten? Der muss ja > nicht prezise sein, sondern nur mit einem R in der Verstärkung > einstellbar.
Hallo Henni! Ich habe auch für den Sensor FSS1500 eine Schaltung mit dem INA114 auch entworfen ohne die Widerstände R1B, R1C und ohne den Kondensator C2A 100nF, die du nach der Sensorausgang gebaut hast und Funktioniert einwandfrei. Miene Frage ist: Wozu brauch man die?
Hallo! Der C2A hat meine Schaltung ein bisschen langsamer gemacht. Quasi ein Tiefpaß. R1B und R1C habe ich nicht mehr im Kopf. Für mich sieht es aber so aus, als ob die beiden Widerstände bei einem nicht-angeschlossenen Sensor wichtig werden können. In diesem Fall ziehen die Widerstände die Eingänge nämlich auf ein definiertes Spannungspotential: GND. Wären die Widerstände nicht da wäre der Eingang bei nicht angeschlossenem Sensor offen und wie eine Antenne wirken. Der Ausgang des INAs würde warscheinlich aussteuern. Gruß, Henni
Hallo Henni, Vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich werde es mit den Widerständen ausprobieren. Grüße Hecgraca
Henni H. wrote: > Danke für die vielen Antworten! > Ich hab die negative Spannung implementiert und nun funzt das! Ihr seid > die Besten!!! Im Anhang noch der korrigierte Schaltplan... > > Gruß und schönen Feierabend! Hallo, ich habe so ziemlich das selbe Problem wie der Threadersteller(zwar andere Sensoren aber der Ina brauch eine relativ hohe Differenzspannung ca.>700mv um zu arbeiten). Mir ist jetzt nur nicht so ganz klar warum das Implementieren eine +/- Versorgung das Problem löst. Vielleicht kann es mir jemand erklären.
Mandrake hat es weiter oben schon geschrieben: > Das ist kein Rail-to-Rail OP. Deshalb kann der OP seinen Ausgang nicht > bis an die Betriebsspannungsgrenzen aussteuern. > Wenn du also deinen INA mit 5V unipolar versorgst, darfst du nicht > erwarten auch Ausgangsspannungen von 0V oder 5V zu bekommen. > Der Aussteuerbereich liegt oft 1V unter der Betriebsspannungsgrenze. > Also bei 5V Versorgung sind Ausgangsspannungen zwischen 1..4V möglich. Damit der Verstärker eine Ausgangsspannung von 0V erreichen kann, muss also die negative Versorgungsspannung mindestens 1V bis 2V darunter, also im negativen Bereich, liegen.
yalu wrote: > Mandrake hat es weiter oben schon geschrieben: > >> Das ist kein Rail-to-Rail OP. Deshalb kann der OP seinen Ausgang nicht >> bis an die Betriebsspannungsgrenzen aussteuern. >> Wenn du also deinen INA mit 5V unipolar versorgst, darfst du nicht >> erwarten auch Ausgangsspannungen von 0V oder 5V zu bekommen. >> Der Aussteuerbereich liegt oft 1V unter der Betriebsspannungsgrenze. >> Also bei 5V Versorgung sind Ausgangsspannungen zwischen 1..4V möglich. > > Damit der Verstärker eine Ausgangsspannung von 0V erreichen kann, muss > also die negative Versorgungsspannung mindestens 1V bis 2V darunter, > also im negativen Bereich, liegen. Wenn ich jetzt keine negative Spannung zur verfügung habe wäre es möglich über den Referenz Eingang die Spannung um 2Volt anzuheben und somit bei einer Differenzspannung von 0 Volt am Ausgang 2 Volt zu haben?
> Wenn ich jetzt keine negative Spannung zur verfügung habe wäre es > möglich über den Referenz Eingang die Spannung um 2Volt anzuheben und > somit bei einer Differenzspannung von 0 Volt am Ausgang 2 Volt zu haben? Ja, das geht. Allerdings ist zu beachten, dass der Ref-Eingang nicht hochohmig ist und deswegen die angeschlossene Spannungsquelle belastet. Diese muss deswegen möglichst niederohmig sein, sonst wird die Gleichtaktunterdrückung des INA verschlechtert. Ein einfacher Spannungsteiler zur Erzeugung der Referenzspannung ist also zu wenig, ein Spannungsteiler mit nachgeschaltetem Impedanzwandler (OPV mit Verstärkung 1) ist ok, wenn die Versorgungsspannung hinreichend stabil ist. Ein TL431 als Referenzspannungsquelle ist noch besser, weil seine Genauigkeit weniger von der Versorgungsspannung abhängt. Wenn Genauigkeit nicht ganz so wichtig ist (aber dann würdest du wahrscheinlich keinen Instrumentenverstärker einsetzen), kannst du statt dem TL431 auch eine Z-Diode nehmen. Du kannst dir auch meinen Beitrag weiter oben Beitrag "Re: INA114 - Komisches Verhalten bei niedrigen Differenzspannungen" noch einmal durchlesen, vielleicht ist etwas für dich dabei.
yalu wrote: > Ja, das geht. Allerdings ist zu beachten, dass der Ref-Eingang nicht > hochohmig ist und deswegen die angeschlossene Spannungsquelle belastet. > Diese muss deswegen möglichst niederohmig sein, sonst wird die > Gleichtaktunterdrückung des INA verschlechtert. > > Ein einfacher Spannungsteiler zur Erzeugung der Referenzspannung ist > also zu wenig, ein Spannungsteiler mit nachgeschaltetem Impedanzwandler > (OPV mit Verstärkung 1) ist ok, wenn die Versorgungsspannung hinreichend > stabil ist. Ein TL431 als Referenzspannungsquelle ist noch besser, weil > seine Genauigkeit weniger von der Versorgungsspannung abhängt. Wenn > Genauigkeit nicht ganz so wichtig ist (aber dann würdest du > wahrscheinlich > keinen Instrumentenverstärker einsetzen), kannst du statt dem TL431 auch > eine Z-Diode nehmen. > > Du kannst dir auch meinen Beitrag weiter oben > > Beitrag "Re: INA114 - Komisches Verhalten bei niedrigen Differenzspannungen" > > noch einmal durchlesen, vielleicht ist etwas für dich dabei. Vielen dank für die Hilfe jetzt funktioniert alles wie es soll.
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