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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik DMS Brückenschaltung mit Ops für Mikrocontroller verstärken


Autor: Martin (Gast)
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Hallo an alle,

und zwar möchte ich gerne die Signale eines DMS (normale 
Brückenschaltung) in meinem Mikrocontroller einlesen. Ich bin zwar kein 
Elektroniker, weiß aber, dass ich das Signal der Brücke mit einem Opamp 
verstärken muss, am besten schon auf die 5 V für den Controller, wobei 
die negative Spannung bei Stauchung invertiert werden muss.
Aber ich kann mir kein Zusammenhang bilden, wie ich dann die positive 
Spannung bei Druck nicht invertiert verstärke.
Deswegen wollt ich mal hier fragen, ob es eine einfache Möglichkeit 
gibt, dies am besten durch einfach-versorgte Opamps zu realiseren.

mfg Martin

Autor: Andreas N. (maikohar)
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Ich würde an dieser Stelle einen INA(Instrumentenverstärker) verwenden, 
und dann den Nulpunkt des Ausgangs (keine DMS Belastung) auf 2.5V 
setzen.

Oder willst Du wirklich bei Stauchung und Dehnung dasselbe Signal haben?

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Andreas,

von einen Instrumentenverstärker hab ich ja noch nie was gehört. Das 
würde die ganze Sache ja auf ein Bauteil reduzieren und sehr viel 
vereinfachen.
Mit der Nullpunktverschiebung auf 2,5 V kann ich gut leben.
Auf was muss ich denn bei dem INA für meine Anforderungen achten?

Autor: Andreas N. (maikohar)
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Da gibts einige Sachen die eine Rolle spielen können:
- Mögliche Verstärkung (da gibts fest engestellte und per Widerstand 
programmierbare)
- Common Mode Input Range (Angelegte Spannung gegen GND an den 
Eingangspins, im Gegensatz zur Spannung zwischen In+ und In-)
- Offsetspannung
- Versorgungsspannung, Single Supply 0-5V(nicht alle lassen sich mit 
0-5V betreiben)
- Rail-To-Rail Output sollte er sein (damit Du am Ausgang auf Werte 
zwischen ca. 50mV bis 4,950V kommst)
- BandbreiteVerstärkungsProdukt/Vertärkung sollte deutlich (ca. 10x) 
über der Signalfrequenz liegen(diese wird von Deiner Anwendung bestimmt, 
zb Waage: 1Hz-10Hz, Vibrationsmessung: bis zu einigen kHz)

Habe bestimmt einiges vergessen, aber lies Dir Datenblatt des INA2331 zB 
durch. Da hast Du schon eher eine Idee was die machen und was wichtig 
ist.

Autor: Martin (Gast)
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alles klar. Eine Frage habe ich noch.
Wie setzte ich dann den Nullpunkt genau auf die 2,5 V?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Martin schrieb:
> alles klar. Eine Frage habe ich noch.
> Wie setzte ich dann den Nullpunkt genau auf die 2,5 V?

Wenn Du eine Vierer-DMS  (Vollbrücke) hast, genügt es als Referenzpunkt 
einen der Brücken AUSgänge zu nehmen.

Der Instrumentenverstärker hängt dann an ("zwischen") beiden 
Brückenausgängen.

Autor: Martin (Gast)
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das ist ja super.
Ich habe jetzt einen für meine Anforderungen gefunden. War gar nicht so 
einfach einen zu finden, der ein Gain von etwa 5000 und Rail to Rail 
hat.
Ich brauch so eine große Verstärkung, da der Nennkennwert der Brücke 
0,5mV/V hat. Die Verstärkung kann ich dann durch einen Widerstand 
einstellen, was sehr praktisch ist.

Hier informativ das Datenblatt:
http://docs-europe.origin.electrocomponents.com/we...

ich danke ech vielmal für eure Hilfe.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Martin schrieb:
> das ist ja super.
> Ich habe jetzt einen für meine Anforderungen gefunden. War gar nicht so
> einfach einen zu finden, der ein Gain von etwa 5000 und Rail to Rail
> hat.

Du benötigst weniger Verstärkung!

> Ich brauch so eine große Verstärkung, da der Nennkennwert der Brücke
> 0,5mV/V hat. Die Verstärkung kann ich dann durch einen Widerstand
> einstellen, was sehr praktisch ist.

Und Deine Brücke speist Du doch aus den 5V.

d.h. die Brückenausgangsspannung ist 2,5mV @ full load.

Verstärkung 2000x macht da schon das Maximum die Deinen ADC voll 
ausreizt.
wenn Du etwas Überbereich haben willst/mußt, setz die Verstärkung 
niedriger an, z.B. 1000 oder 1500 fach.

>
> ich danke ech vielmal für eure Hilfe.

Yepp.

Autor: Martin (Gast)
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Stimmt war ein Rechenfehler von mir :)
Aber da ich den Nullpunkt ja um 2,5 V verschiebe, brauche ich ja nur 
eine Verstärkung von 1000x, richtig?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Martin schrieb:
> Stimmt war ein Rechenfehler von mir :)
> Aber da ich den Nullpunkt ja um 2,5 V verschiebe, brauche ich ja nur
> eine Verstärkung von 1000x, richtig?

Yepp.
Der Instrumenteneverstärker mißt die Spannung zwischen den beiden 
Brückenausgängen, der verschobene Nullpunkt
dient bei dir dazu Stauchung und Dehnung innerhalb 0...5 V abzubilden.

Wenn Du also nur Stauchung oder Dehnung nutzen willst, ist bei 2000x das 
ende der Fahnenstange, sonst bei 1000x.

Wobei ich zur Vereinfachung den Nullpunkt immer so verschoben habe dass 
ich für die jeweilige Messaufgabe die bestmögliche Auflösung nutze.

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