Welchen Instrumentenverstärker würdet ihr verwenden, um das Differenzsignal einer DMS-Vollbücke vom µV-Bereich auf den 3-stelligen mV-Bereich zu verstärken? (also ca. um den Faktor 1000)
Verstaerker nach dem Chopper- Prinzip.
Wobei in der Situation vielleicht auch eine AC-Ansteuerung (evtl. reicht Rechteck) der Messbrücke interessant wäre.
Von den uV hoch : nur AC Verstaerkung. Heisst Lock-in. DC Verstaerkung ist kaum machbar.
Danke schon mal für die Ratschläge. Ich habe mich wohl etwas unpassend ausgedrückt, die DMS-Vollbücke ist bereits in einen Sensor integriert und für diesen wird im Datenblatt nur eine 10 Vdc Versorgungsspannung angegeben. Das ausgelenkte Signal ist im einstelligen mV-Bereich, also wäre der Faktor 1000 die Maximalverstärkung, besser wäre wohl ein Gain von 500. Die Idee mit dem Chopper INA gefällt mir gut, ich kannte die davor noch gar nicht. Falls ihr keine Einwände habt, würde ich es mal damit versuchen.
Unmessender schrieb: > die DMS-Vollbücke .... besser wäre wohl ein Gain von 500. Ein INA125 vielleicht? http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina125.pdf
In meiner alten Firma haben wir den INA333 genommen. Aber auch Differenzverstärker um den OPA2350 haben problemlos funktioniert. 1,2mV/V heißt aber 12mV Vollausschlag bei 10V Speisespannung. Also auch mit Faktor 500 wären dann 6V unter Volllast. Wenn du mit 5V speist, wären das 6mV * 500 = 3V. Also brauchst du auch keinen Gain von 500. 100 oder so reichen je nach Anwendung dahinter aus.
Sebastian R. schrieb: > In meiner alten Firma haben wir den INA333 genommen. Aber auch > Differenzverstärker um den OPA2350 haben problemlos funktioniert. > > 1,2mV/V heißt aber 12mV Vollausschlag bei 10V Speisespannung. Also auch > mit Faktor 500 wären dann 6V unter Volllast. > > Wenn du mit 5V speist, wären das 6mV * 500 = 3V. > > Also brauchst du auch keinen Gain von 500. 100 oder so reichen je nach > Anwendung dahinter aus. Danke für die Tipps. Der Vollausschlag wird bei der Anwendung nie erreicht werden, der Messbereich des Sensors ist eigentlich viel zu groß. Jetzt ohne jeden einzelnen Wert miteinander zu vergleichen: Was ist denn qualitativ der Unterschied zwischen einem INA125, einem INA333 und einem INA126?
Der 125 hat z.B. eine Referenzspannung mit an Bord. Das haben die anderen nicht. Der 333 hat dazu einen Eingang für eine Referenz, der 126 nicht. Ansonsten sind Rauschen, Stromaufnahme,... ein bisschen unterschiedlich.
Unmessender schrieb: > Jetzt ohne jeden einzelnen Wert miteinander zu vergleichen Ein guter Ansatz um einen Überblick zu bekommen, ist die erste Seite des Datenblatts zu betrachten: für welche Anwendungen wird das IC beworben, welche Features stehen im Vordegrund. Und dann überlegen, welche der Features für deine Anwendung relevant sind. Ich würde aus dem Bauch raus mal tippen auf - Offset - Offset drift - Rauschen Und je nachdem, welche Versorgung du planst, ggf noch - passen Versorgungsbereich und Common Mode Range des jeweiligen ICs.
Hey vielen Dank für die du guten Erklärungen, da habe ich wohl noch einiges aufzuholen. Der INA125 wird direkt auf der ersten Seite als Bückenverstärker beworben. Der INA126 auf S. 25 (allerdings als single supply). Beide haben eine Offset-Voltage von 250 µC, allerdings hat der INA125 einen Offset-Drift von 2 µV/C und der INA126 einen von 3µV/C. Ich zähle das noch mal auf, da es bei mir mit dem INA126 ja nicht funktioniert hat. Der Messwert wurde zwar, wie gewünscht verstärkt, hatte aber extrem geschwankt. Deswegen frage ich mich ob der Unterschied zwischen dem INA126 und dem INA125 für diese Anwendung wohl so groß sein wird? Ansonsten probiere ich es, wie gesagt mit einem Chopper Verstärker oder einem Auto Zero Drift Instrumentenverstärker. Es handelt sich ja nur um ein Exemplar das benötigt wird, da ist der Preis eher zweitrangig.
*Beide haben eine Offset-Voltage von 250 µV...
Ich würde hier noch den PGA309 von TI ins Rennen werfen. Ist halt ein PGA aber mit Gain von bis zu 2000, zwei DACs für Offset-Korrektur und einer Bandbreite von (wimre) 100kHz. Je nach Anwendung vielleicht die berühmten "Kanonen auf Spatzen" und auch nicht ganz billig aber unheimlich flexibel.
Unmessender schrieb: > Der Messwert wurde zwar, wie gewünscht verstärkt, hatte aber extrem > geschwankt. Und Du meinst, das lag an der Offsetdrift ? Wie sieht die Brückenversorgung aus ? gk
Sinnvollerweise nimmt man einen Instrumentenverstaerker, der zusammen mit der Bruecke gespiesen wird. Die meisten Instrumentenamps haben niedrigere Speisungen. zB der LT2053(10uV), LT1167(15uv), AD 8555(10uV), AD 8221(25uV), LT6915 (10uV),
gk schrieb: > Unmessender schrieb: >> Der Messwert wurde zwar, wie gewünscht verstärkt, hatte aber extrem >> geschwankt. > > Und Du meinst, das lag an der Offsetdrift ? Wie sieht die > Brückenversorgung aus ? > > gk Die Brücke wurde mit 10 Vdc versorgt, mit der gleichen Versorgung wie der INA126. Meintest du das? Ob es wirklich am Offset-Drift liegt weiß ich nicht.
Was dann nich dazu kommt... Die Bruecke grad an der Bruecke mit einem 100nF abblocken, die Bruecke gegen magnetische und elektrische Felder abschirmen. die 4 Leitungen geschirmt legen, dn Verstaerker abblocken und abschirmen. und allenfalls die Schaltung auch abschirmen.
Wenn es nur um einen Verstärker geht, dann kann man den auch getrost kaufen. Neben dem Eingangsverstärkergibt es nämlich noch reichlich Fehlerquellen, die die vielleicht nach und nach entdecken wirst. Oder auch nicht. Sag ich mal als einer, der sowas entwickelt und dessen Arbeitgeber zigtausend davon verkauft.
Unmessender schrieb: > Ich zähle das noch mal auf, da es bei mir mit dem INA126 ja nicht > funktioniert hat. > Der Messwert wurde zwar, wie gewünscht verstärkt, hatte aber extrem > geschwankt. So was am besten gleich zu Beginn sagen: dann erübrigen sich einige Tipps gleich. Unmessender schrieb: > Ob es wirklich am Offset-Drift liegt weiß ich nicht. Es wäre aber wichtig, eine Idee zur Ursache zu entwickeln. Denn wenn die Schwankungen schon in deinem Ursprungssignal liegen, nützt ein anderer Verstärker wenig. Eine hilfreiche Info ist, auf welcher Zeitskala die Schankungen des Signal stattfinden. Einfach mal den Zeitverlauf aufzeichnen und hier vorstellen. Damit lassen sich oft elektrische Einkopplungen von thermischen Effekten unterscheiden. Außerdem bekommt man dann eine quantitative Aussage, was "extreme Schwankung" tatsächlich heißt und ob das ggf durch das Niederfrequenzrauschen deines ICs erklärt werden kann. Ansonsten solltest du mal prüfen, ob die Schwankungen mit thermischen bedingt sind. Ist dein Aufbau "verpackt", reagiert er stark auf Luftzug oder wenn man mit einem Blatt Papier drüberwedelt? Ist der Sensor oder der Verstärker die empfindliche Stelle bezüglich Luftzug? Oder kann es sein, dass dein Messobjekt selbst die Schwankungen hervorruft ("wackelt" da vielleicht was)?
Achim S. schrieb: > Unmessender schrieb: >> Ich zähle das noch mal auf, da es bei mir mit dem INA126 ja nicht >> funktioniert hat. >> Der Messwert wurde zwar, wie gewünscht verstärkt, hatte aber extrem >> geschwankt. > > So was am besten gleich zu Beginn sagen: dann erübrigen sich einige > Tipps gleich. Stimmt, ich dachte am Anfang ich hätte evtl. etwas grundlegend falsch gemacht und wollte deshalb generell fragen, wie man solch ein Signal am besten verstärkt. Aber das scheint zumindest nicht der Fall gewesen zu sein. Achim S. schrieb: > Es wäre aber wichtig, eine Idee zur Ursache zu entwickeln. Denn wenn die > Schwankungen schon in deinem Ursprungssignal liegen, nützt ein anderer > Verstärker wenig. Schwankungen > hervorruft ("wackelt" da vielleicht was)? Mit einem Tischmultimeter müt genügend hoher Auflösung habe ich das Ursprungssignal bereits, bei unterschiedlichen Belastungen, getestet. Es schwankt, bei der Anfangsbelastung, zwischen 92,0 µV und 94,0 µV Und ja, das Gerät an dem sich der Sensor befestigt hat vibriert, aber nicht sehr stark. Definitiv nicht vergleichbar wie mit einer Waschmaschine oder ähnlichem, eher wie eine kleine Kaffeemaschine.
Unmessender schrieb: > Mit einem Tischmultimeter müt genügend hoher Auflösung habe ich das > Ursprungssignal bereits, bei unterschiedlichen Belastungen, getestet. > Es schwankt, bei der Anfangsbelastung, zwischen 92,0 µV und 94,0 µV Ein Tischmultimeter mit hoher Auflösung integriert über den Zeitbereich (das Spannungssignal, wenn im DC-Messbereich, das quadrierte Spannungssignal wenn der Effektivwert angezeigt werden soll). Dadurch werden viele elektrische Störquellen (alles netzsynchrone) sehr wirksam unterdrückt. Störungen machen sich am Verstärkerausgang daher anders bemerkbar als beim Tischmultimeter am Verstärkereingang. (Außer du betrachtest den Verstärkerausgang mit dem selben Tischmultimeter und stellst die selbe Integrationszeit/NPLC ein).
> Ansonsten solltest du mal prüfen, ob die Schwankungen mit thermischen > bedingt sind. Ist dein Aufbau "verpackt", reagiert er stark auf Luftzug > oder wenn man mit einem Blatt Papier drüberwedelt? Ist der Sensor oder > der Verstärker die empfindliche Stelle bezüglich Luftzug? > > Oder kann es sein, dass dein Messobjekt selbst die Schwankungen > hervorruft ("wackelt" da vielleicht was)? Der Sensor ist temperaturkompensiert und ich denke auch abgeschirmt, deshalb denke ich dass die Schwachstelle diesbezüglich der Verstärker sein wird. Hier kann man das Datenblatt des Sensors sehen: https://www.althensensors.com/media/23572/alf214-cylindrical-force-sensor-en.pdf Achim S. schrieb: > Unmessender schrieb: >> Mit einem Tischmultimeter müt genügend hoher Auflösung habe ich das >> Ursprungssignal bereits, bei unterschiedlichen Belastungen, getestet. >> Es schwankt, bei der Anfangsbelastung, zwischen 92,0 µV und 94,0 µV > > Ein Tischmultimeter mit hoher Auflösung integriert über den Zeitbereich > (das Spannungssignal, wenn im DC-Messbereich, das quadrierte > Spannungssignal wenn der Effektivwert angezeigt werden soll). Dadurch > werden viele elektrische Störquellen (alles netzsynchrone) sehr wirksam > unterdrückt. > > Störungen machen sich am Verstärkerausgang daher anders bemerkbar als > beim Tischmultimeter am Verstärkereingang. (Außer du betrachtest den > Verstärkerausgang mit dem selben Tischmultimeter und stellst die selbe > Integrationszeit/NPLC ein). Mir stünde auch ein Oszilloskop zur Verfügung. Sollte ich damit mal für ein paar Sekunden eine DC-gekoppelte Messung durchführen?
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Du hast recht, mit dem Oszilloskop sieht man jetzt einen deutlichen Unterschied zwischen eingeschalteter und vibrierender Maschine, im Gegensatz zur ausgeschalteten, nicht vibrierenden Maschine. Das hat man so nicht im Tischmultimeter gesehen. Die Differenz der Spannung zwischen eingeschalteter und ausgeschalteter Maschine beträgt im Tischmultimeter nur ca. 1 µV.
Die Messung zeigt jetzt den Ausgang deines INA126 (oder etwa den Eingang)? Bei welcher Verstärkung ist das gemessen? Es sieht auf jeden Fall viel stärker nach Störungen (entweder des tatsächlichen Messsignals oder des Messaufbaus) aus als nach Verstärkerdrift. Also - wenn die Geschwindigkeitsanforderungen das zulassen - zuerst ein Fall fürs Begrenzen der Bandbreite als für den Austausch des Verstärkers. Ein Folienkondensator am Brückenausgang kappt vielleicht wenigstens die Spitzen. Ansonsten solltest du (wie vom kyrillisch geschriebenen Trollhunter erwähnt) auf stabile Versorgungsspannung und Schirmung achten (du musst den Schirm sinnvoll anschließen, sonst ist er wirkungslos).
Ein Indikator waere .. die Bruecke kurzgeschlossen zu messen.
Achim S. schrieb: > Die Messung zeigt jetzt den Ausgang deines INA126 (oder etwa den > Eingang)? Bei welcher Verstärkung ist das gemessen? Die Messung zeigt das direkte Ausgangssignal des Sensors, ohne dass ein Verstärker angeschlossen ist. Also das unverstärkte Signal wenn, außer der Vibration, keine zuästzliche Kraft zur "Ursprungskraft" dazu wirkt. Wenn ein Signal um ein paar µV schwankt, dann sollte es, um den Faktor 1000 verstärkt, um ein paar mV schwanken? Bei mir schwankte es um 50 mV, als ich es mit dem Faktor 500 verstärkt habe. Aber ok, wie man sicherlich merkt bin ich auch ein Anfänger in der elektrischen Messtechnik. Achim S. schrieb: > Es sieht auf jeden Fall viel stärker nach Störungen (entweder des > tatsächlichen Messsignals oder des Messaufbaus) aus als nach > Verstärkerdrift. Also - wenn die Geschwindigkeitsanforderungen das > zulassen - zuerst ein Fall fürs Begrenzen der Bandbreite als für den > Austausch des Verstärkers. > > Ein Folienkondensator am Brückenausgang kappt vielleicht wenigstens die > Spitzen. Ansonsten solltest du (wie vom kyrillisch geschriebenen > Trollhunter erwähnt) auf stabile Versorgungsspannung und Schirmung > achten (du musst den Schirm sinnvoll anschließen, sonst ist er > wirkungslos). Gemessen werden soll das versärkte Signal am Ende mit 500 Hz, aber die Maschine selbst arbeitet mit ca. 30 Hz. Kann ich diese "Vibrationsspitzen" mit einem Tiefpassfilter vor dem Instrumentenverstärker dämpfen?
Unmessender schrieb: > Die Messung zeigt das direkte Ausgangssignal des Sensors, ohne dass ein > Verstärker angeschlossen ist. Miss bitte nochmal am Verstärkerausgang (mit moderater Verstärkung). Am Verstärkereingang sind die Spitzen zu hoch, so dass ich sie eher für einen Messartefakt halte. Die Störung wird in deine Oszimessung induziert, ich glaube/hoffe nicht, dass sie in selber Stärke am Verstärker wirksam würde. Ein Blick mit dem Oszi auf den Verstärkerausgang schafft Gewissheit.
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Achim S. schrieb: > Unmessender schrieb: >> Die Messung zeigt das direkte Ausgangssignal des Sensors, ohne dass ein >> Verstärker angeschlossen ist. > > Miss bitte nochmal am Verstärkerausgang (mit moderater Verstärkung). Am > Verstärkereingang sind die Spitzen zu hoch, so dass ich sie eher für > einen Messartefakt halte. Die Störung wird in deine Oszimessung > induziert, ich glaube/hoffe nicht, dass sie in selber Stärke am > Verstärker wirksam würde. > > Ein Blick mit dem Oszi auf den Verstärkerausgang schafft Gewissheit. Ok, habs gemessen. Das Tischmultimeter hat jeweils einen Wert zwischen 5,315 V und 5,330 V angezeigt und somit um 15 mV geschwankt. Der Gainwiderstand ist bei diesen Messungen unendlich, also nicht verbunden, der Gain beträgt somit nach dem Datenblatt Faktor 5.
Ok, was hier zu sehen ist hat aus meiner sicht nichts mit Verstärkerdrift zu tun. Hier sieht man elektrisches Übersprechen auf die Messleitung. Mit etwas Phantasie erkennt man vielleicht die Wirkung der Flanken eines PWM-Signals mit ~30Hz und einem Tastgrade von 20% (oder 80%). Eine eher ungewöhnlich niedrige PWM-Frequenz, aber ich kenne ja eine Maschine nicht. Vielleicht ist die Frequenz auch irreführend weil das Oszi unterabtastet. Hast du den Schirm des Sensors bei dieser Messung schon auf Masse gelegt? Unmessender schrieb: > Kann ich diese "Vibrationsspitzen" mit einem Tiefpassfilter vor dem > Instrumentenverstärker dämpfen? Wie geschrieben: ein Folienkondensator ans Differenzsignal deiner Brücke könnte helfen. (Wenn ich es richtig sehe hat deine Brücke keinen aktiven Ausgangstreiber sondern der differenzielle Ausgang hängt direkt an den Brückenwiderständen, dann geht das). Eine Riesendämpfung wirst du so nicht hinkriegen, weil der Innenwiderstand der Brücke nicht sehr hoch ist. Mit zusätzlichen Längswiderständen vor einem Kondensator könntest du die Filterwirkung zwar erhöhen, aber eigentlich ist ein niedriger Quellenwiderstand günstig für deinen Verstärker und sein Rauschen. Also vielleicht am Verstärkereingang nur so weit filtern, dass du das Signal mit einer vernünftigen Verstärkung weiterverarbeiten kannst ohne dass der Verstärker abschneidet. Und dann wenn nötig nach dem Instrumentenverstärker noch eine zweite OPV-Verstärker- und Filterstufe.
Achim S. schrieb: > Ok, was hier zu sehen ist hat aus meiner sicht nichts mit > Verstärkerdrift zu tun. Hier sieht man elektrisches Übersprechen auf die > Messleitung. Mit etwas Phantasie erkennt man vielleicht die Wirkung der > Flanken eines PWM-Signals mit ~30Hz und einem Tastgrade von 20% (oder > 80%). Eine eher ungewöhnlich niedrige PWM-Frequenz, aber ich kenne ja > eine Maschine nicht. Vielleicht ist die Frequenz auch irreführend weil > das Oszi unterabtastet. > > Hast du den Schirm des Sensors bei dieser Messung schon auf Masse > gelegt? Ja, habe ich. Es sieht tatsächlich sehr gleichmäßig aus, das verstärkte Störsignal. Die Schaltung befindet sich auf einem Steckbrett, das ist wahrscheinlich alles andere als optimal. Ich versuche morgen bzw. später mal, die Störungen mit einem Kondensator zu filtern und etwas Alufolie um die gesamte Schaltung zu wickeln. Achim S. schrieb: > > Also vielleicht am Verstärkereingang nur so weit filtern, dass du das > Signal mit einer vernünftigen Verstärkung weiterverarbeiten kannst ohne > dass der Verstärker abschneidet. Und dann wenn nötig nach dem > Instrumentenverstärker noch eine zweite OPV-Verstärker- und Filterstufe. Dann bräuchte ich allerdings eine symmetrische Spannungsversorgung, oder? Ansonsten hätte ich ja einen Offset von ca. 5 V am nachfolgenden Verstärkereingang. Zur Zeit betreibe ich den INA126 ja in einer sogenannten singly supply Konfiguration mit 10 V und GND. тролхантэр schrieb: > Was dann nich dazu kommt... > Die Bruecke grad an der Bruecke mit einem 100nF abblocken, die Bruecke > gegen magnetische und elektrische Felder abschirmen. die 4 Leitungen > geschirmt legen, dn Verstaerker abblocken und abschirmen. und allenfalls > die Schaltung auch abschirmen. Was würdest du vorschlagen um die Schaltung abzublocken? Und was könnte man daran erkennen, wenn man die Brücke kurzschließt? Nochmal danke an euch beide :)
Unmessender schrieb: > Die Schaltung befindet sich auf einem Steckbrett, das ist wahrscheinlich > alles andere als optimal. würde ich ebenfalls so einschätzen. Unmessender schrieb: > Zur Zeit betreibe ich den INA126 ja in einer sogenannten singly supply > Konfiguration mit 10 V und GND. Gut, dann ist das jetzt auch mal geklärt. (Ich habe es bisher nur aus deinem 5V-Wert am Ausgang vermutet.) Unmessender schrieb: > Dann bräuchte ich allerdings eine symmetrische Spannungsversorgung, > oder? Wie erzeugst du denn jetzt deinen Bezugspunkt? Oder anders ausgedrückt: was ist aktuell am Ref-Pin deines INA126 angeschlossen? Wenn das richtig gelöst ist, dann kann es auch als Bezugspunkt für einen nachfolgenden OPV-Verstärker/Filter genutzt werden und du brauchst an deiner Versorgung nichts zu ändern. Wenn es falsch gelöst ist, sollte zerst mal das richtig gemacht werden. Unmessender schrieb: > Und was könnte man daran erkennen, wenn man die Brücke kurzschließt? Ob die Einkopplung in die Brücke stattfindet (dann würde das Signal beim Kurzschluss der Brückenausgänge verschwinden). Wenn es kapazitiv in die Sensorleitung koppelt ebenfalls (bei induktiver Einkopplung in die Sensorleitung eher nicht). Oder ob es in deine Verstärkerschaltung einkoppelt. So dass man schließen kann, an welcher Stelle man als nächstes zur Störungsreduktion arbeiten sollte.
Achim S. schrieb: > Wie erzeugst du denn jetzt deinen Bezugspunkt? Oder anders ausgedrückt: > was ist aktuell am Ref-Pin deines INA126 angeschlossen? Wenn das richtig > gelöst ist, dann kann es auch als Bezugspunkt für einen nachfolgenden > OPV-Verstärker/Filter genutzt werden und du brauchst an deiner > Versorgung nichts zu ändern. Wenn es falsch gelöst ist, sollte zerst mal > das richtig gemacht werden. Ich habe nichts an den Ref-Pin angeschlossen. Gehört da die halbe Versorgungsspannung ran? Achim S. schrieb: > Ob die Einkopplung in die Brücke stattfindet (dann würde das Signal beim > Kurzschluss der Brückenausgänge verschwinden). Wenn es kapazitiv in die > Sensorleitung koppelt ebenfalls (bei induktiver Einkopplung in die > Sensorleitung eher nicht). Oder ob es in deine Verstärkerschaltung > einkoppelt. So dass man schließen kann, an welcher Stelle man als > nächstes zur Störungsreduktion arbeiten sollte. A ok, ich verstehe.
Unmessender schrieb: > Ich habe nichts an den Ref-Pin angeschlossen. > Gehört da die halbe Versorgungsspannung ran? Was sagt denn das Datenblatt dazu? Wir haben hier zwei Tage völlig umsonst diskutiert, weil dein INA nicht funktional verschaltet ist. Bitte zeige einen Schaltplan und ein aussagekräftiges Bild deines aktuellen Aufbaus, danach lohnt sich evtl. eine weitere Diskussion.
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Hallo Achim, du hast recht. Entschuldige. Ich habe einen Schaltplan erstellt. Das Datenblatt sagt folgendes zum Ref-Pin: "Reference input. This pin must be driven by a low impedance or connected to ground." Allerdings verstehe ich die beiden Beispiele aus dem Datenblatt dazu nicht, da scheint es einen Unterschied in der Beschaltung von Ref zu geben, abhängig davon ob der INA126 single oder dual supply beschaltet wurde.
Ja. Der Output, des Differenzverstaerkers, sprich die verstaerkte differenz wir relaiv zum Ref-Pin vergeben. Dieser muss natuerlich innerhalb der Versorgung liegen. Ein blick ins Datenblatt zeigt : Mindestens 1V weg von der speisung. Deswegen im Applikationsbeispiel die 1.2V Referenz. Und mach die 10V Versorgung weg. Niemand arbeitet mit 10V. Willst du digitalisieren ? Dann musst du sowieso innerhalb dees ADC Bereiches liegen, zB 5V, oder 3.3V.
тролхантэр schrieb: > Ja. Der Output, des Differenzverstaerkers, sprich die verstaerkte > differenz wir relaiv zum Ref-Pin vergeben. Dieser muss natuerlich > innerhalb der Versorgung liegen. Ein blick ins Datenblatt zeigt : > Mindestens 1V weg von der speisung. Deswegen im Applikationsbeispiel die > 1.2V Referenz. Ok, das macht Sinn. тролхантэр schrieb: > Und mach die 10V Versorgung weg. Niemand arbeitet mit 10V. Willst du > digitalisieren ? Dann musst du sowieso innerhalb dees ADC Bereiches > liegen, zB 5V, oder 3.3V. Ich dachte der Instrumentenverstärker muss mit der gleichen (positiven) Spannung versorgt werden wie die Brücke? Im Datenblatt des Sensors wird eine Versorgungsspannung von 10 V angegeben. Nur deswegen habe ich den INA mit den 10 V versorgt. Aber ja, das ist unpraktich mit den 5 V Offset am Ausgang. Ich hatte vor das mit einem Spannungsteiler wieder zu verkleinern.
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Der Ref-Input legt das Bezugspotential für den INA fest - alle Betrachtungen des single ended Ausgangs gehen relativ zu diesem Wert. Out muss also gegen Ref gemessen werden. Wenn du Vref offen lässt, dann hast du keine definierte Ausgangsspannung deines INA. Der Innenwiderstand der externen Quelle, die Ref versorgt, geht in das Verstärkungsverhältnis ein. Wenn dieser Widerstand gegen unendlich geht (wie bei dir bisher), dann machst du keine definierte Differenzverstärkung (dein Verstärkungsfaktor ist also falsch) und die Gleichtaktunterdrückung ist völlig zum Teufel. Die Gleichtaktunterdrückung ist aber eine der wichtigsten Eigenschaften des INA - weil sie festlegt, wie stark (Gleichtakt)Störungen auf den Ausgang des Verstärkers durchschlagen. Deine bisherige Schaltung muss also fast schon am Ausgang gestörten Unsinn anzeigen. Unmessender schrieb: > da scheint es einen Unterschied in der Beschaltung von Ref zu geben, > abhängig davon ob der INA126 single oder dual supply beschaltet wurde. Ja natürlich, darauf bezog sich vor zwei Tagen der Hinweis: Achim S. schrieb: > Und je nachdem, welche Versorgung du planst, ggf noch > - passen Versorgungsbereich und Common Mode Range des jeweiligen ICs. Lies dir im Datenblatt den Abschnitt "8.2.2.4 InputCommon-ModeRange". Der erlaubte Gleichtaktbereich bei Instrumentenverstärkern ist nicht immer ganz leicht zu bestimmen (weil er von IC-internen Knoten limitiert werden kann, ohne dass man das an den extern zugänglichen Anschlüssen erkennen kann). Für Produkte von Analog Devices gibt es dafür ein Online Tool: https://www.analog.com/designtools/en/diamond/#difL=-0.1&difR=0.1&difSl=-0.1&gain=100&l=-8&pr=AD8422&r=8&sl=-8&tab=1&ty=1&vn=-15&vp=15&vr=0 Von TI kannst du dir eine Software zu Berechnung herunterladen. Oben angehängt ein Beispiel für den erlaubten Signalbereich für eine bestimmte Wahl von Versorgung und Vref. (In der Auftragung sind beide Achsen auf Masse bezogen. Da Vout kleiner werden darf als Vref kann man in dieser Konstellation also bis zu kleinen negativen Differenzspannungen herunter.) Unmessender schrieb: > Aber ja, das ist unpraktich mit den 5 V Offset am Ausgang. > Ich hatte vor das mit einem Spannungsteiler wieder zu verkleinern. Das Signal hochverstärken um es dann wieder runterzuteilen? Das ist nicht sehr günstig. Wähle Vref gleich so, dass der genutzte Signalbereich zum Messbereich deines ADCs passt. Denke dabei auch an mögliche Offsetfehler (also: kann dein Brückensignal auch mal negativ werden?). Und miss mit dem ADC die Differenz zwischen dem Verstärkerausgang und dem Vref des Verstärkers. Denn in der Größe dieser Spannung liegt die Information über dein Brückensignal. Wenn du stattdessen gegen GND misst, dann werden schon kleine Schwankungen von Vref des INA zu einem großen Fehler in deinem Ergebnis führen.
Mach's wie angegeben unter single supply. Die Bruecke mit nur 5V laufen lassen. Also GND - 5V, den Instrumentenverstärker auch an diese 5V, und den ADC auch. Den Ref des Instrumentenverstärkers und den Ref des ADC auf 1.25V von einer Referenz. Fertig. Nichts mehr. Kein Teiler, keine zusätzliche Begrenzung.
Vielen Dank für die ausführlichen Erklärungen. Ich denke jetzt habe ich das Prinzip des Instrumentenverstärkers und dessen funktionale Beschaltungsmöglichkeiten schon besser verstanden. Achim S. schrieb: > Das Signal hochverstärken um es dann wieder runterzuteilen? Das ist > nicht sehr günstig. Wähle Vref gleich so, dass der genutzte > Signalbereich zum Messbereich deines ADCs passt. Denke dabei auch an > mögliche Offsetfehler (also: kann dein Brückensignal auch mal negativ > werden?). Das Brückensignal wird sowohl positiv als auch negativ gemessen. Das bedeutet wohl Vref sollte relativ mittig zwischen Vdd und Gnd sein? Achim S. schrieb: > Und miss mit dem ADC die Differenz zwischen dem Verstärkerausgang und > dem Vref des Verstärkers. Denn in der Größe dieser Spannung liegt die > Information über dein Brückensignal. Wenn du stattdessen gegen GND > misst, dann werden schon kleine Schwankungen von Vref des INA zu einem > großen Fehler in deinem Ergebnis führen. Stimmt, das erscheint mir jetzt ebenfalls logisch. Habe wohl alles falsch gemacht was man beim Ina falsch machen kann :) Bonzo N. schrieb: > Mach's wie angegeben unter single supply. > Die Bruecke mit nur 5V laufen lassen. Also GND - 5V, den > Instrumentenverstärker auch an diese 5V, und den ADC auch. Den Ref des > Instrumentenverstärkers und den Ref des ADC auf 1.25V von einer > Referenz. Fertig. Nichts mehr. Kein Teiler, keine zusätzliche > Begrenzung. Leider habe ich mir die 10 V nicht selbst ausgesucht, die sind schon so in der Maschine vorhanden und die 10 V Spannungsquelle wird auch von anderen Sensoren verwendet. Was allerdings möglich wäre, ist eine symmetrische Versorgung von +- 10 V in der Maschine zu verwenden und somit Vref = GND, v- = -10V und v+ = +10V zu setzen. Wenn ich den Gain des Inas so einstelle, dass das Maximalsignal im Messbereich des ADUs passt, sollte es doch keinen allzu großen Unterschied machen. Oder habe ich etwas übersehen?
Falls theoretisch die Moeglichkeit besteht, dass die Ausgangsspannung ausserhalb des ADC Bereiches ist, zB Kabel ausziehen, Kabelbruch, usw. musst du Vorkehrungen treffen, dass dies nicht geschieht. Dies ist zB moeglich wenn der Instrumentenverstaerker an einer anderen(groesseren) speisung laeuft wie der ADC. Daher.. Aus den 10V mach 5V mit einem Spannungsregler, haeng daran die Bruecke, den Instrumentenverstaerker und den ADC.
Bonzo N. schrieb: > Falls theoretisch die Moeglichkeit besteht, dass die > Ausgangsspannung > ausserhalb des ADC Bereiches ist, zB Kabel ausziehen, Kabelbruch, usw. > musst du Vorkehrungen treffen, dass dies nicht geschieht. > Dies ist zB moeglich wenn der Instrumentenverstaerker an einer > anderen(groesseren) speisung laeuft wie der ADC. > Daher.. Aus den 10V mach 5V mit einem Spannungsregler, haeng daran die > Bruecke, den Instrumentenverstaerker und den ADC. Ok, stimmt, das macht Sinn. Allerdings könnte ich doch auch einen Überspannungsschutz durch Dioden erzeugen.
Unmessender schrieb: > Ich denke jetzt habe ich das Prinzip des Instrumentenverstärkers und > dessen funktionale Beschaltungsmöglichkeiten schon besser verstanden. Prima :-) Unmessender schrieb: > Das bedeutet wohl Vref sollte relativ mittig zwischen Vdd und Gnd sein? Wenn du single supply arbeitest, wäre das die Möglichkeit, die dir die maximale Aussteuerbarkeit des INA in "beide Richtungen" geben würde. Aber die maximale Aussteuerbarkeit wirst du kaum brauchen. Deshalb könntest du Vref auch so wählen, dass das Signal schon gut zum Messbereich deines ADCs passt und du dir dort weitere Signalanpassungen sparst. Unmessender schrieb: > Was allerdings möglich wäre, ist eine symmetrische Versorgung von +- 10 > V in der Maschine zu verwenden und somit Vref = GND, v- = -10V und v+ = > +10V zu setzen. Wenn dir -10V zur Verfügung stehen, würde ich die tatsächlich einsetzen. Damit kommst du mit der Ausgangsspannung des INA sauber auf 0V runter (bei negativen Differenzspannungen am Eingang) und du kannst - wenn es noch nötig sein sollte - auch einfacher auf andere Instrumentenverstärker umsteigen. Denn wie oben beschrieben ist der erlaubte Signalbereich bei Instrumentenverstärkern nicht immer ganz einfach zu bestimmen, und es kann leicht passieren, dass der INA schon nichtlinear wird ohne dass man außen auf dem ersten Blick merkt (weil er nicht glatt abschneidet sondern nur der Verstärkungsfaktor geändert wird). Aber mit bipolarer Versorgung wird das völlig unproblematisch. Vref kannst du dann so wählen, dass der Messbereich deines ADCs optimal genutzt wird. Und wenn du dir gar keine Gedanken machen musst, ob du an die Begrenzung des INAs anschlägt, wird das der Linearität deines Messaufbaus gut tun. Dass du damit unter Umständen deinen ADC-Eingang übersteuerst wurde schon geschrieben. Aber dass es einfache Schutzmaßnahmen gibt (mit Längswiderstand und Ableitdioden) wurde ebenfalls schon geklärt. Ggf. kannst du diese Schutzmaßnahmen auch mit einem einfachen passiven Tiefpass kombinieren (nach dem Längswiderstand ein Kondensator gegen Vref), falls das nach dem Umbauten noch zur Störunterdrückung benötigt wird. Am saubersten wäre dabei: - ein ADC mit differentiellem Eingang - ein Längswiderstand vom INA-Ausgang zum einen ADC-Eingang - ein identischer Längswiderstand von der niederohmigen Vref zum anderen ADC-Eingang - ein Folienkondensator zwichen den beiden ADC-Eingängen. Zur Erzeugung von Vref: achte darauf, dass dein Referenzelement nicht nur Strom abgeben (sourcen) sondern auch Strom aufnehmen (sinken) kann. Bei manchen Referenzelementen darf der Strom nur in eine Richtung fließen. Da bei deinen Signalen Strom vom INA ins REF-Netz hineinfließen wird, brauchst du ein Referenzelement, dass diesen Strom auch sinken kann.
Hallo Achim und danke nochmals für die weiterführenden Informationen. Allerdings kommt jetzt wieder eine Frage bei mir auf: Woran erkenne ich denn das mein Labornetzgerät auch Ströme senken kann? Im Datenblatt meines Labornetzgerätes habe ich dazu nichts finden können. Ist ein entsprechender Indikator dafür dass ein Gerät Ströme senken kann, wenn man außer einer gewünschten Spannung auch einen gewünschten Strom einstellen kann? Bei meinem Labornetzgerät kann man nur +- 10 V einstellen und das wars.
Normale Netzgerate koennen keinen Strom senken. Was du suchst waeren Sourcemeter, die koennen 4 Quadraten.
Unmessender schrieb: > Bei meinem Labornetzgerät kann man nur +- 10 V einstellen und das wars. > > wenn man am Netzgerät -10V einstellen kann, dann hat der Strom die Richtung, die du brauchst
so, jetzt nochmal etwas ausführlicher (vorhin war ich am Handy, da bin ich tippfaul). Wenn dein Netzteil sich auf negative Spannungen einstellen lässt, dann hat es die richtigs Stromrichtung, um die negative Versorgungsspannung zu liefern. Es wäre aber nicht geeignet, wenn du es direkt für die positive Referenzspannung nutzen willst. Es wäre ungeeignet, weil - der positive Ausgang des Netzteils keinen Strom sinken kann. (Dass ließe sich zur Not noch durch einen Lastwiderstand gegen Masse reparieren). Es wäre aber trotzdem ungeeignet weil - Netzteile ganz generell keine Referenzelemente sind und diese Funktion in den allermeisten Fällen nur schlecht erfüllen können.
Achso ok, ich habe mich vermutlich wieder nicht exakt genug ausgedrückt :) Also das Netzteil hat drei Anschlüsse: + 10 V GND - 10 V Und ich beabsichtige +- 10 V als Spannungsversorgung für den Instrumentenverstärker zu verwenden und GND als Vref.
passt. Allerdings muss dein ADC dann auch negative Spannungen abkönnen.
Achim S. schrieb: > passt. Allerdings muss dein ADC dann auch negative Spannungen > abkönnen. Ja, das kann er. Falls alles klappt (oder auch nicht), werde ich hier noch mal Bescheid geben und der Vollständigkeit halber einen Schaltplan posten. Danke für die Unterstützung.
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