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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Messbrücken abgleichen


Autor: Kris (Gast)
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Hallo,

ich möchte mehrere elektronische Waagen mit Hilfe von Wägezellen bauen. 
Das Prinzip ist einfach. In der Wägezelle ist eine Messbrücke mit DMS 
welcher sich bei Belastung ausdehnt und die Brücke verstimmt. Das 
Differenzsignal geht über einen Insturmentenverstärker auf einen 
AD-Wandler und ab zum Controller.
Das Problem ist, dass die Wägezellen nicht abgeglichen sind. Die 
Streuung ist ziemlich hoch. Einige liefern im unbelasteten Zustand eine 
negative Brückenspannung, andere wiederrum ein positive.
Als Lösung für das Problem wollte ich einen OP als Addierer vor den 
Instrumentenverstärker schalten um mittels Spindeltrimmer die Spannung 
entsprechend anzupassen und somit für alle Waagen gleiche 
Ausgangsbedinungen zu schaffen.

Die Lösung scheint mir aber recht aufwendig. Gibt es weniger aufwändige 
Alternativen?

Gruß
Kris

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

mach den Abgleich im Controller.

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Die Idee mit dem vorgeschalteten OP ist ziemlich schlecht, da dessen 
Offsetdrift nicht kompensiert werden kann. Viele Instrumentenverstärker 
besitzen daher exakt für den gedachten Anwendungsfall spezielle 
Anschlüsse zur Offsetkompensation.

Früher(TM) hatte ich gute Erfahrungen bei der Auswertung von 
DMS-Signalen mit dem INA110 von Burr-Brown gemacht. Mittlerweile wurde 
der Laden von Texas Instruments übernommen, aber man findet das 
Datenblatt auch dort:

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina110.pdf

Autor: Kris (Gast)
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>mach den Abgleich im Controller

ist schlecht da bei ca. 50% der Wägezellen bei null Last negative 
Brückenspannungen anliegen und erst nach 30 oder 40 Prozent der 
Maximallast positive Spannungen anliegen. Negative Spannungen kann ich 
aber mit dem Controller nicht direkt auswerten.

>Die Idee mit dem vorgeschalteten OP ist ziemlich schlecht...

Hab ich mir gedacht ;)
Der INA110 sieht gut aus. Einziges Problem ist, ich brauche ein negative 
Spannungsversorgung, aber da scheint ja ohnehin kein Weg dran 
vorbeizuführen.
Danke für den Hinweis

Autor: Platinenschwenker .. (platinenschwenker)
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Kris schrieb:
>>mach den Abgleich im Controller
>
> ist schlecht da bei ca. 50% der Wägezellen bei null Last negative
> Brückenspannungen anliegen und erst nach 30 oder 40 Prozent der
> Maximallast positive Spannungen anliegen. Negative Spannungen kann ich
> aber mit dem Controller nicht direkt auswerten.

Aber du kannst doch beispielsweise eine (konstante) positive 
Gleichspannung (Offset) hinzuaddieren und so das ganze in den positiven 
Bereich verschieben. (so als Idee)

Autor: hro (Gast)
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Man nimmt dann gleich dafuer geeignete ADCs.
Da ist es dann egal, ob die Verstimmung positiv oder negativ ist, denn 
die messen bipolar.

Falls das aus irgendwelchen Gruenden nicht gehen sollte: Parallel zu 
einem der Mess-DMS einen Widerstand schalten. Je nach Messgenauigkeit 
mit entsprechender  Qualitaet. Damit dann soweit in den Plus-Bereich 
ziehen, dass der Abgleich ueber den uC erfolgen kann. Oder gleich auf 
Null abgleichen.

Gruss hro

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Kris schrieb:
> Der INA110 sieht gut aus. Einziges Problem ist, ich brauche ein negative
> Spannungsversorgung, aber da scheint ja ohnehin kein Weg dran
> vorbeizuführen.

Nö. Die Aufteilung in negative und positive Spannung ist nur willkürlich 
gewählt. Der INA110 verwendet den Pin 6 (Ref) zur Bestimmung der 
Nulllage, d.h. wenn dieser auf die halbe Referenzspannung des 
A/D-Wandlers gelegt wird, ist doch alles in Ordnung, siehe auch 
Abbildung 3 im Datenblatt.

Man beachte, dass der INA110 eine Versorgungsspannung zwischen 12V und 
36V benötigt, also deutlich zu viel für viele aktuelle Schaltungen.

Daher würde ich doch eher einen aktuellen Instrumentenverstärker 
verwenden und kein Steinzeitbauteil.

Autor: hro (Gast)
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Ach und noch was: Lass die Finger weg von OV's, wenn's sehr genau werden 
soll. Damit wirst Du nicht gluecklich.
Nimm lieber selbstkalibrierende ADCs.

Gruss hro

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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hro schrieb:
> Falls das aus irgendwelchen Gruenden nicht gehen sollte: Parallel zu
> einem der Mess-DMS einen Widerstand schalten. Je nach Messgenauigkeit
> mit entsprechender  Qualitaet. Damit dann soweit in den Plus-Bereich
> ziehen, dass der Abgleich ueber den uC erfolgen kann. Oder gleich auf
> Null abgleichen.

Es wäre sehr, sehr ungünstig, einen DMS mit einem normalen Widerstand zu 
kombinieren, da das ganze stark temperaturabhängig wäre. Spannungsteiler 
sollten in solchen Fällen immer aus Bauteilen mit gleichem 
Temperaturgang bestehen.

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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hro schrieb:
> Ach und noch was: Lass die Finger weg von OV's, wenn's sehr genau werden
> soll. Damit wirst Du nicht gluecklich.
> Nimm lieber selbstkalibrierende ADCs.

Wenn es im Bereich DMS sehr genau werden soll, verwendet man 
Trägerfrequenz-Messbrücken, d.h. man speist eine Wechselspannung ein und 
greift eine solche auch ab. Dadurch kompensiert man Thermospannungen, 
die an den Metallübergängen auftreten können.

Autor: hro (Gast)
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Oder man speist bipolar, misst 2x und korrigiert die Thermospannung 
damit.

Gruss hro

Autor: hro (Gast)
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Andreas Schweigstill schrieb:
> Es wäre sehr, sehr ungünstig, einen DMS mit einem normalen Widerstand zu
> kombinieren, da das ganze stark temperaturabhängig wäre. Spannungsteiler
> sollten in solchen Fällen immer aus Bauteilen mit gleichem
> Temperaturgang bestehen.

Da i.d.R. die Ableichwiderstaende ganz andere Groessenordnungen haben 
als die Messwiderstaende, spielt das nur eine untergeordnete Rolle.
Selbstverstaendlich darf und sollte man R's mit niedrigem TK verwenden, 
fuer die man dann auch gern mal den Preis des Mess-DMS ausgeben kann.

Gruss hro

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