Hallo, ich möchte gerne das Signal meiner DMS-Streifen-Schaltung über einen Instrumentenverstärker für den AD-Converter des Atmega8 aufpollieren. Die Operationsverstärker werden mit 5 V betrieben. Die Schaltung im Anhang habe ich mir aus dem Tutorial und den Datenblättern zusammengesucht. Leider bekomme ich kein verstärktes Signal. Die Veränderung des Signals der Wägezelle ist jedoch vor der Verstärkung messbar (im mV-Bereich). Hat jemand einen Tipp für mich? Viele Grüße aus Dormagen Karlo
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DMS_Schaltplan.png
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Der MC1458 ist keine so gute Wahl. Der braucht wohl mehr als 5 V als Versorgung, und ist alles andere als präzise, hat also zu viel Offset und Offset-drift. Die beiden ersten OPs sollten schon etwa die Qualität eines OP07 (braucht mehr als 5 V) oder LT1013 haben. Wenn die Versorgungsspannung des OPs ausreicht, einfach mal die Spannungen nachmessen. An R3 sollte die Gleiche Spannung die an der Brücke anliegen, und auch die Ausgänge der beiden OPs am Eingang sollten im Gleichtaktbereich bleiben.
warum baust du dir den INA aus OPs zusammen? gibt's doch genüg fertige und teuer sind sie nicht. DMS stellt auch bezüglich des Frequenzganges keine hohen Ansprüche.
Vorschlag: INA333 http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ina333.pdf 110dB Gleichtaktunterdrückung @10-20Hz @gain=100
Hi danke erst mal für die Tipps, bzgl. des INA333 habe ich leider noch nicht heraus gefunden wo ich den kaufen kann, habe aber gesehen, das der um die 5€ kosten soll, was dann doch bedeutend teuerer ist als die OP`s. Welchen OP`s könnte ich denn statt dessen verwenden und ist die schaltung an sich so richtig mit der DMS? Was mich eben verwundert, ist die Tatsache, dass im Tutorial bei der Operationsverstärkerschaltung (laut Conrad) vergleichbare (dort LM1458) OP's verwendet werden. Viele Grüße Karlo
>Was mich eben verwundert, ist die Tatsache, dass im Tutorial bei der >Operationsverstärkerschaltung (laut Conrad) vergleichbare (dort LM1458) >OP's verwendet werden. Steht da auch drin, daß diese OPV auch mit nur 5V auskommen? Ist eigentlich kaum wirklich möglich bei diesen Typen, weil schon der Outputswing z.T. nur auf paar V an die Versorgungspotentiale ranreicht. Bei 5V brauchste eher Rail-to-Rail Typen, idealerweise mit geringen Offsets und Driften. OPA350 (bzw. OPA2350/4350) sähe da schon gar nicht so verkehrt aus. Zumindest den Dualtypen gibt's bei Reichelt.
Karlo F. schrieb: > Die Operationsverstärker werden mit 5 V betrieben. Ich nehme an, mit 5V und GND, also ohne negative Versorgungsspannung. Welche Ausgangsspannung soll der rechte Opamp liefern, wenn die Ein- gangsdifferenzspannung negativ ist? Negativ geht nicht, weil die nega- tive Versorgungsspannung fehlt. Aber auch der ADC könnte damit nichts anfangen. Hinzu kommt, dass der MC1458 nicht einmal die 0V erreicht, sondern mit etwas Glück vielleicht 1V. Da die Verstärkung 200 ist, muss die Eingangsdifferenzspannung also mindestens 5mV betragen, damit sich am Ausgang überhaupt etwas ändert. Du musst also den Nullpunkt des Ausgangs auf etwa die halbe Versorgungs- spannung anheben, damit du vernünftig messen kannst. Das geschieht bspw. dadurch, dass du anstelle von R8 jeweils einen doppelt so großen Wider- stand (2kΩ) vom nichtinvertierenden Eingang des Opamps an 5V und an GND legst. Die bedien Opamps sollten aber rail-to-rail sein, um einen mög- lichst großen Teil des Eingangsspannungsbereichs des ADCs nutzen zu können. Eleganter geht es, wenn du einen µC nimmst, dessen ADC differentiell messen kann. Dann kannst du den rechten Opamp weglassen und die Ausgänge der beiden linken direkt an die ADC-Eingänge schalten. Einige AVRs (z.B. der ATmega32) haben sogar schon eine Verstärkung von 200 eingebaut, so dass du dir die externen Opamps komplett sparen kannst. Ich weiß aller- dings nicht, wie gut der im AVR eingebaute Verstärker bzgl. Rauschen und Störanfälligkeit gegenüber den benachbarten Digitalsignalen ist.
Der OPA350 ist vor allem schnell - das stört hier eher. Da schon eher OPA337. Als Operationsverstärker wäre der LT1014 schon relativ gut, ist aber kein Rail to Rail. Wenn man anders als sonst üblich den letzten OP mit Verstärkung 2 arbeiten läßt, ist es nicht so wichtig das die anderen OPs Rail to Rail sind. Ein guter OP wäre LTC2050 - ist zwar auch nicht Rail-Rail am Eingang, aber für den Eingang reicht es. Der OP am Ausgang ist weniger kritisch, da reicht auch ein einfacher Rail-Rail OP wie TS912 oder MCP6001. Wenn man als Versorgung auch noch 8 V hat (z.B. vor dem 5 V Regler) geht bei geringer Anforderung auch ein TLC272, etwa besser TLC277 , wenigstens für einen ersten Test.
was mir in deiner Skizze aufgefallen ist, dass beide DMS im selben Zweig liegen. Ist die Geometrie so, dass einer gedehnt einer gestaucht wird? Üblich ist nur Dehnung oder nur Stauchung, sodass DMS über Kreuz in der Brücke liegen.
>Der OPA350 ist vor allem schnell - das stört hier eher. Da schon eher >OPA337. Wieso stört das? So schnell ist der mit seinen 40MHz nun auch wieder nicht. Ansonsten haben die von Dir genannten Typen meistens deutlich schlechteren Offset, was gerade bei DC-Anwendungen eher schlecht ist. >was mir in deiner Skizze aufgefallen ist, dass beide DMS im >selben Zweig liegen. Ist die Geometrie so, dass einer gedehnt >einer gestaucht wird? Üblich ist nur Dehnung oder nur Stauchung, >sodass DMS über Kreuz in der Brücke liegen. Nö - muß nicht sein. Es gibt auch Formen, wo z.B. das Biegeelement S-förmig sich biegt, und da kann vor und nach der Stelle mit der Biegeumkehr die beiden DMS so platzieren. Oder einfacher Biegebalken, mit DMS oben und unten.
Hinsichtlich Offset ist der OPA350 noch recht gut, aber die Offsetdrift ist der eigentlich störende Parameter, und da ist der OPA350 relativ schlecht. Ein OP mit 40 MHz GBW braucht schon etwa Umsicht beim Layout und der Entkopplung. Beim NF (z.B. 10 Hz) Rauschen ist der OPA350 ziehmlich schlecht, der hat einfach zu viel 1/f Rauschen, das wirklich niederfrequente Rauschen (z.B. 0,1 Hz-10 Hz oder ähnlich) ist nicht einmal im Datenblatt, vermutlich weil es so schlecht ist (geschätzt etwa 20 µVpp aus dem Vergleich mit dem da etwa besseren OPA337). Das LF-rauschen von CMOS OPs kann auch noch stark von Exemplar zu Exemplar schwanken und ggf. noch deutlich höher sein als die typischen Werte. Der LT1014 liegt da bei 0,55 µVpp , also rund 40 mal besser.
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