Announcement: there is an English version of this forum on Guten Morgen, ich versuche derzeit einen Instrumentenverstärker für einen Dehnungsmessstreifen zu bauen. Habe noch ein paar OPAmps UA741CN gefunden. Leider scheine ich irgendwas falsch zu machen oder ich habe die Schaltung einfach nicht verstanden. Als Grundlage habe ich diesen Plan genommen: http://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Der_Instrumenten-Verst.C3.A4rker Anstelle der verwendeten OPAMPS habe ich die UA741 eingesetzt und entsprechend die Pinbelegung angepasst. Als Widerstandswerte habe ich für R1=27k, R2=39k und R2=56Ohm. Als Betriebsspannung habe ich 5V anliegen die ich aus einem über USB angeschlossenen ArduinoNano beziehe (den möchte ich auch zur Auswertung verwenden) Den Ausgang des Instrumentenverstärkers habe ich auf den Analogpin des MCs gelegt und mit einem 1M Widerstand auf Masse gezogen. Zum testen habe ich UE1 und UE2 auf Masse gelegt, somit sollte ich doch eine Differenz von 0 haben und somit sollte auch am Ausgang aller ICs jeweils 0V anliegen oder nicht? Vielleicht kann mir ja jemand helfen. Vielen Dank!
> Als Betriebsspannung habe ich 5V
Nur 5V? Das wird nichts mit dem uA741. Da hast du nur ein sehr kleines
Fenster für den Common Mode Bereich der Eingangsspannung und auch die
mögliche Ausgangsspannung ist stark eingeschränkt. Gib dem am besten
+/-9V.
Alf schrieb: > Als Betriebsspannung habe ich 5V > anliegen die ich aus einem über USB angeschlossenen ArduinoNano beziehe Ja, nee, dieser Instrumentenverstärker benötigt eine zu GND symetrische Betriebsspannung, die bei den alten 741 auch ruhig etwa höher sein darf. Symmetrisch heisst, das an die positive Versorgung der Opamp z.B. +5V kommt, die du vom Arduino ziehen könntest, an die negative Versorgung aber -5V bezogen auf GND, die der Arduino nicht liefert. Diese -5V kannst du mit einem extra 5V Netzteil herstellen, welches mit dem +Anschluss auf GND gelegt wird und an seinem -Anschluss dann die geforderten -5V liefert. Du kannst auch einen kleine Ladungspumpe verwenden, wie etwa den ICL7660, der aus einer positiven eine negative Versorgung macht. Auch ein MAX232 kann als Quelle für +10V und -10V herhalten.
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Alf schrieb: > ich versuche derzeit einen Instrumentenverstärker für einen > Dehnungsmessstreifen zu bauen. Habe noch ein paar OPAmps UA741CN > gefunden. Hast Du die in Ägypten ausgegraben? Dieser Grossvater der OPVs ist mit einer solch anspruchsvollen Meßaufgabe eindeutig überfordert. Nimm einen fertigen, integrierten Instrumentenverstärker. Gruss Harald
Der UA741 geht einfach nicht mit 5 V. Auch sonst sind mit so einem OP die Fehler recht groß und machen die einfache Auswertung mit Gleichspannung schwer. Da wäre die etwas kompliziertere Anregung der Brücke mit Wechselspannung angebracht - dann könnte man den µC741 oder was ähnlich antikes auch noch nutzen.
Wow das ging schnell! Danke für die Tipps. Dachte ich könnte mir das Geld für einen INA128 sparen ;) Die Spannungsproblematik ist aber soweit ich das beurteilen kann bei beiden Varianten die selbe oder? Jedenfalls ist auch beim INA128 von +-18V Supplyvoltage die Rede. Dann werde ich mal sehen ob ich aus den beiden von Matthias beschriebenen ICs eine entsprechende Versorgungsspannung hinbekomme und bestelle mir einen sündhaft teuren INA128.
Ein uA741 ist komplett ungeeignet, bloss weil du den rumliegen hast, gibt es keinen Grund, den Schrott auch zu verbauen. Seine Offsetspannung ist weit grösser als das, was der Dehnungsmesstreifen liefert, und mit 5V hast du nicht mal 1/6 der notwendigen Versorgungsspannung, eher +15V und -15V sind nötig. Tu dir selbst einen Gefallen und kauf einfach mal nach 40 Jahren einen neuen OpAmp, beispielsweise einen INA155 von Reichelt, der geht mit 5V, ist präzise und hat den Instrumentenverstärker schon drin.
Alf schrieb: > Dachte ich könnte mir das Geld für einen INA128 sparen ;) Naja, der kostet bei Reichelt gerade mal 4,35 EUR.
MaWin schrieb: > Ein uA741 ist komplett ungeeignet, bloss weil du den rumliegen hast, > gibt es keinen Grund, den Schrott auch zu verbauen. Den kann er verwenden, aber nur wenn er als CPU noch einen 8080 mit 3 Spannungen einsetzt. Inclusive 2708 Eprom :=)
Alf schrieb: > UA741CN > ...ich werde sie direkt der Entsorgung zuführen ;-) Naja, für einfachere Anwendungen, z.B. einen Batteriewächter ist der durchaus noch geeignet.
Nagut dann werde ich sie wieder zurücklegen und in 10 Jahren wieder herauskramen.. Den INA155 gibt es ja leider nur in den kleinen Gehäusen. Damit wäre dann doch der 128 wieder interessant. Den könnte ich dann auch wieder selbst auf einer Platine zusammenlöten ohne dass ich mir was ätzen lassen müsste.
MaWin schrieb: > Ein uA741 ist komplett ungeeignet, bloss weil du den rumliegen hast, > gibt es keinen Grund, den Schrott auch zu verbauen. > > Seine Offsetspannung ist weit grösser als das, was der > Dehnungsmesstreifen liefert, Stört das? Der Offset der Messbrücke selbst wird voraussichtlich noch viel größer sein, so dass man sowieso einen Offsetabgleich braucht. Wichtiger wäre die Temperaturdrift der Offsetspannung, aber da schneidet auch der von dir vorgschlagene INA155 nicht besonders gut ab. Deutlich besser (und ebenfalls Rail-to-Rail) wäre der INA333. Aber auch den INA333 gibt es nicht im DIP-Gehäuse. Evtl. käme deswegen noch der INA118 in Frage, der aber leider ein ganzes Stück teurer ist. Wenn du den Instrumentenverstärker unbedingt aus einzelnen Opamps aufbauen möchtest und das Ganze spottbillig werden soll, könntest du noch den MCP6004 (DIP, 4fach, rail-to-rail, 0,43€) in Betracht ziehen. Der hat zwar einen noch größeren Offsetfehler als der µA741, aber eine relativ niedrige Temperaturdrift.
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>Hast Du die in Ägypten ausgegraben? Dieser Grossvater der OPVs ist >mit einer solch anspruchsvollen Meßaufgabe eindeutig überfordert. So so... Vor nicht allzu langer Zeit gab es bezahlbar und beschaffbar nur den 741 und 3140 und eine Handvoll diskrete FETs und BJTs. Es soll sogar Leute gegeben haben, die damit funktionierende Schaltungen zusammenbauen konnten... Wie Yalu schon richtig gesagt hat: Eigentlich relevant ist nicht die Höhe der Offsetspannung, sondern nur deren Temperatur- und Langzeitdrift.
Alf schrieb: > Jedenfalls > ist auch beim INA128 von +-18V Supplyvoltage die Rede. Das sind aber die max. erlaubten Spannungen (Zerstörgrenze!). In welchem Spannungsbereich er wie funktioniert kann man aus den Daten und Diagrammen im Datenblatt weiter unten herausfinden. Gruß Dietrich
Kai Klaas schrieb: > So so... Vor nicht allzu langer Zeit gab es bezahlbar und beschaffbar > nur den 741 und 3140 und eine Handvoll diskrete FETs und BJTs. Es soll > sogar Leute gegeben haben, die damit funktionierende Schaltungen > zusammenbauen konnten... Das war zu Zeiten der TTL-Gräber, als ein DVM vom Schlage eines ICL7107 noch 2 Eurokarten umfasste und eine 3. für die Stromversorgung benötigte und eine halbe Stunde warmlaufen mußte :-)
Das wichtige an diesem Verstärker ist neben dem Opamp die Gleichheit der jeweils 2 Widerständde. Die sollten schon 0,1% genau und einen Tk<25ppm/°C haben.
Je nach Anforderungen die man an die Schaltung hat, kommt man auch mit einem OP für die Brückenverstärkung aus. Das ist nicht so universell, weil die Verstärkung vom Widerstand der Brücke abhängt, aber es geht auch. In der günstigen Variante würde da etwa ein MCP6V... (nicht als DIP, aber günstig - einen ICL7650 gibt es auch als DIP) und eine einfacher OP wie MCP600x ausreichen. Auch wenn man den Instrumentenverstärker von Hand aufbaut, sind die Anforderungen an die Widerstände nicht so extrem hoch und nur 2 der OPs müssen wirklich gut sein. Je nach Aufwand, den man in der Software treiben will, könnte man die Brücke auch mit Wechselspannung treiben, und dann ggf. auch mit normalen OPs wie MCP6004 auskommen (allerdings dazu 1xPWM Ausgang und ggf. 2xADC am µC). Wegen Oversampling und Unterdrückung von 1/f Rauschen muss die Lösung auch gar nicht so schlecht sein.
> So so... Vor nicht allzu langer Zeit gab es bezahlbar und beschaffbar > nur den 741 und 3140 und eine Handvoll diskrete FETs und BJTs. Es soll > sogar Leute gegeben haben, die damit funktionierende Schaltungen > zusammenbauen konnten... Ja das konnten die damals. Ich habe schon Geraete in der Analysentechnik gesehen wo sowas gemacht wurde. War ja auch viel billiger als die diskret aufgebauten Teile davor. Aber damals gab es auch 5-10Ableichpunkte in der Schaltung und das Geraet hat 5-20tDM gekostet und wenn der Servicetechniker vorbei kam und ein mehrstuendiger Neuabgleich notwendig war, war das auch okay. Ein CA3140 hat sicher auch heute noch einen gewissen Charme, aber mit LM741 wuerde ich wirklich nichts mehr machen. Schon garnicht wenn man nur eine Versorgungsspannung von 3.3 oder 5V hat. Hm..aber vielleicht kommt er ja irgendwann mal wieder in Mode, so wie heute die alten Roehre. Aber dann nur in TO99! Olaf
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In der Zwischenzeit habe ich mir zwei 9V Batterien besorgt und das ganze ausprobiert, wie erwartet ist das Ergebnis äußerst ungenau. Die Werte schwanken eigentlich permanent, aber immerhin lässt sich eine Tendenz erkennen. Der Dehnungsmesstreifen befindet sich nach wie vor in einer alten Waage, so dass ich die Werte gleichzeitig ablesen kann. Im Anhang befindet sich ein erster Entwurf meines Schaltplans mit dem INA128. Sieht mir schon fast zu einfach aus als dass es zuverlässig funktionieren könnte.
Was ist jetzt eigentlich daran zu schwer, Figure 5 aus dem Datenblatt unfallfrei abzuzeichnen? Neun, man stellt die Verstärkung nicht über den vollen Bereich mit einem Poti ein.
Ulrich H. schrieb: > Je nach Aufwand, den man in der Software treiben will, könnte man die > Brücke auch mit Wechselspannung treiben, und dann ggf. auch mit normalen > OPs wie MCP6004 auskommen (allerdings dazu 1xPWM Ausgang und ggf. 2xADC > am µC). Wegen Oversampling und Unterdrückung von 1/f Rauschen muss die > Lösung auch gar nicht so schlecht sein. Mir ist noch nicht klar ob und wie ich das Messergebnis mit Wechselspannung posiv beeinflussen kann. Ich hätte das jetzt ganz normal mit Gleichspannung betrieben oder ist das undenkbar? Softwaretechnisch wollte ich einfach ein paar Messwerte aufnehmen und den Mittelwert davon berechnen um genauer zu werden. Später wollte ich dann ein paar Wertepaare aufnehmen (analogwert/Gewicht) (Waage ist ja noch in betrieb) und daraus eine Formel gewinnen mit der ich das Gewicht berechnen kann.
Die Messung mit Wechselspannung hat schon ein paar Vorteile, aber auch Nachteile: zum einen muss man die Wechselspannung generieren und konstant halten oder in der Größe messen - das ist mit Gleichspannung deutlich einfacher. Einen neuen Wert bekommt man bei Wechselspannung auch erst frühestens nach einer Periode. Als Vorteile entfallen die DC Offsets und auch Fehler durch Thermospannungen fast vollständig. Das gilt auch für den ADC, wenn man die Demodulation in Software mach. Ein Fehler von 1 µV kommt bei Gleichspannung schon schnell mal zusammen, vor allem wenn die Temperatur schwankt. Außerdem entfällt das 1/f Rauschen des Verstärkers größtenteils und man kann durch die mehrfache Abtastung der Wechselspannung oft besser Fehler des ADCs raus mitteln als bei Gleichspannung. Wenn die Temperatur stabil ist, kann man die gewünschte Genauigkeit wohl gerade so auch mit Gleichspannung erreichen. Ganz einfach ist das aber nicht. Ich würde schätzen das es mit Wechselspannung einfacher (von der Hardware) wird.
Ich muss gestehen dass ich wohl etwas Naiv an die Sache herangegangen bin. Von Thermospannungen habe ich bisher noch nichts gehört aber wie ich so lese ist das Thema wohl durchaus relevant und kann schnell auch höher als 1uV ausfallen. Das rosa Rauschen nimmt mit steigender Frequenz ab, fraglich ist ob die Arduino PWM mit 500Hz hierfür ausreichend ist. Wenn ich mir das Diagramm bei Wikipedia anschaue wohl eher nicht. Hast Du da evtl. Erfahrungswerte? Mir erschließt sich auch noch nicht ganz wo sich der Aufwand in der Software ergibt. Könnte ich die Messbrücke nicht "einfach" mit einer Rechteckspannung anregen und müsste dann nur noch das Problem lösen dass ich zur richtigen Zeit messe? Dazu könnte ich doch die Highflanke auf einen Interrupt legen und damit den ADC anstoßen. Alles in allem muss die Genauigkeit nicht so furchtbar hoch sein, da ich hinterher ein Drehmoment damit berechnen will, dabei entspricht 1000g ca 4NM. Wenn ich auf 2 Stellen hinter dem Komma genau werde wäre das für mich schon ein guter Erfolg,
Die Anregung darf auch eine Rechteckspannung sein. So wirklich kompliziert ist das mit der Software auch nicht. Im Prinzip schafft der AVR im Arduino das auch ohne Probleme. In wieweit man dabei auf die Arduino Library zurückgreifen darf weiß ich nicht. Direkt mit Zugriff auf die Register geht es aber. Das Timing sollte schon starr sein, also mit Interrupts oder ggf. dem freilaufenden Modus des ADCs. Schwierig wird es ggf. wenn der µC mehr als etwa 2 Kanäle Quasi zeitgleich erfassen soll. Der 10 Bit ADC in den einfachen Arduinos ist aber knapp. Eine Frequenz von 500 Hz kann durchaus schon passen und ausreichen. Nur bei FET Verstärkern könnte man ggf. noch ein kleine Verbesserung bei etwa höheren Frequenzen erreichen, aber nicht mehr viel. Bei deutlich höheren Frequenzen wird es dann auch schon langsam wieder schwieriger, wegen kapazitiver und induktiver Kopplungen.
Alf schrieb: > Ich muss gestehen dass ich wohl etwas Naiv an die Sache herangegangen > bin. Von Thermospannungen habe ich bisher noch nichts gehört aber wie > ich so lese ist das Thema wohl durchaus relevant und kann schnell auch > höher als 1uV ausfallen. Das rosa Rauschen nimmt mit steigender Frequenz > ab, fraglich ist ob die Arduino PWM mit 500Hz hierfür ausreichend ist. > Wenn ich mir das Diagramm bei Wikipedia anschaue wohl eher nicht. Kommt drauf an... Der Arduino hat nur einen 10-Bit AD-Wandler. Bei einer Verstärkung von 1000 liegt ein LSB gerade mal bei 5V/1024/1000 ~4.88 uV. Der INA128 hat laut DB bei einer Verstärkung von 1000 bspw. ein eingangsbezogenes Rauschen zw. 0.1 Hz und 10 Hz von 0.2 uVpp oder ~30 nV RMS was etwa 30 uV RMS am Ausgang ergibt und damit genug ist um es durch Oversampling zu reduzieren. Mit 256 Messungen z.B. um den Faktor sqrt(2)^ld(256) = 32 > Könnte ich die Messbrücke nicht > "einfach" mit einer Rechteckspannung anregen und müsste dann nur noch > das Problem lösen dass ich zur richtigen Zeit messe? Genau so wird's bei DC-Messbrücken gemacht. Der Begriff dafür wäre eigentlich geschaltete DC-Messbrücke wobei allerdings auch einige IC-Hersteller von AC-Anregung sprechen 1)). Richtige Wechselstrommessbrücken sehen anders aus 2) 1) http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/34-05/sensor/ 2) http://www.isotechna.com/v/vspfiles/product_manuals/asl/F18.pdf (Kapitel 4)
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Ulrich H. schrieb: > Das Timing sollte schon starr sein, also > mit Interrupts oder ggf. dem freilaufenden Modus des ADCs. Schwierig > wird es ggf. wenn der µC mehr als etwa 2 Kanäle Quasi zeitgleich > erfassen soll. Der 10 Bit ADC in den einfachen Arduinos ist aber knapp. Ich würde hier einfach den PWM-Pin als Eingangsspannung für meine Messbrücke missbrauchen. Soweit ich das gelesen hab läuft die PWM wenn sie einmal aufgerufen ist ja separat zum Rest des Programms. Die Highflanke lege ich mir dann auf einen Interrupt mit dem ich x Messungen auslöse. Aus x Durchgängen bilde ich mir dann den Mittelwert. Ich habe die Widerstände allerdings noch nicht gemessen, nicht dass ich über die 40mA komme die pro Pin möglich sind. Arc Net schrieb: > Genau so wird's bei DC-Messbrücken gemacht. Der Begriff dafür wäre > eigentlich geschaltete DC-Messbrücke wobei allerdings auch einige > IC-Hersteller von AC-Anregung sprechen 1)). Richtige > Wechselstrommessbrücken sehen anders aus 2) Der AD7730 wäre schon nobel, damit hätte man ja vermeintlich alle Probleme mit einem Baustein erschlagen, leider zum Preis von gut 30Euro ;-) Auch in dem Dokument ist ja wieder die Rede davon, dass man mit der gschalteten DC-Messbrücke die Probleme Thermospannung/DC-Offset aus dem Weg schafft. Thermospannung erschließt sich mir ja noch aber was hat es mit dem DC-Offset auf sich? Der DC-Offset-Fehler ist doch ein systematischer Fehler der sich (so habe ich es gelesen) durch unsymmetrien der Bauteile etc. ergibt. Hier ist es doch dann egal ob dauerhaft mit einer DCSpannung messe oder ob ich einschalte Messe und wieder ausschalte!? Weiterhin ist mir nach wie vor nicht klar wieso ich Figure5 in meinen Schaltplan einbauen soll, vielleicht könnte mich da noch jemand erhellen. Ansonsten würde ich so erstmal ins Rennen gehen und gucken wo ich rauskomme. Hab in der Zwischenzeit auch ein paar andere Threats durchsucht, leider liest man oft nur "das geht nicht" ohne dass es vernünftig erklärt wird warum man es so nicht machen kann oder zumindest eine funktionierende Lösung vorgeschlagen wird.
Arc Net schrieb: > Genau so wird's bei DC-Messbrücken gemacht. Der Begriff dafür wäre > eigentlich geschaltete DC-Messbrücke wobei allerdings auch einige > IC-Hersteller von AC-Anregung sprechen 1)). Richtige > Wechselstrommessbrücken sehen anders aus 2) > > 1) http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/34-05/sensor/ Achja, was sich bei meiner Variante natürlich noch unterscheidet ist die Tatsache, dass ich nur mit einer positiven Rechteckspannung arbeite. In dem Dokument wird ja noch ständig die Polarität geändert. Kannst Du mir evtl. erklären welchen Hintergrund das hat?
Alf schrieb: > Arc Net schrieb: >> Genau so wird's bei DC-Messbrücken gemacht. Der Begriff dafür wäre >> eigentlich geschaltete DC-Messbrücke wobei allerdings auch einige >> IC-Hersteller von AC-Anregung sprechen 1)). Richtige >> Wechselstrommessbrücken sehen anders aus 2) >> >> 1) http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/34-05/sensor/ > > Achja, was sich bei meiner Variante natürlich noch unterscheidet ist die > Tatsache, dass ich nur mit einer positiven Rechteckspannung arbeite. In > dem Dokument wird ja noch ständig die Polarität geändert. Kannst Du mir > evtl. erklären welchen Hintergrund das hat? Die Richtung wird geändert, ob das 5V 0V bzw. dann 0V 5V sind oder -2.5 2.5 ist egal. Der ADC misst differentiell d.h. das Ergebnis ist z.B. Code = Vdiff * 2^bits / Vref mit Vdiff = Vp - Vn Die Offsets auf den "Leitungen" zum ADC seien op und on. Dann ist Vdiff in einem Fall Vdiff1 = (Vp + op) - (Vn + on) und im anderen Fall Vdiff2 = (Vn + op) - (Vp + on) Vdiff3 = (Vdiff1 - Vdiff2) / 2 = (((Vp + op) - (Vn + on)) - ((Vn + op) - (Vp + on))) / 2 = (2 Vp - 2 Vn) / 2 = Vp - Vn
Mit dem ändern der Polarität hat man immer eine Spannung am Sensor, und misst dann die Differenz zwischen den beiden Polungen. Wenn man nur mit einer Positiven Spannung misst, bildet man die Differenz zwischen dem Signal und Null (auch ohne Spannung muss man noch messen um den Offset Fehler und Thermospannungen zu korrigieren). Damit bekommt man den halben wert und damit mehr Rauschen. Alternativ müsste man die Doppelte Spannung anlegen um ein vergleichbares Signal zu erreichen. Von der Verlustleistung am DMS ist es besser mit Umpolen zu messen, weil die Verlustleistung mit dem Quadrat der Spannung ansteigt. Ein 2. Vorteil den man mit Umpolen erreichen kann, ist dass die Spannung an den Abgriffen der Brücke so in etwa konstant bleibt. Der Verstärker wird also weniger kritisch weil er fast kein Gleichtaktsignal sieht. Je nach µC kann man einen 2. PWM Ausgang mit gegenphasigem Signal programmieren. Direkt am µC sollte man nur eher hochohmige Brücken treiben, denn die Ausgänge haben einen nicht besonders konstanten Ausgangswiderstand von z.B. 50-100 Ohm. Für die Üblichen DMS mit 400 Ohm wird das schon nicht mehr reichen.
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Arc Net schrieb: > Der ADC misst differentiell d.h. das Ergebnis ist z.B. > Code = Vdiff * 2^bits / Vref mit > Vdiff = Vp - Vn > Die Offsets auf den "Leitungen" zum ADC seien op und on. > Dann ist Vdiff in einem Fall Vdiff1 = (Vp + op) - (Vn + on) und im > anderen Fall Vdiff2 = (Vn + op) - (Vp + on) > Vdiff3 = (Vdiff1 - Vdiff2) / 2 > = (((Vp + op) - (Vn + on)) - ((Vn + op) - (Vp + on))) / 2 > = (2 Vp - 2 Vn) / 2 = Vp - Vn Dann würde ich wie im Beitrag unten die PWM-Ausgänge toggeln und zwischendurch komplett ausschalten um op und on zu ermitteln, hört sich machbar an! Ulrich H. schrieb: > Je nach µC kann man einen 2. PWM Ausgang mit gegenphasigem Signal > programmieren. Direkt am µC sollte man nur eher hochohmige Brücken > treiben, denn die Ausgänge haben einen nicht besonders konstanten > Ausgangswiderstand von z.B. 50-100 Ohm. Für die Üblichen DMS mit 400 Ohm > wird das schon nicht mehr reichen. Im neuen Schaltplan habe ich eine Brücke gewählt die scheibar oft für die Ansteuerung von Motoren verwendet wird. Mit entsprechender Wartezeit Umschalten->ADCWandlung die aus dem Datenblatt ersichtlich ist sollte das doch funktionieren oder?
Der L293 ist keine gute Wahl als Brücktreiber: der ist relativ groß und liefert am Ausgang nicht die volle Spannung. Im Prinzip geht es mit nachmesse der Spannung, aber nicht so wirklich gut. Ein bessere Wahl wären eher Gate Treiber ICs mit MOSFETs wie ICL7667, MCP 14E8 oder ähnliche. Auch einfach nur 4 MOSFETs, ggf. auch als Brücke in 1 oder 2 ICs sind möglich, z.B: ZXMHC 6A07 oder 2 mal IRF 7309. Dazu braucht man ggf. einen Inverter oder halt 2 PWM Ausgänge. Man hat noch die Wahl, entweder sehr niederohmige Schalter, oder die Tatsächliche Brückenspannung noch einmal über einen AD Kanal nachzumessen. Dadurch das die Brückenspannung immer ziemlich genau in der Mitte ist, würde der INA128 (oder alternativ ein AD620) auch noch mit einer 5 V Versorgung auskommen. Die Ladungspumpe erzeugt relativ viel Störungen auf der Versorgung, die man wenn es geht eher vermeiden sollte. Da man nur relativ wenig Gleichtakt Signal hat könnte man ggf. auch mit einem normalen rauscharmen (bevorzugt Rail-Rail) OP (z.B. OP209, MCP6021) auskommen.
An den Ref.Pin vom INA sollten 2,5V liegen. Der ADC kommt mit negativen Spannungen nicht so gut klar ;-) Diese 2,5V würde ich mit einem weiteren ADC-Kanal ebenfalls messen und abziehen. Dann hast Du auch gleich eine Zahl mit Vorzeichen. Die Unterseite Deiner Brücke darf nicht auf GND liegen - dort möchtest Du ja eine Wechselspannung anlegen, wie oben auch. Beide Spannungen würde ich ebenfalls messen und voneinander subtrahieren. Dann erhältst Du die Spannung über der Brücke - ebenfalls mit Vorzeichen. Der obige Messwert und die Spannung über der Brücke stehen für die Messung in einem bestimmten Verhältnis zueinander - egal wie hoch die Spannung ist. Also musst Du den Messwert durch die Spannung teilen. Die Messungen müssen nun einmal mit positiver und einmal mit negativer Spannung über der Brücke durchgeführt werden. Das Ergebnis ändert seine Polarität aber nicht. Nun müssen nur noch Mittelwerte erzeugt werden. Gruß Jobst
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So, ich glaube jetzt habe ich alles zusammengebracht! Dass die generierte Spannung mit dem MAX232 nicht ideal ist hab ich auch schon in anderen Forenbeiträgen gelesen, aber ich dachte vielleicht komme ich ja damit durch wenn ich nichts sage ;)
Den Poti zur Einstellung der Verstärkung sollte man besser durch feste Widerstände ersetzen. Ein Poti kann über die Kapazität stören, driftet leicht und hat ggf. relativ viel Thermospannung. Die Kondensatoren hinter dem IC zum umschalten der Brückenspannung sind nicht unbedingt optimal, die können ggf. mehr Stören als nutzen. Eher gehören solche kleine Kondensatoren an die Ausgänge der Brücke. Wenn die Leitungen zum DMS länger sind sollen die 2 AD Eingänge für die Brückenspannung noch mit RC Gliedern (z.B. 1 K,10nF oder 100 pF) getrennt sein. Die Ref. Spannung des INA128 gehört nicht fest auf GND, sondern an 2,5 V, ggf. auch mit einem Poti für den Abgleich von 0 - 5 V, falls die DMS Brücke viel Offset hat. Die Spannung sollte eher niederohmig sein, also per OP (z.B. MCP6002) gepuffert. ggf. tut es auch ein eher niederohmiger Teiler mir Elko dran - viel Gleichtaktsignal mit der INA ja nicht kompensieren.
Alf schrieb: > aber ich dachte vielleicht komme ich ja > damit durch wenn ich nichts sage ;) Das ist ja Selbstsabotage mit Vorsatz ... Ulrich H. schrieb: > Die Ref. Spannung des INA128 gehört nicht fest auf GND, sondern an 2,5 > V Das hattte ich ja auch schon geschrieben. Stattdessen wurde dann Vref vom ATmega mit einem Spannungsteiler auf halbe Betriebsspannung gebracht ... Gruß Jobst
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Nur mal so eine Frage: Wo sitzt bei Dir in der Schaltung eigentlich der Messstreifen?
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Ulrich H. schrieb: > Die Kondensatoren hinter dem IC zum umschalten der Brückenspannung sind > nicht unbedingt optimal, die können ggf. mehr Stören als nutzen. Eher > gehören solche kleine Kondensatoren an die Ausgänge der Brücke. Wenn die > Leitungen zum DMS länger sind sollen die 2 AD Eingänge für die > Brückenspannung noch mit RC Gliedern (z.B. 1 K,10nF oder 100 pF) > getrennt sein. Lange Leitungen sind nicht geplant, von daher habe ich das nicht weiter betrachtet im Plan. Ich hoffe ich habe dich bzgl. des MCP richtig verstanden.
Jobst M. schrieb: > Das ist ja Selbstsabotage mit Vorsatz ... Naja immerhin wurde die "Russenmethode" so wie sie wo anders im Forum vorgeschlagen wurde auch hier vorgeschlagen ;) Jobst M. schrieb: > Das hattte ich ja auch schon geschrieben. Stattdessen wurde dann Vref > vom ATmega mit einem Spannungsteiler auf halbe Betriebsspannung gebracht > ... schon erledigt. Jobst M. schrieb: > Nur mal so eine Frage: Wo sitzt bei Dir in der Schaltung eigentlich der > Messstreifen? Ich weiß zumindest wo die Spannung angeklemmt ist und wo ich meine "DMS" Leitungen anschließen muss. Und ich weiß dass im Zustand wie es jetzt angeklemmt ist die Differenzspannung der Brücke steigt wenn ich die Waage belaste, also tippe ich mal auf R6.
Alf schrieb: > Jobst M. schrieb: >> Das hattte ich ja auch schon geschrieben. Stattdessen wurde dann Vref >> vom ATmega mit einem Spannungsteiler auf halbe Betriebsspannung gebracht >> ... > > schon erledigt. Nein. Nun hast Du 2 Referenzspannungen. Einmal 2,5V und einmal 0-5V einstellbar. Die vom Arduino sollte schon bei 5V bleiben (Jetzt aber bitte Vref nicht mit 5V verbinden!). Dazu misst Du die 2,5V dann doch. > also tippe ich mal auf R6. Dann trag es auch so ein. Gruß Jobst
Der Zusätzliche Operationsverstärker ist nicht für die Speisung der Brücke gedacht. Es ist nicht so abwegig auch die Speisung der Brücke mit Operationsverstärkern statt den noch unbeschriffeten IC (ICL7667 ?) zu machen. Beides zusammen macht aber keinen Sinn. Mit OPs hätte man aber weniger Spannung (z.B. 3 V statt 4,9 V) an der Brücke. Der Operationsverstärker war als Spannungsfolger für den Poti am Ref. Pin des INA128 gedacht. Die Spannung für den Ref. Pin sollte niederohmig sein: also entweder einen Poti mit vielleicht 1 K - 220 Ohm , oder halt besser einen OP als Impedanzwandler zwischen Poti und INA128. Die Aref. Spannung am µC ist auch noch nicht richtig. Passend wäre da etwa ein Kondensator nach GND. Eventuell wäre ein Widerstand (z.B. 20 K) nach 5 V noch sinnvoll um dichter an der Brückenspannung zu. Für den Anfang könnte man den unbestückt lassen und wie üblich die µC interne Verbindung nutzen. Den INA nur wie den µC mit 5 V zu versorgen hat auch einen Vorteil: man muss sich nicht darum kümmern das die Spannung zu hoch für den ADC Eingang wird. Die höhere Spannung ist da eher der falsche Ansatz - ein Verstärker der auch mit den gegebenen 5 V auskommt ist da geschickter. Was der INA128 ja auch noch macht. Ein RC Filter zwischen dem INA128 und dem ADC Eingang wäre ggf. noch hilfreich, als Anti Aliasing-filter.
Mein größtes Problem ist dass ich nur die Hälfte von dem was ich mache kapiere. Und langsam verliere ich dazu auch den Überblick. Jobst M. schrieb: > An den Ref.Pin vom INA sollten 2,5V liegen. Der ADC kommt mit negativen > Spannungen nicht so gut klar ;-) > > Diese 2,5V würde ich mit einem weiteren ADC-Kanal ebenfalls messen und > abziehen. Dann hast Du auch gleich eine Zahl mit Vorzeichen. Bitte erkläre mir diese 2 Sätze noch einmal. Für mich steht da: => 2,5V am AREF PIN => 2,5V über ADC messen Ulrich H. schrieb: > Die Aref. Spannung am µC ist auch noch nicht richtig. Passend wäre da > etwa ein Kondensator nach GND. Eventuell wäre ein Widerstand (z.B. 20 K) > nach 5 V noch sinnvoll um dichter an der Brückenspannung zu. Für den > Anfang könnte man den unbestückt lassen und wie üblich die µC interne > Verbindung nutzen. Ehrlich gesagt ist mir überhaupt nicht bewusst was ich zwischen einem 20k Widerstand und einem kondensator nach Ground messe. Aber ich bin schwer dafür einfach die interne Verbindung, wie gehabt zu nutzen. Einfach weil es einfach ist. Ulrich H. schrieb: > Ein RC Filter zwischen dem INA128 und dem ADC Eingang wäre ggf. noch > hilfreich, als Anti Aliasing-filter. Wenn es auch ohne geht würde ich es einfach weglassen. Ich wüsste nicht wie ich den dimensionieren sollte. Mir ist vor allem überhaupt nicht klar wie sich das auf mein Signal auswirkt oder wozu das gut ist. Immerhin messe ich in meinem mikrokosmos immernoch eine Gleichspannung, auch wenn ich sie ständig umschalte. Ich frage einfach mal so; Wo stehen wir überhaupt mit der Schaltung und was kann man davon eigentlich erwarten? Ist es überhaupt möglich mit einem einigermaßen akzeptablen Zeitaufwand ein erträgliches Ergebnis zu erlangen? (Unter der Vorraussetzung dass einem sämtliche Vorkenntnisse fehlen wie in meinem Fall)
alf schrieb: > Bitte erkläre mir diese 2 Sätze noch einmal. Für mich steht da: > > => 2,5V am AREF PIN Nö, steht dort aber nicht. Dort steht: Jobst M. schrieb: > An den Ref.Pin vom INA sollten 2,5V liegen. Der INA ist NICHT der Arduino. > => 2,5V über ADC messen Ja, das ist korrekt. Und zwar die selben, die auch am Ref vom INA anliegen. Erläuterung: Die Spannung, die am Ref-Eingang des INA anliegt, ist die Spannung, welche vom INA auch ausgegeben wird, wenn die Differenz der Eingangssignale 0V ist. Da diese Differenz positiv oder auch negativ sein kann, sollte sich die Referenzspannung etwa in der Mitte des Eingangsbereichs vom nachfolgenden ADC (im Arduino) aufhalten. Wird sie auf GND gelegt, bekommt man auch negative Spannungen am Ausgang des INA (Dazu müsste dieser allerdings auch noch mit negativer Spannung versorgt werden). Nicht gut für den Arduino. Also legst Du sie auf 2,5V und bekommst Werte in der Mitte des ADC-Bereichs. Wenn Du nun über einen zweiten ADC-Kanal die Referenzspannung des INA misst, hast Du den genauen 0-Punkt für den Ausgang vom INA. Du kannst also beide Werte voneinander Abziehen und erhältst so einen Wert um 0 herum der auch negativ sein kann. Je nachdem, welcher der beiden Eingänge des INA höheres Potenzial hat. Die 2,5V müssen nicht einmal besonders genau sein, denn Du ziehst sie ja wieder ab. Nur stabil und ohne Störungen sollten sie sein. Gruß Jobst
alf schrieb: > Ulrich H. schrieb: >> Die Aref. Spannung am µC ist auch noch nicht richtig. Passend wäre da >> etwa ein Kondensator nach GND. Eventuell wäre ein Widerstand (z.B. 20 K) >> nach 5 V noch sinnvoll um dichter an der Brückenspannung zu. Für den >> Anfang könnte man den unbestückt lassen und wie üblich die µC interne >> Verbindung nutzen. > > Ehrlich gesagt ist mir überhaupt nicht bewusst was ich zwischen einem > 20k Widerstand und einem kondensator nach Ground messe. Aber ich bin > schwer dafür einfach die interne Verbindung, wie gehabt zu nutzen. > Einfach weil es einfach ist. An Vref vom Arduino gehört in jedem Fall ein Kondensator gegen Masse. Allerdings befindet sich dieser möglicherweise schon auf dem Arduino-Board. Wenn nicht, solltest Du ihn dort hin setzen, denn dadurch werden Deine Messungen wesentlich genauer. Evtl. solltest Du Dich für das fertige Gerät auch vom Arduino trennen und den ATmega auf das Messboard setzen. > Ulrich H. schrieb: >> Ein RC Filter zwischen dem INA128 und dem ADC Eingang wäre ggf. noch >> hilfreich, als Anti Aliasing-filter. > > Wenn es auch ohne geht würde ich es einfach weglassen. Ich wüsste nicht > wie ich den dimensionieren sollte. Mir ist vor allem überhaupt nicht > klar wie sich das auf mein Signal auswirkt oder wozu das gut ist. > Immerhin messe ich in meinem mikrokosmos immernoch eine Gleichspannung, Und Störungen, wenn Du nichts dagegen unternimmst. Allerdings würde ich nicht von einem Anti-Aliasing-Filter sprechen, denn es geht hier tatsächlich nicht darum Frequenzen aufzunehmen. Der Ausgang vom INA ist recht niederohmig. Bei ordentlicher Signalführung würde ich einen Tiefpass weg lassen. Wenn unsicher, würde ich im Layout Platz für einen Widerstand und einen Kondensator lassen. Masseführung ist evtl. ein Thema ... auch hier: ATmega mit aufs Board. > Ich frage einfach mal so; Wo stehen wir überhaupt mit der Schaltung und > was kann man davon eigentlich erwarten? Naja, sie ist noch nicht fertig. Aber es sind auch eben nur noch Kleinigkeiten. Bei ordentlichem Aufbau kann man sicherlich ordentliche Werte bekommen. > Ist es überhaupt möglich mit einem einigermaßen akzeptablen > Zeitaufwand ein erträgliches Ergebnis zu erlangen? Durchaus. > (Unter der Vorraussetzung dass einem sämtliche Vorkenntnisse > fehlen wie in meinem Fall) Es ist nicht unmöglich die Schaltung zum laufen zu bekommen. Voraussetzung ist, dass man sich mit der Thematik auseinander setzt. Sonst wird das natürlich nichts. Wenn Du also nun schon die Geduld verlierst, dann ist das auch der Zeitpunkt aufzugeben. Gruß Jobst
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