Instrumentationsverstärker

[Thorsten H. (thorsten90)]

Hi,

An der Hochschule erstelle ich momentan für eine Messbrücke aus 
Dehnungsessstreifen einen Instrumentationsverstärker. Bin allerdings 
keine Elektrotechniker sondern Maschinenbauer, daher sind meine 
Elektronikkentnisse für sowas nicht ganz ausreichen.

Rechnerisch sollte die Messbrücke +-50mV liefern und der Messverstärker 
soll daraus ca. 0-5V machen. Dazu habe ich einen 
Instrumentationsverstärker mit ca. 50-facher Verstärkung genommen und 
dahinter einen nicht invertierenden Addierer ohne Verstärkung für ein 
Offset.

Würde gerne wissen, was für Anmerkungen/Verbesserungsvorschläge Ihr zu 
meinem Schaltplan habt.

Die Widerstände sind momentan eher danach gewählt, was ich hier gerade 
rumliegen habe. Wenn mir jemand sagen kann, was ich mir ansehen muss, um 
deren Werte zu Optimieren wäre das auch gut.

Grüße

Thorsten

[Achim H. (anymouse)]

Der "nicht-invertierende Addierer" hinten dürfte zu einer sehr leichten 
Beeinflussung des vorgeschalteten Instrumentationsverstärkers führen.

Um das auszuschließen, würde ich die Schaltung leicht ändern:

(a) Den Anschluss von V3 an U1 und U2 vertauschen: Plus@V3 an +IN@U2 und 
Minus@V3 an +IN@U1. Macht aus +50*U_dms -> -50*U_dms;
(b) Spannungsquelle V4 umpolen bzw. negative Spannung verwenden; macht 
aus + 2,5V -> -2,5V;
(c) hinten ein normaler invertierender Addierer

Endergebnis ist -(-50*U_dms + -2,5V)

[Helmut S. (helmuts)]

Hallo Thorsten,
so geht das nicht mit der Spannungsquelle die in an den +Eingängen, 
isoliert vom Rest der Schaltung hängt. Diese Quelle benötigt einen Bezug 
zur Masse der Schaltung.
Merke, auch bei einem Instrumentenverstärker muss man dafür sorgen, dass 
die +Eingänge in einem bestimmten Spannungsfenster liegen.


Es gibt fertige Instrumentenverstärker. Die ersparen die das Kaufen der 
genauen 0,1% Widerstände.

[Achim S. (Gast)]

Willst du den Instrumentierungsverstärker aus einzelnen OPV aufbauen? 
Die Teile gibt es integriert in jeder Performance und Leistungsklasse. 
Der Selbstbau aus einzelnen OPV wird normalerweise nicht besser als ein 
IC. (Oh, das hat Helmut ja schon geschrieben. Na ja, jetzt hast du es 
halt doppelt :-)

Den nachgeschalteten Addierer kannst du dir sparen, wenn du den 
Ref-Eingang des Instrumentenverstärkers auf das gewünschte Potential 
legst (das untere Ende von R4 in deiner Schaltung).

[MaWin (Gast)]

Thorsten S. schrieb:
> Würde gerne wissen, was für Anmerkungen/Verbesserungsvorschläge Ihr zu
> meinem Schaltplan habt.

Eine freischwebende Spannungsquelle V3 kann nicht funktionieren, du 
musst einen Eingang (z.B. per Spannungsteiler oder direkt) an eine 
Spannung im common Mode Bereich legen, z.B. Masse),wie es später auch 
der DMS durch seine Versorgungsspannungsanschlüsse tut.

Ganz nebenbei simuliert sich die Schaltung gut, in der Praxis sind so 
hochpräzise Widerstände aber schwer zu bekommen und bei weniger 
Präzision lässt die Qualität der Brücke schnell nach. Man kauft also 
fertige Instrumentenverstärker.

[Harald W. (wilhelms)]

Thorsten S. schrieb:

> An der Hochschule erstelle ich momentan einen Instrumentationsverstärker.

Aha. Ist das ein Instrumentenverstärker für Akademiker? :-)

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Harald Wilhelms schrieb:
> Thorsten S. schrieb:
>
>> An der Hochschule erstelle ich momentan einen Instrumentationsverstärker.
>
> Aha. Ist das ein Instrumentenverstärker für Akademiker? :-)

Eher für Musiker (wobei das eine das andere nicht ausschließt):

  http://www.duden.de/rechtschreibung/Instrumentation


@Thorsten:

Eine Möglichkeit zum Abgleich des Nullpunkts solltest du auch noch
vorsehen, damit bei leicht unterschiedlichen Dehnmessstreifen das
Ausgangssignal im gewünschten Spannungsbereich bleibt. Außderdem wäre
noch eine Spannungsbegrenzung des Ausgangssignals sinnvoll, um den ADC,
der dieses vermutlich weiterverarbeiten wird, zu schonen.