Hallo,
ich stecke beim Entwurf einer Schaltung fest.
Ich möchte die Ausgangsspannungen eines DMS Messbrückensensors (schimpft
sich glaub ich Wheatstone-bridge oder so) mit einem ADC messen
(ADS1120), der Hersteller hat netter Weise auch ein Beispieldesign im
Datenblatt verewigt (s. Anhang). Dieses würde sogar auf mein Szenario
passen, ausser das mein Sensor 10V und nicht wie im Bsp. 5V als
Versorgungsspannung bekommt aber Ausgang = 2mV/V passt, liegt dann zwar
bei +-20mV anstatt wie im Bsp. +-10mV passt aber trotzdem.
Soweit sogut, nur hab ich keine Schimmer welche Wert ich für den im
Dantblatt gezeigten "first-oder differential and common-mode RC filter"
einsetzen muss. (Rf1, Rf2, Cdif1, Ccm1 & Ccm2) den Wert für Cdif2 habe
ich forscher Weise einfach mal mit 100nF beanschlagt da dieser wohl nur
die Sensorspannung glättet, nur der Rest??? Ich gehe davon aus das Rf
und Ccm jeweils einen Tiefpassfilter? darstellen, aber was macht dann
Cdif1 und was möchte ich denn eigentlich überhaupt filtern, was soll
weggefiltert werden und was nicht???
Hier nochmal die Eckdaten:
Sensorspannung 10V (4,7µF elko + 100nF)
Sensorsignal 2mV/V
ADC - DVDD 5V
ADC - AVDD und REFP1 wie im Beispiel 5V (Spannungsteiler(4,7k/4,7k) =
Sensorspannung/2 + (100nF Cdif2))
gemessen werden soll mit 330SPS und Verstärkung 128.
Kann da evtl. jemand helfen, oder nen Tritt in die richtige Richtung
geben?
Paul schrieb:> Ich möchte die Ausgangsspannungen eines DMS Messbrückensensors (schimpft> sich glaub ich Wheatstone-bridge oder so) mit einem ADC messen> (ADS1120), der Hersteller hat netter Weise auch ein Beispieldesign im> Datenblatt verewigt (s. Anhang).
Paul, Paul,
nicht "Wheatstone-bridge oder so" sondern ratiometric bridge. Dazu hat
TI, aber auch andere, jede Menge publiziert.
Lies Dir mal das Datenblatt genauer durch. Es sind nur Hochpassfilter
die Du nach Deinen Gegebenheiten anpassen kannst.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Paul, Paul,> nicht "Wheatstone-bridge oder so" sondern ratiometric bridge.
ok gekauft, ratiometric bride :)
Klaus R. schrieb:> Es sind nur Hochpassfilter> die Du nach Deinen Gegebenheiten anpassen kannst.
aha, ok hab mir diese Filtergeschichte grad ein wenig angesehen, wenn
die Grenzfrequenz = den SamplesPerSecond des ADC also hier 330Hz sein
sollte, könnte dann 4,7k als Rf und 100nF als Ccm passen? Müsste dann
~338Hz Grenzfrequenz sein. Falls das so stimmt fehlt nur noch dieser
Cdif1 ...bildet der nicht auch wieder einen Filter mit den Rf oder hat
der die selbe Funktion wie von mir bei Cdif2 vermutet und ein 100nF
würds schon tun?
Hallo Paul,
denk auch daran, ein Kondensator ist erst nach 5 x Tau so gut wie
aufgeladen. Du musst also ein Kompromiss zwischen Störsicherheit und
Einschwingverhalten des Kondensators wählen.
mfg klaus
Paul schrieb:> Beispieldesign im> Datenblatt verewigt (s. Anhang). Dieses würde sogar auf mein Szenario> passen, ausser das mein Sensor 10V und nicht wie im Bsp. 5V als> Versorgungsspannung bekommt
Das Beispieldesign kannst Du bei 10 V Sensorversorgung nicht benutzen,
da das absolut max. für den Ref-Eingang bei ~AVDD liegt.
Rudolph schrieb:> Paul schrieb:>> Beispieldesign im>> Datenblatt verewigt (s. Anhang). Dieses würde sogar auf mein Szenario>> passen, ausser das mein Sensor 10V und nicht wie im Bsp. 5V als>> Versorgungsspannung bekommt>> Das Beispieldesign kannst Du bei 10 V Sensorversorgung nicht benutzen,> da das absolut max. für den Ref-Eingang bei ~AVDD liegt.Paul schrieb:> ADC - AVDD und REFP1 wie im Beispiel 5V (Spannungsteiler(4,7k/4,7k)
OK, vergiss das wieder.
Den Spannungsteiler müsstest Du aber auch an REFN anschließen, sonst
geht, WIMRE, die Radiometrie verloren (gleiche Serienwiderstände an REFP
und REFN kürzen sich raus).
Rudolph schrieb:> Den Spannungsteiler müsstest Du aber auch an REFN anschließen, sonst> geht, WIMRE, die Radiometrie verloren (gleiche Serienwiderstände an REFP> und REFN kürzen sich raus).
bin mir nicht ganz sicher ob ich das mit dem rauskürzen richtig
verstanden habe darum habe ich das einfach mal etwas vereinfacht
aufgemalt...
... hmm ein wenig mehr gelesen und auf Seite 45 des db steht das ein
guter Ausgangspunkt für die Grenzfrequenz der Filter die Datenrate bzw.
10x Datenrate ist, also nehme ich 10x330SPS = 3.3kHz.
Der Rechner auf (http://sim.okawa-denshi.jp/en/CRtool.php) *ja mir ist
bewusst ich bin faul* gibt mir dann bei 3300Hz und einem C von
1nF(irgendwo was von 100 - 1000pF als Richtwerte für solche Filter
gelesen) einen R von 47k und eine tr von 0.00011105084831506 sek.
Was tr dabei eigentlich aussagt ist mir noch verborgen aber das wird
sich ja auch noch rauskriegen lassen.
Ich wollte zwar eigentlich garnicht in die Materie einsteigen aber das
wird sich ja wohl nicht vermeiden lassen da man anscheinend keine
konkreten Aussagen treffen kann (oder ich bin zu blind diese zu finden)
wie: Wenn du mit dem deinem ADC mit der Abtastrate "X" messen willst
sollte der Tiefpass auf 10x"X" mit einem C von 1nF abgestimmt werden,
denn wenn C größer gewählt wird passiert das und wenn kleiner dieses...
Bin ich mit diesen Werten (R=47k, C=1nF) denn überhaupt auf dem
richtigem Weg?
Bezüglich Cdif1 ist mir bis jetzt nur in einem paper von TI was
untergekommen wo erwähnt wird das dieser sehr klein (~1pF) gewählt
werden sollte, kann dazu jemand was sagen?
Ich habe ehrlich gesagt früher schonmal ähnliches gebaut mit einem
anderen ADC, aber da wurde in "guter" Bastelmanier der Sensor einfach
direkt an die Eingänge des ADC angeschlossen und mit jeweils nem 100nF
gegen GND in den Signalen gemessen.
Hat auch sehr zuverlässig funktioniert und die Signale waren stabil und
sauber ABER jetzt möchte ich es doch mal "richtig" machen daher dieser
thread und meine vor Unwissenheit strotzenden nervenden Fragen.
Paul schrieb:> Bezüglich Cdif1 ist mir bis jetzt nur in einem paper von TI was> untergekommen wo erwähnt wird das dieser sehr klein (~1pF) gewählt> werden sollte
das war wohl ein Fehler bzw in dem paper war was anderes gemeint. Das
hier scheint eher zu stimmen, es wird 10x größer als die C des
Tiefpasses empfohlen...
"The differential capacitor value is typically chosen to be at least 10
times
larger than the common-mode voltage capacitors." S3.
(http://www.ti.com/lit/an/sbaa201/sbaa201.pdf RTD Ratiometric
Measurements and Filtering)
Paul schrieb:> Verstärkung 128.
Das wird nicht gehen, weil bei 10V an der Brücke deine Input common mode
voltage schon an der oberen Grenze kratzt. Mit Verstärkungen von 1-4
kann es theoretisch noch gutgehen, mit einer Verstärkung von 128 sicher
nicht.
Siehe Abschnitt "PGA Common-Mode Voltage Requirements" in
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1120.pdf
Achim S. schrieb:> Paul schrieb:>> Verstärkung 128.>> Das wird nicht gehen, weil bei 10V an der Brücke deine Input common mode> voltage schon an der oberen Grenze kratzt. Mit Verstärkungen von 1-4> kann es theoretisch noch gutgehen, mit einer Verstärkung von 128 sicher> nicht.
Da hast du vollkommen recht, aber ich veranschlage einfach mal das der
Sensor nie bis in die maxima belastet wird und daher auch nicht an die
max 20mV rankommt, dann sollte es passen gain 128 = 16mV wenn ich mich
nicht verlesen habe.
Paul schrieb:> dann sollte es passen gain 128 = 16mV wenn ich mich> nicht verlesen habe.
Du betrachtest die Differenzspannung. Die macht bis 16mV kein Problem
(Tabelle 9 im Datenblatt).
Aber deine Schaltung wird wegen des Gleichtaktbereichs nicht
funktionieren. (ab S.21 im Datenblatt). Bei 16mV Differenzsignal müsste
der obere Verstärker in Fig. 40 eine Ausgangsspannung von
5,008V+64*16mV=6,032V liefern. Wie soll er das bei einer Vesorgung mit
5V hinkriegen?
Wenn du eine ordentliche Verstärkung des PGA nutzen willst, dann muss
die Gleichtaktspannung halbwegs in der Mitte der Versorgung liegen. Also
vergiss die 10V an der Brücke sondern versorge sie (und Vref) mit 5V.
Achim S. schrieb:> Aber deine Schaltung wird wegen des Gleichtaktbereichs nicht> funktionieren. (ab S.21 im Datenblatt). Bei 16mV Differenzsignal müsste> der obere Verstärker in Fig. 40 eine Ausgangsspannung von> 5,008V+64*16mV=6,032V liefern. Wie soll er das bei einer Vesorgung mit> 5V hinkriegen?
DAS ist ein Punkt den ich überhaupt nicht auf dem Schirm hatte bzw.
hatte die ganze Zeit im Kopf das es ja nur um 20mV geht, ach verflixt da
muss ich mir doch ein wenig mehr Zeit nehmen als hier und da immer mal
ne halbe Stunde oder so und auch mal den Sensor durchmessen etc. sonst
verpeil ich nur wieder zig Sachen und das wird dann überhaupt nix....
Chef, brauche Urlaub zum Basteln....
Tausend Dank für die ganze Hilfen!!!
Beim "Durchmessen" des Setups wird dir der Fehler nicht unbedingt ins
Auge springen. Auch wenn der obere Verstärker abschneidet bewegt sich
der untere noch, so dass das Clipping gar nicht so ohne weiteres
offensichtlich wird. (Trotzdem ist der gemessene Wert dann falsch).
Die Lösung dieses Austeuerungs-Problems ist einfach:
Achim S. schrieb:> Wenn du eine ordentliche Verstärkung des PGA nutzen willst, dann muss> die Gleichtaktspannung halbwegs in der Mitte der Versorgung liegen. Also> vergiss die 10V an der Brücke sondern versorge sie (und Vref) mit 5V.
Durch halbierte Brückenversorgung verlierst du zwar einen Faktor 2 an
Empfindlichkeit. Aber dafür kannst du den PGA beliebig hoch drehen.
