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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DMS-Wägezelle - Störeinflüsse


Autor: Joe L. (joelisa)
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Hallo Leute,

nachdem ich mithilfe des Forums einen dummen Denkfehler ausräumen konnte 
(siehe Beitrag "Re: Anlenkung einer DMS-Wägezelle"), geht's nun 
ums Tuning.

Die Schaltung als offener Aufbau (Biegestab mit 4 DMS, Auswertung mit 
HX711 - siehe Foto) läuft so weit, die Messwerte sind allerdings noch 
"etwas verrauscht".

Wo würdet ihr gefühlsmäßig zuerst suchen?
- Brummspannung?
- Temperatureinflüsse?
- Mikrophonie?
- Ein Einfluss, an den ich im Moment nicht denke?

Der HX711 unterdrückt scheinbar 50Hz-Brumm (Auszug Datenblatt: 
Simultaneous 50 and 60Hz supply rejection). Lohnt es sich dem Teil einen 
Quarz zu spendieren, damit er die 50Hz genauer trifft?
Dicht neben dem uC/PC/Monitor gibt es aber sicher noch andere Störer - 
dann ist 50HZ vielleicht gar nicht entscheidend...

Was haltet ihr von einer Temperatur-Isolierung für den Biegestab mit 
Temperaturkompensation?
Wie würde eine Standard-Kompensation aussehen? (analog/digital)
Oder besser doch gleich einen "Ofen" (temperaturgeregelte Kammer)?
Gibt es hierzu praktische Erfahrungen?
Lange "Einbrennzeit" ist bei meiner Anwendung kein Problem.

Gruß
Joe

Autor: ths (Gast)
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Die Sensorspeisespannung ist über einen Transistor mit der 
Versorgungsspannung gekoppelt. Schau sie dir mit einem Oszi mal an und 
speise den HX ggf aus einer besseren Quelle.

Autor: Peter R. (Gast)
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Erst mal den Messing-Grundkörper + Biegebalken mit Masse verbinden, 
damit eine Abschirmung der DMS-Brücke vorhanden ist.



Was die Mechanik angeht: Bei so einem Aufbau ist die 
Temperaturabhängigkeit das geringste Problem.

Schrauben lockern sich bei Benutzung und damit die Auflagepunkte und 
Hebelarme. FR4-Glasfasermaterial verbiegt sich unter Last und 
Temperatur.
Schau Dir mal die Mechanik einer guten Waage an: Da sind die Schrauben 
bis an die Fließgrenze des Materials festgeknallt und die Berührflächen 
der Teile sind, möglichst großflächig, luftspaltfrei aufeinander 
geschraubt.


Einfachste Temperaturkompensation: Temperaturfühler z.B. DS18B20 
anbringen und per Software Temperatur-Korrektur durchführen.
Dazu müsste die Mechanik aber so aufgebaut sein, dass an ihr keine 
Temperaturunterschiede entstehen, also aus gut wärmeleitfähigem 
Material,mit großflächigen Verbindungen.

Autor: Peter R. (Gast)
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Noch gar keinen Gedanken hast Du Dir wohl um die Orts- und 
Richtungsabhängigkeit der auf das Centstück wirksamen Kraft gemacht. Je 
nach Richtung und Wirkungspunkt der Kraft ergibt sich ein andres 
Biegemoment.

Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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Hey Joe,
in Deinen beiden Threads konnte ich keine Info zu Deinem Wägebalken 
finden.

Welche Empfindlichkeit hat denn der Balken (V/(V*Nm)) bzw. (V/(V*N)) und 
wo hast Du den denn her?

Für konkrete Antworten wären quantitative Angaben wichtig.
Eine qualitative Aussage wie "es rauscht" hilft da nicht viel. ;)

Rauschleistung ist abhängig von der verwendeten Bandbreite.
Je länger Du dem ADC Zeit gibst, die Signale zu integrieren, desto 
ruhiger wird das Ausgangssignal.

marcus

Autor: Joe L. (joelisa)
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Danke für die vielen Anregungen. Ich werde diese nach und nach in meinen 
Versuchsaufbau einfließen lassen.


@ths
Irgendwo hab ich noch Referenzchips liegen. Werd ich mal versuchen.


@ Peter R.
Den Aufbau auf Masse gelegt hat tatsächlich einen ziemlichen Einfluss. 
Hätte ich so nicht erwartet.
Der Versuchsaufbau bleibt natürlich nicht so. Entstanden ist dieser 
wegen einiger mech. Tests
(siehe: Beitrag "Re: Anlenkung einer DMS-Wägezelle").

Die verwendeten Teile lagen zufällig in meiner Krabbelkiste. Diesen 
Tests zeigten übrigens, dass es egal ist, wo auf der „FR4-Wägschale“ die 
Probe (Cent-Stück) liegt.

Dein Tipp bezüglich digitaler Temperaturkompensation ist angekommen. 
Danke!


@Marcus H.

(... where you goin' with that gun in your hand? <beg>)

Der Wägebalken kommt aus einer geschlachteten 20€-China-Feinwaage für 
30g Maximallast bei 1mg Auflösung. Die Waage konnte grob das, was ich 
wollte, allerdings mit folgenden Nachteilen:

1: Auto-Off nach 30 Sekunden. Innerhalb der ersten paar Minuten (*) lief 
die Anzeige wie blöd, die Waage war so lange unbrauchbar. Danach hatte 
sich die Anzeige einigermaßen stabilisiert. (* dazu musste man die Waage 
beschäftigen, durch wechselndes Auflegen von Proben)

2: Auch im stabilisierten Zustand ist das „Anzeige-Rauschen“ (10 mg) 
noch um ca. Faktor 3 zu hoch.

3: Das Teil hat keinen Datenausgang (auf LCD-Signale decodieren habe ich 
keine Lust).


Datenblatt für den Wägebalken hab ich nicht.

Nur soviel: Der Balken misst l=70mm, h=6mm und b=5,2mm.

Die Empfindlichkeit des Balkens habe ich mithilfe des HX711 bestimmt. 
Das Datenblatt spricht von einem Messbereich von +-20mV bei AVDD = 5V 
und Verstärkung *128.

Mein AVDD ist 3,3V entsprechend +-13,2 mV Messbereich und einem LSB von 
1,6 nV.

Durch Auflegen der 1ct-Münze (2.3g) ändert sich der Messwert um rund 
92800 counts entsprechend einer Brückenspannung von 148uV.

Damit komme ich auf eine Empfindlichkeit von 65uV/g bzw. 6,6mV/N.

Wenn man die 3,3V Brückenspeisung rausrechnet sind‘s dann 2.2mV/(V*N)

Gruß
joe

: Bearbeitet durch User
Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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Hey Joe,

danke für die präzise Beantwortung meiner Frage.

Um kurz zu zeigen, was möglich ist:
http://harerod.de/applications_ger.html#LoadcellADC
Diese Baugruppe sollte rechnerisch, unter den von Dir geschilderten 
Randbedingungen, bei 2Hz Datenrate, sowie einem Messbereich von 30g, 
eine rauschfreie Auflösung von ca. 17bit erreichen, die Genauigkeit wird 
praktisch nur von der (Elektro-)Mechanik bestimmt.
Der Wandler ist ein AD7195. Die Eingangsbeschaltung wurde inspiriert von 
den dazugehörigen Appnotes. Allerdings sind ein paar EMI-Anpassungen 
drin, die undokumentierte "Features" des Analog-Frontends beachten. Ich 
hatte dazu einen regen Austausch mit ADI in D und USA.

Ein paar Anregungen kannst Du Dir sicher auch für Deine HX711-Schaltung 
holen, z.B. 6-Draht-Anschluss und Oversampling.

Grüße,
 Marcus

P.S.: written while listening to Jimi

: Bearbeitet durch User
Autor: Hans (Gast)
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Es gibt von Analog den "Designers guide to instrumentation 
amplifieres"... danach die Beschaltung auslegen...


die 10Hz samplingrate unterdrücken 50 und 60Hz (5 Perioden 50Hz= 6 
Perioden 60Hz)

ein halbwegs sauberes design zum hx711 (mit usb) kommt demnächst von mir 
als open hardware... muss das aber noch besser charakterisieren

73

Autor: W.S. (Gast)
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Joe L. schrieb:
> Innerhalb der ersten paar Minuten (*) lief
> die Anzeige wie blöd, die Waage war so lange unbrauchbar. Danach hatte
> sich die Anzeige einigermaßen stabilisiert. (* dazu musste man die Waage
> beschäftigen, durch wechselndes Auflegen von Proben)

Das liest sich allerdings nicht so gut.

Entweder hatte das Teil einen heftigen Temperaturgang oder der Kleber 
ist zähplastisch - es reichen ja ein paar µm schon aus, um das Ganze zur 
Farce werden zu lassen.

Ich hatte vor vielen Jahren mal eine gekaufte Personenwaage von Soehnle 
umgerüstet, weil deren Elektronik gestorben war (war der reinste 
Billigst-Mist). Mein Konstrukt: AD7714, danach ein PIC16, dann ein 
Sanyo-LCD-Treiber. Diese Kombi hat praktisch keinerlei Einlauf-Effekte, 
aber ich mußte zum Ruhigstellen einen laufenden Mittelwert aus 16 
Messungen machen. Einen spürbaren Temperaturgang hat sowas allerdings, 
Größenordnung etwa im Promillebereich.

W.S.

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