Kraftsensor PSD-S1 in Verbindung mit INA125

[Stefan T. (stefsn)]

Hallo,

ich benötige Hilfe bei der Erstellung einer Schaltung für den INA 125 in
Verbindung mit einem PSD-S1 Kraftmesser. Versorgungsspannung sind 5V. 
Leider bin ich nicht gerade ein Profi im Bereich der 
Operationsverstärker und würde
mich daher sehr über schnelle Hilfe und eine schlanke Lösung freuen!

Einmal habe ich die Spannungsänderung gemessen bei 0kg und bei 30kg. 
Maximal sind 300kg anzubringen. also dachte ich an eine Verstärkung von 
G=100. Anbei auch mal das Messsignal.

Hier mal was ich bisher dachte! Wobei ich mir nicht sicher bin, ob das 
so richtig ist und ob ich den shield auch an GND setzen muss.

Meine Schaltung habe ich schon getestet. Die hat so leider nicht 
funktioniert. Vielleicht Greife ich das Signal auch falsch ab?

Vielen Dank schonmal vorab. :)

[ths (Gast)]

a) Wo ist der verstärkungsbestimmende Widerstand? Wenn er fehlt, ist die 
Verstärkung 1.

b) Liegen die 5 V wirklich am Sensor an?

Die Schaltung ist einigermassen grauenhaft gezeichnet, schwer die 
einzelnen Strippen mühsam zu verfolgen, mag ich mir nicht antun.

[Stefan T. (stefsn)]

Dann hilf mir doch bitte und übersehe den Schaltplan. :)

Un dwenn kein Widerstand verbunden ist, dann ist die Verstärkung 4.

Oder nimm dir diese Schaltung zu herzen :)

[ths (Gast)]

4 gewinnt.

Liegen 5 V an?

[ths (Gast)]

Klemm mal pin 2 ab

[Stefan T. (stefsn)]

Mhh ... Weiß ich ehrlichgesagt nicht. Muss ich mal dran Messen. Rot und 
Schwarz liegen auf jeden Fall (vom Kraftsensor) auf den Pins 4&5.
Die 5V an sich kommen von einem USB Port. Da kommen auf jeden Fall 5V 
raus und die liegen an Pin 1 bzw. Masse an Pin 3 an

Was soll das für einen Effekt haben, Pin 2 abzuklemmen? Im Manual steht, 
dass der mit der Versorgungsspannung verbunden werden soll, wenn er 
nicht Schlafen soll.

[Robert M. (r0bm)]

Stefan T. schrieb:
> Meine Schaltung habe ich schon getestet. Die hat so leider nicht
> funktioniert. Vielleicht Greife ich das Signal auch falsch ab?

Die Schaltung wird nur mit 5V versorgt, du versuchst aber die Messbrücke 
mit 10V (Pin 16 mit Pin 4 verbunden) zu betreiben. Verbinde Pin 4 
(VREFout) mit Pin 14 (Vref 2,5V).

[Willi S. (ws1955)]

Punkt 1 hat Robert gerade beschrieben, was aber nur zu Ungenauigkeiten 
führt, im Prinzip müsste es schon auch so funktionieren.

Wichtiger ist mein Punkt 2:
Der INA125 kann gar nicht bis V- runter arbeiten. Je nach Offset ist es 
reiner Zufall, was hinten rauskommt.

30kg sind nur 10% Fullscale 300kg.

Übrigens wäre es ganz nett, nicht "irgendein" Datenblatt zu zeigen 
sondern das der "verwendeten" Wägezelle. Aha, das ist wieder so ein 
chinesischer Billigschrott, Datenblatt gibt es natürlich keines, aber 
immerhin zeigt Amazon relativ vollständig Daten und erscheint es 
glaubhaft (das kommt nur selten vor..)

Nur 2mV/V FS (das Qualitätsding laut Datenblatt immerhin 50% mehr)

Eine Empfehlung für die Brückenversorgung sehe ich beim PSD-S1 nicht. 
Aber ich denke mir, dass es die üblichen 5-12V sein dürften. Nur 2.5V 
ist also zu wenig. Das ist keine harte Grenze. Es ist halt nur so: Je 
weniger Spannung, umso mehr wird das ganze Vorhaben ein Ding, welches 
man nur noch als Generator für Weißes Rauschen verwenden kann, aber 
nicht zum "Messen".

300kg FS mit 2.5V und 2mV/V sind also 500uV und das reicht gerade noch 
zum Überwinden der Offsetspannung. Das ist vergleichsweise so, wie wenn 
beim Auto bis 20km/h die Tachonadel bei Null kleben bleibt und über 
30km/h mit +/-10km/h herum wackelt. Wenn man den Tacho anhaucht, dann 
zeigt er +15km/h mehr an (...)

Nein, so wird das nix.

Versorgung mindestens 10V, also einen BOOST-Konverter, der auch bei USB 
nur 4.75V noch stabile 10V liefert.

Bleibt trotzdem noch das Problem mit dem Ausgangspegel typisch 0.15V 
über V- bzw worst case bis zu 0.3V, was eine brauchbare Messung mit ADC 
verhindert. Als Lösung gibt es eine Application im Datenblatt, was aber 
einen ADC mit Differenzeingängen bzw zusätzliche OPV notwendig macht. 
Die Frage ist allmählich, ob man den INA125 aus der Steinzeit nicht auf 
den Mond schießt und stattdessen mit zeitgemäßen OPV (Zerodrift, RRIO) 
was besseres macht.

Wenn es beim INA125 bleiben soll: Anstelle vom Hochlegen der Messmasse 
(Application Note) würde ich den BOOST-Konverter mit der simplen 
Erweiterung auch eine V- generieren lassen (2*Diode und C).

[Willi S. (ws1955)]

Application mit einem einzigen Bauteil
im DIP-8.
Noch einfacher gehts leider nimmer...

LT1101CN8 bei Reichelt 9,70€, aber ist
es bestimmt wert. Fixes Gain=100 passt:
Brückenspannung 10V (aus USB mit Boost),
also 20mV Full Scale, somit 0-2000mV an
den ADC. Mit Last 2kOhm nur 1mV Vmin.
Gain-Error unter 0.02%

Auswirkung der Offsetspannung typ 0.5% FS,
falls diese positiv ist, kann man sie eh
weg rechnen.

Beim Booster drauf achten, dass seine Vref
möglichst genau ist. 1% wäre gut. Oder man
macht die Spannung trimmbar. Eine extra Vref
braucht es dann nicht mehr.

Irrtum vorbehalten...

[Stefan T. (stefsn)]

Danke für die ausführliche Antwort! :)

Würde es dir etwas ausmachen, noch eine Schaltung mit mir zu entwickeln? 
Alleine bekomme ich das glaube ich nicht hin. Wenn du sagst, mit dem 
LT1101CN8 in Verbindung mit dem Boot-Converter klappt das auch, zudem 
viel einfacher, dann würde ich natürlich auch auf diesen Lösungsweg 
umschwenken! (Auch wenn Irrtümer vorbehalten sind) :)

[Willi S. (ws1955)]

@Stefan T.
Im Bild ein Fertigprodukt Booster, mit Spindelpoti, denn du solltest die 
10V möglichst genau justieren, das ist auch zum Kopfrechnen der 
Ergebnisse am Besten. Diese Module mit MT3608 gibt es auch ohne 
USB-Buchse, schon ab 1€. Auch wenn du noch eine Platine vorhast, mache 
lieber zuerst eine Erprobung.

Letztlich brauchst du jetzt nur noch zwei Drähte für die 10V vom Booster 
zum LT1101 und die vier Drähte vom Sensor verbinden, fertig!

Eventuelle Filter können noch zu Verbesserungen führen. Kommt auch drauf 
an, wie es dann hinten raus weiter geht. Was machst du mit der 
Messspannung ??

Den Widerstand vor der Brücke lt Application braucht es nicht, ohne 
diesen die 10V durchverbinden.

Das Ganze auf ein Breadboard gesteckt sieht sauberer aus, aber 
eigentlich reicht sogar eine Freiluft-Verdrahtung...

Bei Selbstbau des Booster auf einer eigenen PCB würde ich den LT1615 
nehmen.

[Stefan T. (stefsn)]

Super. ich danke dir!

Das Signal wird über einen ADC in Matlab eingelesen und dann kommt ein 
digitaler Filter rüber.

Am Ende will ich es auf jeden fall auf eine Platine bringen, also lieber 
den LT1615. Dann werde ich mich mal nächste Woche nach den Prüfungen da 
heranfuchsen und werde Rückmeldung geben, ob alles geklappt! :D

[Stefan T. (stefsn)]

Hey. Also ich bin soweit wie im Bild gekommen.

Zum linken Teil (Booster):
Da kommt man ja eigentlich nicht auf die genauen Widerstandswerte, die 
es zu kaufen gibt. Meinst du (Willi S.), dass sich hier ein Poti 
anbieten würde (sofern es einen in der Größenordnung gibt). Weil mir 1M 
und 120k entsteht eine Vout von 11,48V.

Und wofür dient die Spule L1 bei dem LT1615? Brauche ich die bei meinen 
kleinen Strömen?



Zum rechten Teil:
Hier bin ich mir nicht sicher, wie ich meinen Kraftsensor verbinden 
soll. Und muss ich nicht noch Widerstände ergänzen, um eine justierbare 
Verstärkung hinzubekommen?

Schaut der Rest des Schaltplans erstmal korrekt aus?

[Achim S. (Gast)]

Stefan T. schrieb:
> Und wofür dient die Spule L1 bei dem LT1615? Brauche ich die bei meinen
> kleinen Strömen?

Ohne Spule keine Spannungserhöhung. Also: ja, du brauchst sie.
https://de.wikipedia.org/wiki/Aufw%C3%A4rtswandler

Und der 1MOhm-Widerstand kommt bestimmt nicht in Serie zum 
Schalt-Ausgang des LT1615.

[Stefan T. (stefsn)]

Danke für die schnelle Antwort. Dann würde ich den Schaltplan ungefähr 
so ergänzen. mit den exakten Werten müsste man dann nochmal schauen. Wie 
sieht der Schaltplan jetzt aus?

Wie wäre der Vorschlag zum Verbinden des Kraftsensors?

[Stefan T. (stefsn)]

Noch jemand da zum helfen? :D

[Achim S. (Gast)]

weiter oben war doch schon klar, wie der INA125 anzuschließen wäre, 
oder?

Jetzt hast du dich für einen neuen InstAmp entschieden. Die Beschaltung 
der "Standardpins" ist bei dem genau so wie bei jedem Instr. Amp. (also 
für +in, -in, out, ref und Versorgung).

Daneben hat dein neuer LT1101 noch zwei "Sonderpins" zum Einstellen der 
Verstärkung. Das läuft tatsächlich anders als beim INA125. Aber schon in 
der ersten Abbildung des Datenblatts des LT1101 wird erklärt, was mit 
diesen Pins zu machen ist. Und auf S. 14 des Datenblatts wird die 
Standardbeschaltung mit einer Messbrücke und Verstärkung 100 gezeigt - 
also genau dein Anwendungsfall.

Mehr als im Datenblatt deutlich erklärt wird, fällt mir als Erklärung 
auch nicht ein.

[Sebastian (Gast)]

Hallo Stefan!

Hast du dein Projekt erfolgreich abgeschlossen? Kannst du deine 
Ergebnisse und Pläne für den Aufbau mit uns teilen?

lg
Sebastian