Guten Tag,
ich habe folgenden Auftrag:
Aus einer DMS-Vollbrücke ein Signal aufnehmen, welches durch eine
Messverstärkerschaltung verstärkt wird. Anschließend soll das Signal
umgewandelt werden über einen A/D - Wandler, damit ich anschließend auf
dem Raspi das Signal auswerten kann.
Im Vorraus schonmal, ich habe die DMS-Vollbrücke noch nicht. Also auch
noch keine Angaben dazu was da auf mich zukommt.
Ich möchte das Signal über einen Operationsverstärker verstärken,
welcher als Differenzverstärker verwendet wird. Ich hab auch schon einen
kleinen Schaltplan dazu gezeichnet. Allerding ohne die passenden
Werte/Bauteile also nur grob wie ich mir das vorstelle.
Ich hätte also zwei Fragen die ich mir so richtig noch nicht erklären
kann.
1. Wie groß wählt man in der Regel die Kondensatoren die das Signal
filtern sollen?
2. Hat jemand einen OP den er mir empfehlen könnte? (Würde den gerne auf
5V laufen lassen da der Raspi auch auf 5V läuft)
3.Macht meine Schaltung überhaupt Sinn? Also würde das so funktionieren
wie ich mir das vorstelle?
PS: Im Anhang befindet sich mein Schaltplan
Phil schrieb:> Ich hab auch schon einen> kleinen Schaltplan dazu gezeichnet. Allerding ohne die passenden> Werte/Bauteile also nur grob wie ich mir das vorstelle.
Schön gezeichnet. Es soll also eigentlich eine Gleichstrommessung
werden.
Phil schrieb:> 1. Wie groß wählt man in der Regel die Kondensatoren die das Signal> filtern sollen?
fg = 1 (2 x PI x R x C)
Die Grenzfrequenz fg des CR-Glieds wird durch den Kondensator C und den
Widerstand R bestimmt.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/ebook.htmPhil schrieb:> 2. Hat jemand einen OP den er mir empfehlen könnte? (Würde den gerne auf> 5V laufen lassen da der Raspi auch auf 5V läuft)
Für UB = 5 V brauchst Du ein Rail to Rail OPV. Wie genau soll die
Messung werden? Der OPV sollte eine geringe Drift haben. Ich hatte 2018
mal bei TI mir eine Vergleichsliste erstellt.
Eigentlich sollte auch ein TLC271 genügen. Der ist zwar nicht R2R aber
"Output Voltage Range Includes NegativeRail". Der OPV hat 1,8 µV/°C
Drift. Das hängt ja auch von der Auflösung des ADC ab ob Du eine Drift
überhaupt mitbekommst.
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlc271.pdfPhil schrieb:> 3.Macht meine Schaltung überhaupt Sinn? Also würde das so funktionieren> wie ich mir das vorstelle?
Ein paar Elkos und Kerkos zum Abblocken der Versorgungsspannung, kurze
Leiterbahnen, also das Übliche und es sollte funktionieren.
Mein üblicher Spruch dazu. LTspice ist Dein Freund.
https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.htmlhttp://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.htmlhttp://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/LTSpice%20XVII%20_Tutorial_korr.pdf
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> fg = 1 (2 x PI x R x C)>> Die Grenzfrequenz fg des CR-Glieds wird durch den Kondensator C und den> Widerstand R bestimmt.
Ja, aber ich will ja nur das Signal Filtern wie berechnet man dies denn
dann?
Und ja es wird eine Gleichstrommessung.
Klaus R. schrieb:> Für UB = 5 V brauchst Du ein Rail to Rail OPV. Wie genau soll die> Messung werden? Der OPV sollte eine geringe Drift haben. Ich hatte 2018> mal bei TI mir eine Vergleichsliste erstellt.> Eigentlich sollte auch ein TLC271 genügen. Der ist zwar nicht R2R aber> "Output Voltage Range Includes NegativeRail". Der OPV hat 1,8 µV/°C> Drift. Das hängt ja auch von der Auflösung des ADC ab ob Du eine Drift> überhaupt mitbekommst.> https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlc271.pdf
Okay vielen Dank das werde ich mir mal anschauen.
Klaus R. schrieb:> Ein paar Elkos und Kerkos zum Abblocken der Versorgungsspannung, kurze> Leiterbahnen, also das Übliche und es sollte funktionieren.
Okay, gibt es vielleicht Tipps worauf man achten soll oder wo meistens
Fehler bei auftreten?
Der A/D-Wandler dahinter hat eine Auflösung von 16Bit also es sollte
schon wohl genau sein am Ende.
Gruß
Kevin M. schrieb:> Instrumentenverstärker
Zum Beispiel INA102 um mal irgendeinen herauszugreifen ohne weitere
Prüfung, ob dieser zu Deiner Schaltung paßt, aber Du ein Datenblatt
ansehen kannst, was damit gemeint wäre.
Hallo,
Dein Differenzverstärker verstärkt nur in einer Richtung. Wenn Die
Differenzbrückenspannung negativ (Schraube wird auseinander gezogen)
ist, müsste am Ausgang auch eine negative Spannung am Verstärkerausgang
herauskommen. Du versorgst den OPAMP allerdings asymmetrisch, das kann
der dann nicht. Der AD Wandler kann vermutlich auch keine negativen
Eingangsspannungen.
Wenn Du nur positive Differenzspannungen hast muss der OPAMP rail2rail
sein.
Es gibt übrigens spezielle AD Wandler genau für diesen Zweck. Die haben
die Differenzverstärker und manchmal auch eine Stromversorgung für die
Brücke mit on chip und sind nicht teuer. Das wird ja auch oft gebraucht
für Personenwaagen und so weiter.
Martin
Phil schrieb:> Klaus R. schrieb:>> fg = 1 (2 x PI x R x C)>>>> Die Grenzfrequenz fg des CR-Glieds wird durch den Kondensator C und den>> Widerstand R bestimmt.>> Ja, aber ich will ja nur das Signal Filtern wie berechnet man dies denn> dann?> Und ja es wird eine Gleichstrommessung.
Ich will ja nur filtern. Ok, ich versuche es Dir zu erklären. Auf die
Schnelle habe ich nach RC - Filter gesucht und sofort etwas Brauchbares
gefunden.
https://www.trance-cat.com/electrical-circuit-calculators/en/rc-low-pass-filter-calculator.php
Unter RC-Filter_10K-100n.jpg habe ich Dein Filter mit 10 K und 100 nF
dargestellt. Du hast die 10 K und 100 nF parallelgeschaltet. Dies
entspricht in Deinem Fall dem hier dargestellen Filter.
Wir sehen, die Grenzfrequenz liegt bei 159 Hz. Grenzfrequenz heißt, das
Signal hat bei dieser Frequenz um 3 dB abgenommen. -3 dB ist das 0,707
fache. Dieses simple Filter hat eine Steilheit von 6 dB / Oktave. 6 dB
sind 2. Also bei 2 x 159 Hz = 318 Hz haben wir -3 dB + (-6 dB) = -9 dB.
Der Bode Plot im Diagramm zeigt Dir, bei ca. 3 KHz hast Du eine Dämpfung
von ca. 20 dB, das ist das 10 fache.
Solltest Du eine Störeinstrahlung durch 50 Hz Netzbrummen haben, so mußt
Du mit der Grenzfrequenz des Filters noch deutlich heruntergehen.
Eigentlich gehen diese Erklärungen für Dich noch etwas zu weit. Es gibt
zu dem noch weitere Aspekte. Die Beschaltung 10 K und 100 nF schränkt in
Deinem Fall vor allem die Bandbreite des OPV ein. Ein Effekt ist, das
Rauschen steigt mit der Bandbreite. Da Du eigentlich nur Gleichstrom
messen willst ist die Grenzfrequenz von 159 Hz schon optimal.
Phil schrieb:> Der A/D-Wandler dahinter hat eine Auflösung von 16Bit also es sollte> schon wohl genau sein am Ende.
Der MCP3008 macht aber nur 10 Bit
16 Bit = 65536:1 -->
ca. 15 µV bei 1 V
ca. 30 µV bei 2 V
...
Der OPV hat bei 10 K und 100R -> Eine Verstärkung von 100 (40 dB) und
die Brücke bringt auch noch etwas (aber keine Verdopplung, siehe unten).
Brauchst Du überhaupt solch eine Auflösung?
Kevin M. schrieb:> Ein Instrumentenverstärker ist dein Freund. Ein reiner> Differenzverstärker belastet die Brücke unter Umständen zu sehr.
Dein OPV ist als Differenzverstärker bzw. Subtrahierer beschaltet.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm
Diese Schaltung arbeitet als Subtrahierer dann exakt wenn die
Signalquelle sehr niederohmig ist. Du hast hier in jedem Zweig einen
Innenwiderstand von 110 Ohm. Das wäre etwas viel für eine genaue
Subtraktion.
Ein genauer 0 - Abgleich dürfte so nicht möglich sein. Aber wenn Du nur
eine Spannung messen möchtest ist es mit der Schaltung schon möglich.
Was hast Du Denn für einen Sensor wie wie kommst Du auf die Beschaltung?
mfg klaus
Martin B. schrieb:> Dein Differenzverstärker verstärkt nur in einer Richtung. Wenn Die> Differenzbrückenspannung negativ (Schraube wird auseinander gezogen)> ist, müsste am Ausgang auch eine negative Spannung am Verstärkerausgang> herauskommen. Du versorgst den OPAMP allerdings asymmetrisch, das kann> der dann nicht. Der AD Wandler kann vermutlich auch keine negativen> Eingangsspannungen.
Die Schaltung wird in Ruhestellung schon ca. UB/2, also 2,5 V liefern.
Das ist eben so etwas wie ein virtueller Nullpunkt. Es kommt eben darauf
an was Phil will.😉
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Die Schaltung wird in Ruhestellung schon ca. UB/2, also 2,5 V liefern.> Das ist eben so etwas wie ein virtueller Nullpunkt. Es kommt eben darauf> an was Phil will.😉> mfg klaus
Und dennoch wird bei einer Verteilung der Brückenspannung die eine
negative Differenz hervorruft der OpAmp eine negative Spannung ausgeben.
Klaus R. schrieb:> ie Schaltung wird in Ruhestellung schon ca. UB/2, also 2,5 V liefern.
Das sehe ich auch so. Der TO muss halt wissen, welchen Bereich die
A/D-Wandler haben. Viele Raspi-Breakout-Boards können 2.5V, die auch die
interne Referenz bietet. In dem Falle müßte er die Ausgangsspannung
durch einen Ausgangsspannungsteiler halbieren.
Kevin M. schrieb:> Klaus R. schrieb:>> Die Schaltung wird in Ruhestellung schon ca. UB/2, also 2,5 V liefern.>> Das ist eben so etwas wie ein virtueller Nullpunkt. Es kommt eben darauf>> an was Phil will.😉>> mfg klaus>> Und dennoch wird bei einer Verteilung der Brückenspannung die eine> negative Differenz hervorruft der OpAmp eine negative Spannung ausgeben.
Nö. Die Schaltung wird asymmetrisch versorgt. Der Sensor selber liefert
im Ruhezustand UB/2. Von diesem Arbeitspunkt geht es hoch oder runter.
mfg Klaus
Klaus R. schrieb:> Nö. Die Schaltung wird asymmetrisch versorgt. Der Sensor selber liefert> im Ruhezustand UB/2. V
Nein. der Sensor liefert eine Gleichtaktspannung von Ub/2. Die
Differenzspannung ist Null und geht ins Positive oder negative. und der
Differenzverstärker verstärkt die Differenzspannung - sein Ausgang geht
also je nach Auslenkung ins Positive oder ins negative - was er aber
wegen der Versorgung nicht kann.
Klaus R. schrieb:> Der Sensor selber liefert> im Ruhezustand UB/2. Von diesem Arbeitspunkt geht es hoch oder runter.
Das ist richtig.
Achim S. schrieb:> Nein. ...
Du hast das Prinzip der virtuellen Masse bei asymetrischer
Spannungsversorgung nicht verstanden. Diese liegt auf Ub/2 und für den
Ausgang ebenfalls.
Dieter D. schrieb:> Das ist richtig.
Nein.
Dieter D. schrieb:> Du hast das Prinzip der virtuellen Masse bei asymetrischer> Spannungsversorgung nicht verstanden.
Ich würde eher sagen, du hast dir die Schaltung des TO immer noch nicht
richtig angeschaut. Der Fußpunkt des Differenzverstärkers (unteres Ende
von R5) geht gegen Masse (die untere Versorgung des OPV), nicht gegen
Ub/2. Wenn die Brücke eine negative Differenzspannung liefert, dann
müsste der Differenzverstäkerausgang negativ werden - was er aber nicht
kann.
Klar könnte man die Schaltung auch umbauen, dass sie Ub/2 als
Referenzpunkt nimmt. Aus R5 müsste ein passend dimensionierter
Spannungsteiler zwischen Ub und Masse werden. Dann wäre deine
Beschreibung richtig. Bei der aktuellen Schaltung ist und bleibt sie
aber einfach falsch.
Achim S. schrieb:> Ich würde eher sagen, du hast dir die Schaltung des TO immer noch nicht> richtig angeschaut.
Im Gegensatz zu Dir habe ich zusätzlich die Schaltungswerte angeschaut.
Daher hängt die Schaltung bei Ub/2. Das mit R5 wäre zwar nicht richtig
für einen Schaltung mit virtueller Masse, aber der Einfluss liegt
unterhalb der Toleranz der verwendeten Bauteile (2%). Wenn die
Messbrücke den doppelten Widerstand hätte, müßte der Widerstand R5
erhöht werden. Für optimale Zeitkonstantensymmetrie müßte R5 20k haben
und ein zusätzlicher Widerstand mit 20k zur positiven
Versorgungsspannung oder Referenzspannung verschaltet werden.
Als Vref für den MCP3008 müßte er bei dieser Schaltung ebenfalls 5V
verwenden. Das Umrechnen und Offsetberücksichtigung übernimmt dann das
Programm.
Dieter D. schrieb:> Im Gegensatz zu Dir habe ich zusätzlich die Schaltungswerte angeschaut.>> Daher hängt die Schaltung bei Ub/2. Das mit R5 wäre zwar nicht richtig> für einen Schaltung mit virtueller Masse, aber der Einfluss liegt> unterhalb der Toleranz der verwendeten Bauteile (2%)
Ach je.
Ich hab mir die Bauteilwerte auch angeschaut. Und versucht, deine
Argumente nachzuvollziehen. Und überlegt, ob du vielleicht doch
irgendwie recht haben könntest. Aber ich kann dir auch beim besten
Willen nicht zustimmen.
Deshalb habe ich die Bauteilewerte einfach mal in LTSpice eingebaut. Und
siehe da: es ist genau so, wie Martin B. und Kevin M. und meine
Wenigkeit gesagt haben: bei abgeglichener Brücke ist der Ausgang des
Differenzverstärkers bei 0V - und eben nicht bei Ub/2. Und wenn die
Auslenkung der Brücke in die falsche Richtung geht, dann kann der
Verstärker selbst mit einem r2r OPV nicht funktionieren. (der OPV in der
Simu, der ohne Versorgung auskommt, hat dagegen kein Problem mit der
negativen Ausgangsspannung.)
und der Vollständigkeit halber gleich auch noch die oben beschriebene
Modifikation der Schaltung, bei der der Diffamp-Ausgang tatsächlich um
Ub/2 variieren würde.
Ich habe mir gestern auch die Mühe gemacht es zu Simulieren, da der OP37
in LTSpice verfügbar ist. Tatsächlich hat er eine Ausgangsspannung die
einen Bias um die halbe Versorgungsspannung hat. Ich konnte mir leider
aus Zeitgründen das Datenblatt noch nicht anschauen. Bei einem
"normalen" OpAmp bleibe ich aber bei meiner Meinung :D
Achim S. schrieb:> Ich hab mir die Bauteilwerte auch angeschaut. Und versucht, deine> Argumente nachzuvollziehen.
Und wenn Du im Realen nachmessen würdest, käme nie Deine Kurve heraus,
denn der Simulator rechnet mit genauen Werten. Die gibt es aber in der
Realität nicht. Da läuft auch die zweite Schaltung nicht durch den
Nullpunkt.
In der Realität musst Du eine Brücke immer abgleichen. Der Abgleich
erfolgt über einen parallelen Widerstandstrimmer parallel zu R4 im
Schaltplan des TO. In diesem Falle wird der Trimmer 20k haben und fast
genau in Mittenstellung (aber nur wegen der 100 Ohm, aber der wird hier
gebraucht wegen der Symmetrie der Zeitkonstanten), hast Du genau wenn
alle Brückenwiderstände 220 Ohm haben, den Mittelpunkt bei Ub/2. Der
kleine Versatz mit R5 erschlägt daher zwei Fliegen mit einer Klappe. Und
damit bist Du wieder bei Ub/2 am Ausgang.
Hallo,
ich muß mich entschuldigen. Die Subtrahierer Schaltung hat es echt in
sich. So bald die Spannungsquellen des Meßsignals keinen sehr kleinen
Innenwiderstand haben, stimmen die simplen Berechnungsformeln nicht
mehr. Denn die gehen von den idealen Voraussetzungen aus.
Ich hatte zuerst mit einem Modell des LTC272 getestet. Ein einfacher OPV
der eigentlich schon passable Werte liefern müßte. Danach wollte ich es
doch genauer wissen und habe den LTC1152 genommen.
Den Begriff Subtrahierer muß man in der Tat wörtlich nehmen. Ich dache
da die Messbrücke auf UB/2 steht und +IN und -IN ebenfalls (zumindest
beinahne) sollte OUT auch auf UB/2 stehen. Nein, +2.5V -2,5V = 0V.
Profies würden hier in der Tat Instrumentenverstärker einsetzen. Die
Eingänge sind sehr hochohmig (in der Regel) und man braucht sich über
Auswirkungen der Innenwiderstände des Sensors keine Gedanken machen.
Obwohl der LTC1152 mit über 7€ wirklich nicht billig ist, schafft das
Modell es hier nicht die 0V zu erreichen. Das dürfte eher der Realität
entsprechen. Der Bastler würde hier Trimmen, dem Profi wäre das zu
aufwändig und nimmt einen Instrumentenverstärker.
mfg Klaus
Kevin M. schrieb:> Ich habe mir gestern auch die Mühe gemacht es zu Simulieren, da der OP37> in LTSpice verfügbar ist
Der OP37 ist ein "klassischer Präzisions-OPV". Mit ihm (bzw. seinem
langsameren "Verwandten" OP27) habe ich ausgesprochen gerne gearbeitet.
Er ist weit entfernt von r2r. Bevor Burr Brown von TI gekauft wurde
hatte mir einer von deren Ingenieuren auf einer Messe mal erzählt, den
"single supply und rail-2-rail Hype" überlassen sie lieber der
Konkurrenz, sie bauen stattdessen weiter die besten und genausten OPV
;-)
Der input voltage range des OP37 muss 2,7V .. 4V von den rails
wegbleiben - ein single supply 5V-Betrieb ist damit schon mal unmöglich.
Sein output voltage swing kommt nur auf 1,2V..3,5V an die rails heran.
Das heißt: wenn man den OP37 mit 5V versorgt, ist es schlicht Zufall,
was am Ausgang des Bausteins tatsächlich erscheint.
Dass nicht 0V erscheinen (was bei der korrekten Funktion der Fall wäre)
ist sicher, weil der OP37 halt nicht annähernd an die negative Rail
rankommt.
Dieter D. schrieb:> In der Realität musst Du eine Brücke immer abgleichen.
Achso. Du meinst man kann die Brücke so verstimmen, dass beim Verstärker
2,5V rauskommen? Ja mensch dann sag das doch.
Klar kann man die Brücke falsch einstellen um damit die Fehlfunktion der
dahinterliegenden Schaltung zu kaschieren. Zumindest falls die
DMS-Messbrücke des TO das zulässt (vollständige DMS-Messbrücken erlauben
das meist nicht, mit Einzel-DMS kann man es aber natürlich so
hinpfuschen).
Oder man baut es halt gleich richtig (und behauptet nicht ins Blaue
rein, dass die hier gezeigte Schaltung am Ausgang einen Ruhepegel von
2,5V liefert, was sie schlicht nicht tut.)
Klaus R. schrieb:> em Profi wäre das zu> aufwändig und nimmt einen Instrumentenverstärker.
Der Instrumentenverstäker hilft eindeutig dabei, die Brücke nicht zu
belasten. Aber das Problem, dass die 0V nicht erreicht werden, hätte man
bei den allermeisten Instrumentenverstärkern sehr ähnlich (oder noch
schlimmer) wie bei der Schaltung des TO. Die "Belastung" des Ausgangs
erfolgt über den Rückkoppelwiderstand, die ca. 250µA machen es auch
einem r2r Ausgang schwer, "genau" auf 0V zu kommen.
Man tut sich leichter wenn man das Bezugspotential definiert - z.B. wie
hier gezeigt
https://www.mikrocontroller.net/attachment/494103/Diffamp2.png
oder indem man den Ref-Eingang eines Instrumentenverstärkers auf ein
entsprechendes Potential treibt.
Achim S. schrieb:> Man tut sich leichter wenn man das Bezugspotential definiert - z.B. wie> hier gezeigt
sollte heißen
"wenn man ein höheres Bezugspotential definiert"
Klaus R. schrieb:> Der Bastler würde hier Trimmen, dem Profi wäre das zu> aufwändig und nimmt einen Instrumentenverstärker.
Auch der Profi würde hier trimmen, weil eine Brücke mit Widerständen
genauer als 1% wird teurer. Würde eine lasergetrimmte Brücke mit 0,1%
Genauigkeit der Widerstände verwendet, dann würde als Trimmer parallel
zu R4 ein Reihenschaltung aus 9.5k und 1k Trimmer verwendet werden
(Spreizung zum leichteren Abgleichen).
Da wäre der Widerstand versteckt, der Achim gefehlt hat, weshalb er zu
einer anderen Ansicht zur Schaltung kam. Hätte R5 einen kleineren Wert
gehabt, hätte ich ihm zugestimmt. Ub/2 wäre 2,5V. Mit dem Widerstand
liegt bei den TO der virtuelle Massepunkt nicht bei 2,5V sondern fast
genau bei 2,45V. Jeder der Widerstände R2, R4, R6 und R5 (mit und ohne
R5) beeinflussen den virtuellen Massepunkt auf Grund der Toleranzen, so
das dieser nie genau 2.5V sein wird.
Aber der Ausgangshub des OP des TO ist bei 5V für seine Anwendung zu
niedrig. Da stimme ich Achim vollumfänglich zu.
Vielen Dank schonmal für die zahlreichen Antworten.
Ich habe auch schon über einen Instrumentverstärker nachgedacht. Ich
würde die Messung gerne möglichst genau durchführen und ein guter und
Toleranzarmer Verstärker wäre da sehr von Vorteil. Hat jemand damit
Erfahrung und könnte mir einen empfehlen?
Und ja ich weiß das der MCP3008 nur 10 Bit hat und nicht die gewünschten
16 deshalb habe ich mir dafür schon folgenden heraus gesucht:
https://www.reichelt.de/raspberry-pi-analog-digital-konverter-rpi-adc-p226847.html?&trstct=pos_0&nbc=1
Dann würde mir eigentlich nur der Instrumentverstärker fehlen. Die
Toleranzen der Messbrücke kann ich noch nicht nennen die bekomme ich
erst in den nächsten Tagen.
Klaus R. schrieb:> Solltest Du eine Störeinstrahlung durch 50 Hz Netzbrummen haben, so mußt> Du mit der Grenzfrequenz des Filters noch deutlich heruntergehen.>> Eigentlich gehen diese Erklärungen für Dich noch etwas zu weit. Es gibt> zu dem noch weitere Aspekte. Die Beschaltung 10 K und 100 nF schränkt in> Deinem Fall vor allem die Bandbreite des OPV ein. Ein Effekt ist, das> Rauschen steigt mit der Bandbreite. Da Du eigentlich nur Gleichstrom> messen willst ist die Grenzfrequenz von 159 Hz schon optimal.
Darüber muss ich noch ein wenig nachdenken. Welchen Grund genau hat das,
dass man 159Hz nimmt?
Ich werde am besten sowieso die Schaltung aufbauen und dann mit einem
Oszilloskop schauen welche Verzerrung ich im Signal habe und die dann
versuchen zu minimieren oder welcher Weg ist dafür der beste?
Phil schrieb:> Welchen Grund genau hat das,> dass man 159Hz nimmt?
Keinen. Es ist einfach leicht erreichbar. Und für diese Zwecke exakt
genug.
Du kannst auch sagen:
weil 10k und 100nF gängige Werte für Bauteile sind.
Du könntest auch 51.1Hz nehmen - weil 10k und 330nF ebenfalls gängige
Werte sind.
Etc.
Es ist letztlich ein Kompromiss aus Einschwingzeit, gewünschte
Bandbreite, Aufwand, abmessungen der Bauteile.
Okay, ja das werde ich dann mal ausprobieren.
Ich habe mir jetzt auch mal einen Instrumentverstärker angeschaut und
ich glaube das der INA128PA ausreichend für mich wäre. Es sei denn ich
habe etwas übersehen im Datenblatt
Phil schrieb:> Ich habe mir jetzt auch mal einen Instrumentverstärker angeschaut und> ich glaube das der INA128PA ausreichend für mich wäre. Es sei denn ich> habe etwas übersehen im Datenblatt
Ich hatte oben schon mal geschrieben, dass das Problem mit dem Erreichen
der Null am Ausgang bei vielen Instrumentenverstärkern genau so schlimm
(oder noch schlimmer) ist wie bei Subtrahierverstärkern mit r2r-OPVs.
Hier der Link zur zugehörigen Erklärung:
https://www.ti.com/lit/an/slyt690/slyt690.pdf?ts=1614067342679&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Ftool%252FINA-CMV-CALC
Wenn du das Tool aus diesem Link verwendest kannst du berechnen, welcher
Signalbereich für deinen Verstärker nutzbar ist. Wenn du Ref auf 0 legst
kann dein Verstärker Ausgangssignale zwischen 0,8V und 1,5V korrekt
erzeugen. Wenn dieser Bereich überschritten wird, clippt der Verstärker
in der einen Richtung hart, in der anderne Richtung bekommt er eine
stark nichtlineare Verstärkung. Beides willst du nicht wirklich.
Wenn du Ref auf 2,5V legst (zweiter Anhang) sind die Signale zwischen 1V
und 4V korrekt. Da brauchst du dann halt nur eine niederohmige Quelle,
um den Ref-Eingang des INA128 zu treiben. Dein ADC (ADS1115) müsste dann
den Verstärkerausgang differentiell zu diesem Wert am Ref-Eingang des
Verstärkers messen.
Du könntest stattdessen auch erwägen, den Verstärker ganz weg zu lassen
und die Ausgänge der Brücke direkt auf den ADS1115 zu geben (und den im
kleinsten Messbereich differentiell messen zu lassen). Der belastet
deine Quelle dann mit einer effektiven Impedanz von 710kOhm. Aber das
ist in bei deiner Brücke evtl. in einem akzeptablen Bereich. Es ist auf
jeden Fall um Größenordnungen geringer als die Belastung, die du mit
deinem ursprünglichen Entwurf eines Subtrahierverstärkers an die Brücke
angeschlossen hättest.
Achim S. schrieb:> Wenn du Ref auf 2,5V legst (zweiter Anhang) sind die Signale zwischen 1V> und 4V korrekt. Da brauchst du dann halt nur eine niederohmige Quelle,> um den Ref-Eingang des INA128 zu treiben. Dein ADC (ADS1115) müsste dann> den Verstärkerausgang differentiell zu diesem Wert am Ref-Eingang des> Verstärkers messen.
Also wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, kann ich wenn ich an
dem Uref Eingang eine Spannung von 2,5V anlege mit einer Niederohmigen
Quelle den Wertebereiche von 1V - 4V genau auslesen. Darüber bzw.
darunter wird die Verstärkung ungenau und damit nicht mehr brauchbar.
Aber wenn ich nur den Bereich zwischen 1V und 4V nutze kann ich doch
genau auslesen oder nicht? Das könnte man doch realisieren indem man die
Bibliothek dahinter so anlegt oder nicht? Sorry für die vielen
Unklarheiten habe vorher noch nicht mit Verstärker zutun gehabt.
Phil schrieb:> Aber wenn ich nur den Bereich zwischen 1V und 4V nutze kann ich doch> genau auslesen oder nicht?
ja, das geht. wobei dein ADC dann differentiell messen muss relativ zu
den 2,5V am Ref-Eingang des INA. der tatsächliche Bereich wäre also von
2,5-1=1,5V bis 2,5-4=-1,5V
Kann man alles machen. Was ich nicht verstanden habe, ist die Art des
Auftrags. Falls das ein Schüler oder Studentenprojekt ist, kann man so
rangehen. In dem Fall möchte ich noch einfügen, dass die Speisespannung
der DMS-Brücke in die Brückenausgangsspannung eingeht. Es wäre nicht
ungeschickt, wenn man diese Spannung als Referenzspannung für den ADC
heranzieht.Ratiometrisch messen.
Falls es beruflich ist, wäre die Entscheidung make or buy zu treffen.
Für eine einmalige Lösung ist der Aufwand viel zu hoch. Jedenfalls ist
ein Blick auf existierende Produkte und deren Eigenschaften keinesfalls
verkehrt, das Problem ist ja nicht erst vor ein paar Tagen aufgetreten.
Es gibt auch Produkte, die den Aufwand auf ein Minimum reduzieren, z. B.
https://www.burster.de/de/mess-pruefgeraete/messgeraete-fuer-mechanische-groessen/p/detail/9206
Ähnliches gibt es auch von anderen Herstellern.
DMS Freak schrieb:> Falls es beruflich ist, wäre die Entscheidung make or buy zu treffen.> Für eine einmalige Lösung ist der Aufwand viel zu hoch. Jedenfalls ist> ein Blick auf existierende Produkte und deren Eigenschaften keinesfalls> verkehrt, das Problem ist ja nicht erst vor ein paar Tagen aufgetreten.>> Es gibt auch Produkte, die den Aufwand auf ein Minimum reduzieren, z. B.
Ich würde gegeben falls auch einen fertigen Verstärker nehmen.
Allerdings müsste ich am Ende acht "DMS-Vollbrücken" einzeln voneinander
auswerten können. Dazu kommt noch das es relativ kompakt sein soll.
Außerdem möchte ich nicht pro Vollbrücke ein paar hundert Euro ausgeben.
Deshalb informiere ich mich darüber welche Optionen es für mich gibt die
relativ einfach umsetzbar sind, "kostengünstig" und kompakt sind.
Schaltungen zusammenlöten oder Messungen durchführen sind nicht das
Problem. Allerdings soll es auch irgendwann vernünftig und möglichst
genau funktionieren.
Also wenn es "professionell" werden soll, dann wirst du deine Zeit
sicher nicht damit verschwenden, einen passenden Verstärker für die
Messbrücke zu basteln. Da greift man sicher auf die kommerziellen
Lösungen zurück, es sei denn du mußt einen bestimmten Parameter über
alle Masse ausreizen. Bleibt die Frage, ob die Art der Messung ein
Multiplexen der Brücken auf einen Meßverstärker erlaubt oder ob du
wirklich für jede Brücke einen eigenen Meßverstärker brauchst. Ähnliche
Frage dann, was kommt nach dem Verstärker?
Gruß Rainer
Achim S. schrieb:> Ich hatte oben schon mal geschrieben, dass das Problem mit dem Erreichen> der Null am Ausgang bei vielen Instrumentenverstärkern genau so schlimm> (oder noc
Er will doch gar nicht Null am Ausgang haben, sondern Ub/2 als Mitte um
die Spannungsaenderung der Bruecke in beide Richtungen erfassen zu
koennen.
Anbei eine kleine Auswahl r2r instrument amplfier:
INA 188, 326, 327, AD 623, 8227, LTC 6800, Max 4208, 4209, ...
Phil schrieb:> Außerdem möchte ich nicht pro Vollbrücke ein paar hundert Euro ausgeben.
Musst Du auch nicht. Wenn Du die Daten hast ueber Genauigkeit, welchen
Hub die Bruecke haben wird, ist das alles nur Spekulation. Wenn die
Daten da sind, kann man erst den parallelen Trimmwiderstand zu R4
bestimmen. Waere nicht das erste mal, das so ein Sensor bereits mit
Vorverstaerker waere.
Deine Referenz muss sowieso niederohmig sein, wenn die Bruecke wirklich
nur rund 200 Ohm haette. Kann auch sein, das Du fuer alle
Referenzspannungen eine niedrigere benoetigst, oder Pulsbetrieb, weil
sonst der Sensor zu viel Abweichungen durch Eigenerweaermung haben
koennte.
Und warum nicht gleich einen Sigma-Delta Wandler mit interner
Verstaerkung? HX711 wird haeufig am Raspberry verwendet, allerdings muss
man beim Bitbanging aufpassen , nicht waehrend der Messung durch > 50 uS
high den Baustein zurueckzusetzten.
Rainer V. schrieb:> Ähnliche> Frage dann, was kommt nach dem Verstärker?
Nach dem Verstärker soll über einen AD-Wandler den ich oben schonmal
eingestellt habe das Analoge Signal umgewandelt werden und dann über
einen Raspi ausgewertet werden.
Uwe B. schrieb:> Nein, nicht per I2C und auch nicht normales SPI, sondern 25- 27> Taktimpulse, je nachdem welchen Kanal Du wandeln willst. Meist macht man> das mit GPIO Bitbanging. Man muss aber die Timing Randbedingung> beachten. Aktuelle Linux Kernel kennen das Teil aus im IIO Framework.
okay, dafür benötige ich eine genauere Erklärung.
Bis das zufriedenstellend läuft, hast du vier Wochen locker netto
verbraten. Und dann stösst du auf Probleme, die andere schon gelöst
haben.
Sag ich mal als jemand, der schon einen ganzen Stall voll Messverstärker
entwickelt hat.
DMS Freak schrieb:> Bis das zufriedenstellend läuft, hast du vier Wochen locker netto> verbraten. Und dann stösst du auf Probleme, die andere schon gelöst> haben.>> Sag ich mal als jemand, der schon einen ganzen Stall voll Messverstärker> entwickelt hat.
Und was ist dann deine Lösung zu meinem Problem? Bzw. was würdest du
empfehlen?
Ich möchte nur dringend raten, die Eigenschaften professioneller
Produkte genauer zu betrachten und vor allem die eigenen Anforderungen
an die Schaltung zu präzisieren.
Beispiel:
Welche Nullpunktsdrift des Eingangsverstärkers von z. B. 0,1 µV/K im
Verhältnis zur zu erwartenden Eingangsspannung im zu erwartenden
Temperaturbereich wird benötigt
Ist eine Thermospannungskompensation erforderlich?
Welche Eckfrequenzen? Ist das sicher oder soll das mit digitalen Filtern
noch erprobt werden.
Mittelwertbildung? Reicht das aus einem DeltaSigmal Wandleroder muss
zusätzlich gemittelt werden? Gleitend oder arithmetisch?
Welche Genauigkeiten werden erwartet?
Was ist an Störeinflüssen zu erwarten?
etc.
Wenn du das selbst baust, wie stellst du die Einhaltung deiner
Anforderungen sicher? Messmittel vorhanden?
Wie stellst du dir den Abgleich der Elektronik vor? Mit Potis oder
digital?
Ressourcen füe die Entwicklung vorhanden? Zeitabschätzung?
