Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wheatsonebrücke Signal verstärken


von Frank B. (frank501)


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Hallo,

ich habe einen Drucksensor aus einem Blutdruckmessgerät KD 2107 und will 
dessen Ausgangssignal verstärken so daß ich es mit dem AD-Wandler eines 
ATMega besser erfassen kann. Der Sensor ist intern als Wheatstonebrücke 
geschaltet und die einzelnen Widerstände haben je 5KOhm.

Spannungsversorgung ist 5V, mehr geht leider nicht.

Das letzte Mal, daß ich etwas mit Operationsverstärkern gemacht habe, 
ist schon eine Weile her, also habe ich mit dem, was ich hier habe, 
einem LM741, etwas herumprobiert, bekomme aber kein wirklich gutes 
Signal dabei heraus.

Die Signale der Messbrücke, wenn ich deren obere und untere "Ecke" an 
GND und +5V anschließe sind im Ruhezustand genau 2,5V gegen Masse, also 
tatsächlich (fast) 0V gegeneinander. Bei vollem Druck (den die Pumpe des 
Blutdruckmessgerätes liefert) habe ich eine Spannung von 2,52V an der 
rechten und 2,48V an der linken "Ecke" der Messbrücke, also am Ausgang 
0,04V.

Im Idealfall möchte ich bei Raumdruck 0V und bei maximalem Druck 
(5,8PSI/400hPa) 5V Ausgangsspannung haben, um den AD-Wandler voll 
auszunutzen.

Welche Operationsverstärker könnt ihr mir empfehlen, die mit 5V 
Spannungsversorgung arbeiten (am Liebsten rail to rail)?
Reicht ein einfacher Differenzverstärker aus oder bekomme ich den Offset 
von 50% der Versorgungsspannung nur mit einem Instrumentenverstärker 
weg?

Natürlich wäre es mir am Liebsten, eine fertige Schaltung hingeworfen zu 
bekommen, ich bin ja faul. ;-)
Aber ich bin durchaus in der Lage, mir etwas selber zu erarbeiten, wenn 
ich die richtigen Hinweise habe.
Mit so kleinen Spannungsdifferenzen habe ich eben leider überhaupt keine 
Erfahrung, daher bin ich an dieser Stelle halt etwas ratlos.

Danke fürs Lesen,

Frank

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Einge ATTinys haben schon eingebaute Differenzverstärker mit 
programmmierbarer Verstärkung. Wählt man z.B. eine 1,1V Referenz und 
eine Verstärkung des Opamps von 100, sind bereits etwa 10µV ein Digit 
des ADC.
Wenn du das nicht willst, gibt es heute dutzende von OpAmps, die mit 5V 
gut arbeiten und nahezu R2R Ausgänge haben. Mir fällt gerade 
ICL7611/7621 ein, aber nur weil es die mal billig gab und in meiner 
Kiste liegen.

Dabei spielt es auch keine Rolle, ob die beiden Eingänge schon auf 2,5V 
liegen - im Gegenteil.

von ths (Gast)


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Schau dir den LTC6915 an.

von Rüdiger B. (rbruns)


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AD Wandler für DMS (Dehnungsmessstreifen,Wägebalken).

von Wolfgang (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Dabei spielt es auch keine Rolle, ob die beiden Eingänge schon auf 2,5V
> liegen - im Gegenteil.

Um das Signal der Wheatstone-Brücke geeignet zu verstärken, ist ein 
kleiner positiver Offset sogar wünschenswert, damit man mit dem Rauschen 
der Nulllinie nicht an den Grenzen des ADC schrammt.

von Frank B. (frank501)


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Rüdiger B. schrieb:
> AD Wandler für DMS (Dehnungsmessstreifen,Wägebalken).

Ich habe die Platine des Messgerätes jetzt mal genauer untersucht und im 
Datenblatt des verwendeten OP-Amps (LM324 von Ti) eine Schaltung zur 
Auswertung von Messbrücken gefunden. Diese habe ich mit einem LM358 
nachgebaut (hatte ich noch hier) und damit brauchbare Signale bekommen.

Mein ursprünglich verwendeter 741 war wohl nicht so ganz passend für die 
Anwendung.

Nun habe ich mir probehalber eine Hand voll Platinen mit HX711 bestellt, 
um den mal auszuprobieren. Sollte das nicht funktionieren, bleibt es bei 
der Schaltung mit dem LM358.

Danke für die Antworten und die Hilfe.

Frank

: Bearbeitet durch User
von c-hater (Gast)


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Frank B. schrieb:

> Die Signale der Messbrücke, wenn ich deren obere und untere "Ecke" an
> GND und +5V anschließe sind im Ruhezustand genau 2,5V gegen Masse, also
> tatsächlich (fast) 0V gegeneinander. Bei vollem Druck (den die Pumpe des
> Blutdruckmessgerätes liefert) habe ich eine Spannung von 2,52V an der
> rechten und 2,48V an der linken "Ecke" der Messbrücke, also am Ausgang
> 0,04V.

Na da würde ich einfach einen µC mit eingebautem OV und der Fähigkeit 
zur diffentiellen Messung benutzen. Z.B.: Mega16,32,644,644P,1284P oder 
Tiny25/45/85.

Bei ersterer Familie müsste man das Signal sogar noch "beschneiden", 
damit es den Messbereich nicht überschreitet...

von P.S. (Gast)


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Frank B. schrieb:
> Nun habe ich mir probehalber eine Hand voll Platinen mit HX711 bestellt,

Der HX711 hat auch noch einen kleinen Bruder, den HX710B.

Hier ein Beispiel:
https://www.youtube.com/watch?v=NOTMb165jMU

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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c-hater schrieb:
> Na da würde ich einfach einen µC mit eingebautem OV und der Fähigkeit
> zur diffentiellen Messung benutzen

Hatte ich oben schon vorgeschlagen, wurde aber ignoriert. Dabei kann man 
übrigens den neueren ATTiny441/841 mit einbeziehen, der das ganze noch 
erweitert mit 3 stufig wählbarer Verstärkung (1x, 20x, 100x), dazu 
kommen 3 interne Referenzen. In vielen Fällen ist damit ein externer 
Analogteil komplett überflüssig.

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