Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Instrumentenverstärker Drucksensor


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von Stefan A. (ripper121)


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Hi,
ich suche ein Instrumentenverstärker für ein Drucksensor.
Der Drucksensor gibt mir 0-2mV (meist aber nur 0-0.5mV) aus und muss 
1000x pro Sekunde gemessen werden.
Der Instrumentenverstärker soll dann via ADC ausgelesen werden, also ein 
wert zwischen 0-3.3V ausgeben.

Wäre da der INA125 geeignet oder gibt es das bessere Kandidaten?

Lg Stefan

: Verschoben durch Moderator
von H. H. (Gast)


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Stefan A. schrieb:
> ein Drucksensor.

Erzähl ruhig welcher.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Welcher Druck aendert sich 1000x pro Sekunde?

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Andreas B. schrieb:
> Welcher Druck aendert sich 1000x pro Sekunde?

Schalldruck, 1kHz...

von Stefan A. (ripper121)


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Es soll der Druck bei einem Schuss von einer Waffe gemessen werden.
Die ganze Kurve im Bild spielt sich innerhalb 1ms ab.

Dazu wird ein Dehnmessstreifen auf den Lauf geklebt nahe des 
Patronenlagers.

von Vorname N. (mcu32)


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Stefan A. schrieb:
> Dazu wird ein Dehnmessstreifen auf den Lauf geklebt nahe des
> Patronenlagers.

Das ist ja aber nun kein Druck sondern eine Kraft die du da messen 
willst.

von Udo S. (urschmitt)


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Andreas B. schrieb:
> Welcher Druck aendert sich 1000x pro Sekunde?

So exotisch ist das nicht.
z.B. Druckmessung im Brennraum einer Verbrenners.

Oder was der TO gerade geschrieben hat.

von Stefan A. (ripper121)


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H. H. schrieb:
> Stefan A. schrieb:
>> ein Drucksensor.
>
> Erzähl ruhig welcher.

1-CDY41-6/350ZE

von H. H. (Gast)


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Stefan A. schrieb:
> 1-CDY41-6/350ZE

Also schon mal kein Drucksensor, sondern ein Dehnungsmessstreifen.

Und da du wohl mit AC-Kopplung auskommen wirst, ist ein 
Instrumentenverstärker gar nicht nötig.

von Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)


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Der INA125 ist nicht ideal. Du hast 2mV Signal und möchtest auf etwa 2V 
für den ADC kommen. Also Verstärkung 1000. Da hat der INA125 schon mal 
zuwenig Bandbreite. Da dein Signal recht dynamisch ist, wäre zu 
überlegen ob man nicht einen AC Verstärker nimmt.

von H. H. (Gast)


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Was steht eigentlich an Stromversorgung zur Verfügung?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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https://www.hbm.com/en/4550/pre-wired-strain-gauges-fast-safe-and-convenient/?product_type_no=Prewired%20Strain%20Gauges
gut versteckt, erst wenn man "DY Strain Gauges with 2 Parallel Measuring 
Grids" aufklappt kommt der Typ.

von Stefan A. (ripper121)


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Hab noch den AD8421 gefunden welcher granz gut ausieht.

Wird dann denke auf die Kombi raus laufen.
ESP32 TPS65133 AD8421 AD7980

von Stefan A. (ripper121)


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H. H. schrieb:
> Was steht eigentlich an Stromversorgung zur Verfügung?

Der TPS65133 welcher via USB Versorgt wird.

von H. H. (Gast)


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Ich seh schon, da ist keine Hilfe möglich.

von Rainer W. (rawi)


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Stefan A. schrieb:
> Der Drucksensor gibt mir 0-2mV (meist aber nur 0-0.5mV) aus und muss
> 1000x pro Sekunde gemessen werden.

Dann wäre es wohl gut, erstmal das Analogsignal vernünftig zu 
verstärken, bevor sich da irgendein Mikrocontroller mit beschäftigt. Die 
Bandbreite dieses Analogverstärkers wäre dann ein Kompromiss aus 
ausreichend großer Bandbreite zur Verstärkung eines möglich 
unverfälschten Signals und einer Begrenzung der Bandbreite zu 
Reduzierung des unvermeidlichen Rauschanteils.

von Re D. (re_d228)


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Christoph db1uq K. schrieb:
> 
https://www.hbm.com/en/4550/pre-wired-strain-gauges-fast-safe-and-convenient/?product_type_no=Prewired%20Strain%20Gauges
> gut versteckt, erst wenn man "DY Strain Gauges with 2 Parallel Measuring
> Grids" aufklappt kommt der Typ.

Auf den Seiten von HBM kann man auch nachlesen wie man DMS richtig 
auswertet und misst. Stichworte sind Wheatstoneschen Brückenschaltung, 
Trägerfrequenzverfahren und 6-Leiter-Technik.
Bis du im Selbstbau an die Qualität und Zuverlässigkeit eines 
HBM-Verstärkers rankommst, vergehen Monate. Bei ein paar 1000 € für 
einen Verstärker und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die in 
jedem 2. Unilabor zu finden sind, die klare Empfehlung borgen oder 
kaufen!

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der oben genannte AD8421 hat eine Kleinsignalbandbreite bei 1000-facher 
Verstärkung von 200kHz (Datenblatt S.4(31)),
Settling time 5µs, die Slew Rate ist nur bis 100-fach angegeben, 35V/µs
Reicht das für 1kHz Samplerate?

von H. H. (Gast)


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Erst mal für ausreichend Versorgungsspannung sorgen...

von Jörg E. (joedd)


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Stefan A. schrieb:
> Der Drucksensor gibt mir 0-2mV (meist aber nur 0-0.5mV) aus

Mit welcher Beschaltung gibt ein DMS 0 - 2 mV aus?
Dieser DMS besteht zunächst nur aus 2 350 Ohm Widerständen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Wolfgang R. schrieb:
> Andreas B. schrieb:
>> Welcher Druck aendert sich 1000x pro Sekunde?
> Schalldruck, 1kHz...
Der ändert sich dann aber 2000x pro Sekunde, in jeder Periode 2x...  ;-)

Stefan A. schrieb:
> via USB Versorgt
Und du willst da etwas im uV Bereich brauchbar verstärken? Wie das?

Stefan A. schrieb:
> Die ganze Kurve im Bild spielt sich innerhalb 1ms ab.
Dann solltest du das Signal mit mindestens 20kHz abtasten, um halbwegs 
den tatsächlichen Verlauf zu bekommen. Du brauchst also eine stattliche 
analoge Bandbreite.

: Bearbeitet durch Moderator
von Andreas B. (bitverdreher)


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Wolfgang R. schrieb:
> Schalldruck, 1kHz...

Dafür gibt es Mikrophone.

Udo S. schrieb:
> So exotisch ist das nicht.
> z.B. Druckmessung im Brennraum einer Verbrenners.

Das war das erste woran ich auch dachte. Allerdings wollte ich erst mal 
wissen was das Ganze überhaupt soll.
Und siehe da, plötzlich sind es Dehnungsmeßstreifen. ;-)

Jörg E. schrieb:
> Mit welcher Beschaltung gibt ein DMS 0 - 2 mV aus?
> Dieser DMS besteht zunächst nur aus 2 350 Ohm Widerständen.

Da würde ich auch erstmal mit anfangen. Das Ganze sieht für mich recht 
unausgegoren aus.

von Wollvieh W. (wollvieh)


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Re D. schrieb:

> Auf den Seiten von HBM kann man auch nachlesen wie man DMS richtig
> auswertet und misst. Stichworte sind Wheatstoneschen Brückenschaltung,
> Trägerfrequenzverfahren und 6-Leiter-Technik.
> Bis du im Selbstbau an die Qualität und Zuverlässigkeit eines
> HBM-Verstärkers rankommst, vergehen Monate. Bei ein paar 1000 € für
> einen Verstärker und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die in
> jedem 2. Unilabor zu finden sind, die klare Empfehlung borgen oder
> kaufen!

Solche Verstärker gibt es doch auch von Brüll & Knüll. :) (Bruel und 
Kjaer)

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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> gibt es doch auch von Brüll & Knüll. :) (Bruel und Kjaer)
Brüll & Klirr

kein Wunder:
https://www.hbkworld.com/en/about/our-history
2019 HBK – Hottinger Brüel & Kjær is founded

von Walter T. (nicolas)


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Meines begrenzten Wissens nach sind DMS-Verstärker deshalb nicht 
einfach, weil Drift- und Temperaturstabiliät eine große Rolle spielen. 
Beim Anwendungsfall des TO ist das aber eher nicht so.

von Mi N. (msx)


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Vorname N. schrieb:
> Stefan A. schrieb:
>> Dazu wird ein Dehnmessstreifen auf den Lauf geklebt nahe des
>> Patronenlagers.
>
> Das ist ja aber nun kein Druck sondern eine Kraft die du da messen
> willst.

Darum können auch Küchenwaagen mit DMS nicht funktionieren. Die messen 
ja nur Kraft und nicht das Gewicht :-(

Walter T. schrieb:
> Meines begrenzten Wissens nach sind DMS-Verstärker deshalb nicht
> einfach, weil Drift- und Temperaturstabiliät eine große Rolle spielen.
> Beim Anwendungsfall des TO ist das aber eher nicht so.

Bei den schnellen Signalen (gemäß Abbildung mit unbekannter x-Achse) ist 
ein mehrstufiger AC-Verstärker wohl die einfachste Lösung.

Für 1 kHz Abtastrate von DMS hatte ich den AD820 verwendet. 
Brückenspannung war 5 V.

von Stefan A. (ripper121)


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Mi N. schrieb:
> Für 1 kHz Abtastrate von DMS hatte ich den AD820 verwendet.
> Brückenspannung war 5 V.

Also 2x AD820 hintereinander schalten?

von Mi N. (msx)


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Der AD820 ist ein Instrumentenverstärker für DC -> x kHz, der nicht 
besser klingt, wenn man einen 2. dahinterschaltet.

Für AC-Verstärkung nimmt man andere, schnelle OPVs. Im Hinterkopf habe 
ich nur den LF357; es gibt bessere Typen für unipolaren 5 V Betrieb.

von Jens G. (jensig)


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Mi N. schrieb:
> Darum können auch Küchenwaagen mit DMS nicht funktionieren. Die messen
> ja nur Kraft und nicht das Gewicht :-(

Seit wann denn das?

  Kraft = Gewicht != Masse

du meintest wohl letzteres ...

von Re D. (re_d228)


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Jens G. schrieb:
> Kraft = Gewicht

Das ist so nicht richtig, Gewicht ist nur eine Teilmenge von Kraft. 
Konkret ist das Gewicht die Kraft auf einen massebehafteten Körper in 
einem Schwerfeld.
Und Küchenwaagen mit DMS funktionieren auf der ISS tatsächlich nicht!

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Re D. schrieb:
> Das ist so nicht richtig, Gewicht ist nur eine Teilmenge von Kraft.
> Konkret ist das Gewicht die Kraft auf einen massebehafteten Körper in
> einem Schwerfeld.

Was heist denn Teilmenge?
Auf dem Mond mißt die Waage nur ein sechstel der hiesigen Kraft, damit 
auch Gewicht. Die Masse ist trotzdem dieselbe.

von Re D. (re_d228)


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Jens G. schrieb:
> Was heist denn Teilmenge?

Teilmenge ist ein Begriff der Mengenlehre. Mit dem Mond hat das nix zu 
tun.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Re D. schrieb:
> Jens G. schrieb:
>> Was heist denn Teilmenge?
>
> Teilmenge ist ein Begriff der Mengenlehre. Mit dem Mond hat das nix zu
> tun.

Doch, er ist auch eine Teilmenge des Universums ...

von Mi N. (msx)


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Jens G. schrieb:
> du meintest wohl letzteres ...

Ich meine, daß DMS - wie der Name schon sagt - keine Kraft messen :-)

von Rainer W. (rawi)


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Re D. schrieb:
> Das ist so nicht richtig, Gewicht ist nur eine Teilmenge von Kraft.

Gewicht passt da überhaupt nicht rein. So etwas ist im SI nicht einmal 
vorgesehen. Oder welche Einheit und welche Messvorschrift steht 
dahinter?

Entweder es geht um Gewichtskraft, also die Kraft im Schwerefeld, oder 
um die Masse.

Mi N. schrieb:
> Ich meine, daß DMS - wie der Name schon sagt - keine Kraft messen :-)

Genau - ein DMS misst überhaupt nichts. Der ändert nur seinen 
Widerstand, wenn er durch eine Kraft belastet wird.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Der DMS liefert ein Maß für eine Längenänderung des Gegenstands, auf dem 
er aufgeklebt ist. Die hängt irgendwie mit der Elastizität des 
Gegenstands zusammen, wenn eine Kraft auf ihn einwirkt.

von Stefan A. (ripper121)


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Hab bisschen mit LTSpice rum gespielt und sieht eig. ganz gut aus.

von Christoph S. (mr9000)


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AD7730, MCP356X, TI hat garantiert auch sowas im Angebot, es gibt 
dedizierte ADCs für DMS-Brückenschaltungen. Da kann die Verstärkung frei 
gewählt werden und direkt digital ausgelesen werden.

von Stefan A. (ripper121)


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Christoph S. schrieb:
> AD7730, MCP356X, TI hat garantiert auch sowas im Angebot, es gibt
> dedizierte ADCs für DMS-Brückenschaltungen. Da kann die Verstärkung frei
> gewählt werden und direkt digital ausgelesen werden.

Ja nur bei den ADCs direkt für DMS kann man keine 100kSPS machen.

von Jörg E. (joedd)


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Stefan A. schrieb:
> Ja nur bei den ADCs direkt für DMS kann man keine 100kSPS machen.

Warum nicht einen industriellen DMS-Messverstärker für die analoge 
Signalaufbereitung?
Z.B. mit 10 kHz Grenzfrequenz:
https://www.me-systeme.de/shop/de/elektronik/gsv-1/gsv-1a/gsv-1a-010-10khz-2

Die Ausgangsspannung kann dann mit jedem ADU weiterverarbeitet werden, 
der schnell genug und zur weiteren Verarbeitung geeignet ist, evtl. auch 
direkt vom ADU des Controllers.

von Bruno V. (bruno_v)


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@TO: in Deinem Fall ist kein instrumentenverstärker notwendig, es reicht 
ein schneller OP als Differenz erstärker. Langzeitstabilität des 
Nullpunkts, Erwärmung durch die Messung. absolute Genauigkeit etc. 
spielen keine Rolle.

Erweitert die Möglichkeiten.

Viel schwieriger ist sicherlich die applizierung des DMS um das zu 
messen, was ihr eigentlich messen wollt

von H. H. (Gast)


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Bruno V. schrieb:
> @TO: in Deinem Fall ist kein instrumentenverstärker notwendig, es reicht
> ein schneller OP als Differenz erstärker.

Das hat man ihm schon oft genug gesagt. Er will nicht hören, dass er auf 
dem Holzweg ist.

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