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Kai Schneider

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Kai Schneider

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Beitrag 6904938 , Prüfstand richtig Einstellen bzw INA125 [Alter Beitrag10. November 2008 um 21:16]

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Hallo Ihr,

ich bin mit der Arbeit am "Low Budget Prüfstand" ein bischen weiter gekommen. Jetzt bin ich soweit, dass ich schon mal ein paar Messwerte bekomme.

Aber jetzt stelle ich mal eine ganz dumme Frage:
-prolog-
Ich habe eine Wägezelle (ist von Soemer) an einen INA125 geschaltet. Die Grundspannungsversorgung kommt von der Hauptplatine und beträgt 5V. Die Spannungs für die Wägezelle wurde an Pin16 des INA angeschlossen. Als Widerstand habe ich ein 1kOhm Spindelpoti genommen.

Wenn ich jetzt am Widerstand drehe geht die Spannung die ich am uC Messe nach unten und liegt minimal bei 0.05V. Jetzt tippe ich nur ganz leicht an die Wägezelle und erhalte einen schönen Ausschlag der schon fast an +5V reicht. Ich habe das mal mit einer Wasserflasche getestet und da lag ich auch so bei 4.5V. Da die Wägezelle bis 20 kg messen so, kann ich damit ja wohl nicht mehr als ca. 1,2kg messen.

So jetzt drehen wir mal den Poti in die andere Richtung: Jetzt steigt die Spannung und ich kann sie bis fast 2V hochdrehen. Wenn ich jetzt drücke dann erhalte ich nicht mehr so einen starken Ausschlag. Wenn mal richtig drauf drücke schaffe ich so bis 3.5V.

Jetzt möchte ich aber gerne von 0-5V Messen, aber so das die Wägezelle von 0-20kg arbeitet. Habe ich da etwas flasch verschaltet, oder ist das so mit einem OpAmp?!

Gruss Kai

MfG Kai Schneider

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Reinhard

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Reinhard

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Beitrag 6904946 [Alter Beitrag10. November 2008 um 22:24]

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Hallo Kai,

es gibt insgesamt 2 "Schrauben" an denen du Drehen musst um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Verstärkung und Offset. Theoretisch kann man sich das alles ausrechnen (dazu fehlen mir aber ein paar Werte), in der Praxis geht das aber ganz einfach nach folgenden Verfahren.

Zuerst stellst du die passende Verstärkung ein. In deinem Fall bedeutet das, dass du so lange an deinem Poti (so wie ich dich verstanden habe entspricht das Rg im Schaltplan) bis du eben auf deine 0,4V/kg (eigentlich 0,4V/kp) kommst. Danach musst du deinen Offset kompensieren, indem du an den Pin IAref eine entsprechend große, entgegengesetzte Spannung anlegst. In deinem Fall ist das ein Wert irgendwo zwischen -0,05V und -2V.

Um wirklich den ganzen Bereich von 0-5V auszunutzen brauchst du deshalb eine zusätzliche negative Spannungsversorgung für den Offset. Das reicht aber noch nicht, sondern deine Spannungsversorgung muss generell einen weiteren Bereich als 0-5V abdecken, z.B. +-10V. Das hat einen einfachen Grund. Der INA125 ist nämlich nicht Rail-to-Rail fähig. D.h. er ist nicht in der Lage Spannungen in "der Nähe" der Rail (die Versorgungsspannung) darzustellen. Wenn er z.B. mit 0V und 5V betrieben wird, kann er im schlechtesten Fall (laut Spezifikation) nur Spannungen von 1-3,3V liefern, da der Hersteller nur den Bereich von V(-) +1V bis V(+) -1,7V zusichert. Du brauchst also mindestens eine negative Versorgungsspannung < -1V und eine positive Versorgungsspannung > 6,7V.
In der Praxis sieht man bei solchen Problemstellungen oft symmetrische Versorgungsspannungen von +-12V oder +-15V, aber das kannst du dir nach deinen persönlichen Vorlieben aussuchen (es muss nicht unbedingt symmetrisch sein).

Der Strom der durch IAref fließt ist abhängig von der jeweiligen Ausgangsspannung. Deshalb sollte man eine hinreichend stabile Referenz haben (z.B. gepuffert mit OPV). Wenn die Referenz durch einen Spannungsteiler erzeugt wird kann man alternativ den Effekt auch berücksichtigen und einfach die Verstärkung ein wenig anpassen, da in diesem Fall das Verhalten linear ist.

Gruß
Reinhard

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CharlyMai

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Beitrag 6904957 [Alter Beitrag11. November 2008 um 08:33]

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Ein Inverter für den Ausgang (oder das Bereitstellen) einer Negativen Ausgangsspannung aus einer normalen Versogungsspannung wäre der 7660.

Der 7660 arbeitet mit 2 Kondensatoren (Datenblatt!!) und wird vielfach verwendet um für Op-Amps eine Negative Spannung (bis -10V) bei VCC max. 10V zu erzugen.

Erhältlich ist er 7660 (Google hilft) als DIL oder SMD Version.

Grüße
Pierre

Geändert von CharlyMai am 11. November 2008 um 08:34


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Neil

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Beitrag 6904961 [Alter Beitrag11. November 2008 um 09:17]

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Hi,

ich nutze den INA125 auch und habe schon ein bißchen mit symetrischer Versorgungsspannung herum probiert. Ich meine im Datenblatt steht der Grund für das ganez Verhalten.
Der INA125 liefert eine intern erzeugte Referenzspannung. Die Versorgungsspannung sollte immer 1,25V höher liegen als die genutzte interne Referenz. Diese Spannung ist stabilisiert bis zu einer bestimmten Leistung sollte aber für eine DMs Messbrücke auf alle Fälle reichen.
Im Datenblatt ist weiterhin eine Formel und eine Tabelle angegeben für den Gain Widerstand.
Das mit dem Offest ist etwas tricki. Ich meine mich zu erinnern das bei einer einfachen asymtrischen Versorgungsspannung der Nullpunkt des Ausgangsignals (also unbelastete Wägezelle) irgendwo zwischen GND und Versorgungsspannung liegt.
Im Schaltplan ist ein Widerstand eingezeichnet mit dem man den Bezugspunkt verändern kann für das Ausgangssignal. Ich habe damals auch zusätzlich am Ausgang einen Widerstand als Last angeschlossen um das Signal zu belasten. Danach hat alles sehr gut funktioniert.
Anbei mal das Datenblatt von dem INA125 als Diskussionsgrundlage.

Gruß

Neil
Anhang: ina125_bb.pdf

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Kai Schneider

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Kai Schneider

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Beitrag 6904962 , Spannungsversorgung [Alter Beitrag11. November 2008 um 09:45]

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Danke Ihr beiden,(ähh drei)

jetzt habe ich wieder was zum lesen und damit ist das Wochenende gerettet:-)

@Neil: Wir sollten mal über Skype miteinander telefonieren!

Mit bestem dank,
Kai

Geändert von Kai Schneider am 11. November 2008 um 10:42


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Beitrag 6909925 [Alter Beitrag18. November 2008 um 14:17]

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Hi,

ich habe gerade mal die Schaltung mit dem INA125 und dem 7660 nachgebaut. Das funktioniert soweit.
Ich habe als Speisespannung 9V genommen. Da der 7660 max 10V ab kann, habe ich mir gedacht, das es evtl. witzig ist das ganze für ein 9V Block auszulegen. An dem 7660 einfach die beiden Kondensatoren angeklemmt und direkt -9V bekommen. Also weiter zu der INA Schaltung.
Die habe ich so zusammengestöpselt wie auf dem Deckblatt der Dokumentation. Aber vorsicht. Man muss zwei Dinge beachten.
1. Da mit 9V gespeist wird gehen die internen 10V Speisespannung für die Brücke nicht mehr. Also nicht die 10V verdrahtet sondern nur die 5V.
2. Die Verstärkung so eingestellt das bei 2mV/V 5V raus kommen sollen. Habe ich 24 Ohm ausgerechnet was sich nachher als falsch heraus gestellt hat. Wenn ich 2mV/V mit 5V Speise kommen 10mV raus und nicht 2mV. Also muss die Verstärkung eingestellt werden auf 10mV zu 5V. Das sind dann 121 Ohm.

So das ganze angeworfen und wie es kommen muss, es funktioniert nicht. Ich hatte da schon jemanden in Verdacht gehabt. Pin 2 "schlafe nicht" soll auf GND gezogen werden wenn der INA schlafen soll. Richtiger wäre gewesen das Pin 2 auf V+ gezogen werden muss wenn er wach sein soll. Offen lassen läst ihn schlafen. der Hinweis dazu findet man an einer recht abgelegenen Ecke.
Danach hat alles wunderbar funktioniert. Aufwand ca. eine halbe Stunde mit Fehlersuche.

Gruß

Neil

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Beitrag 6909926 [Alter Beitrag18. November 2008 um 15:08]

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Sleep hat doch im Datenblatt einen "Strich" über dem Wort, von daher weiss man doch, das es sich um einen "LOW ACTIVE" Eingang handelt ...

Gerade im Bereich Messtechnik sollte man eh keine Pins "floaten" (sprich offen) lassen ... Da können sonst die seltsamsten Phänomäne entstehen, die mal da sind, oder auch mal nicht. Ausnahmen stehen dann natürlich wieder im Datenblatt oder erklären soch von alleine (Wie die anderen Vref Ausgänge vom INA).

Greetz
Charly

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Beitrag 6909927 [Alter Beitrag18. November 2008 um 15:37]

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Zitat:
Sleep hat doch im Datenblatt einen "Strich" über dem Wort, von daher weiss man doch, das es sich um einen "LOW ACTIVE" Eingang handelt ...



Nun wenn wir schon ran gehen mit Logik fg , so steht im Datenblatt das /sleep auf GND schlafen bedeutet. Das alles negieren ergibt dann das alles andere als GND zum erwecken führen sollte.
Okay, genug dumm geschwätzt. Werde demnächst den Rat befolgen und alle möglichen Funktionen/ Eingänge definieren.

Ich habe noch eine Frage zu der Genauikeit von Spannungen. Ich habe ein Multimeter in der <100€ Klasse. Das zeigt bei der 5V Referenzspannung des INA125 4,99V an. Wem kann ich da mehr vertrauen, dem INA oder dem Multimeter?
Es wird ja immer wieder dazu geraten doch ein altes PC Netzteil zu nehmen um an stabile 5V zu kommen. Die messe ich aber meist mit 4,95V.
Es geht mir eigentlich darum, das ich mal die ganze Messkette durchrechnen möchte. Auf dem Datenblatt des Biegebalken sind es auch nicht genau 2mV/V sondern etwas knapp daneben. Das kann ich mit meinen Mitteln nicht mehr messen. Kann ich doch aber die ganze Kette nachrechnen und so den Widerstand für die Verstärkung einstellen das tatsächlich am Ende 5V raus kommen. Bis jetzt habe ich es immer so gemacht das ich in der Software nachträglich solange herum justiere bis die Anzeige bei z.B. 5kgf Last tatsächlich 5kgf anzeigt. Was dann zwischendurch raus kam interessiert mich nicht. War jetzt nur aktuell bei der Fehlersuche.

Gruß

Neil

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Reinhard

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Beitrag 6909932 [Alter Beitrag18. November 2008 um 20:32]

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Hi,

die Referenzspannung des INA125 ist auf +/-0,5% genau. Dein Multimeter ist vermutlich auch nicht genauer (siehe Handbuch). Die von dir beobachtete Abweichung ist deutlich geringer. Du kannst also nur annehmen dass das Ding spezifikationsgemäß arbeitet. Wenn du es an dieser Stelle genauer wissen willst bleibt dir nur der Griff zu teurer Messtechnik (oder einer entsprechend genauen Referenz).

Nachtrag: PC Netzgeräte sind für digitale Anwendungen gedacht. Da ist es für die Funktion oft völlig unerheblich ob die 10% daneben liegen oder nicht.

Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 18. November 2008 um 20:34


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