Frage:
Konfigurieren des INA126-Instrumentenverstärkers für die Datenerfassung
terrace
2010-04-17 05:23:56 UTC
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Ich habe einen TI INA126 ( Datenblatt) Instrumentenverstärker, mit dem ich ein verrauschtes Signal mit niedrigem Pegel von einem gewebebasierten Widerstands-Dehnungssensor verstärken möchte.

Die Widerstandsbereiche für die Gewebesensoren variieren je nach Schnittart. Manchmal liegt der Bereich zwischen 50Ω und 100Ω. Idealerweise sind es 300Ω-600Ω. Nehmen wir zunächst den Bereich 200Ω-300Ω an.

Mit einem einfachen Spannungsteiler (R2 = 250Ω) und bei Arbeit mit 5 V erhalte ich eine Spannung Bereich von ungefähr 0,5 V von 2,27 V bis 2,77 V .

(250 / (250 + 200)) * 5 - (250 / (250 + 300)) * 5 = 0,5

Ich muss also den Gleichtakt von 2,77 V entfernen und die Differenz zum Ausgangshub des INA126 (0,8 V - 4,2 V) verstärken. P. >

Die Gleichung für den INA126 lautet:

Vo = (Vin + - Vin -) * G

G = 5+ ( 80 kΩ / Rg)

Das Einstellen der Verstärkung ist sehr einfach (ein Widerstand über Pin 1 und 8). Eine Tabelle ist im Datenblatt enthalten.

Ich habe Probleme, herauszufinden, wie ich alles einrichten soll. Ich habe es wie folgt eingerichtet:

  1. Rg (kein Widerstand für 5-fache Verstärkung)
  2. V-in (3,3 V - 5 V - 2,7 V - grnd)
  3. V + in (Sensor in)
  4. V- (grnd)
  5. Ref (grnd)
  6. Vout (Ausgabe)
  7. V + (+ 5V)
  8. Rg (kein Widerstand für 5-fache Verstärkung)
  9. ol>

    Mit dem obigen Setup und V-In, das über eine Gleichstromversorgung mit 2,2 V verbunden ist Versorgung und V + an die Arduino 5V-Versorgung angeschlossen, wird der Ausgangsbereich wie folgt:

    2,65-2,98

    Dies ist nach den Berechnungen nicht sinnvoll:

    (2,27-2,1) * 5 = 0,85
    (2,77-2,1) * 5 = 3,35

    Im Allgemeinen Der Verstärker scheint nicht das zu tun, was ich will. Was mache ich falsch?

    EDIT1: Ich habe Zugriff auf ein Gleichstromnetzteil (mit negativer Spannung). Vielleicht hilft mir das?

    EDIT2: Ich werde es noch einmal mit einer Wheatstone-Brücke und der doppelten Stromversorgung versuchen. Wenn das nicht funktioniert, bestelle ich Verstärker, die im Single-Supply-Modus weniger pingelig sind (zusammen mit etwa 1% Widerständen) und versuche es am Montag erneut.

Vier antworten:
#1
+2
aReddishGreen
2010-04-17 06:22:27 UTC
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Ich sehe keinen Grund dafür, dass dies bei den hier aufgeführten Verbindungen nicht so funktioniert, wie Sie es erwarten. Darf ich einige Debugging-Schritte vorschlagen?

1) Sehen Sie, was mit dem Ausgangsbereich passiert, wenn Sie einen großen Rg (z. B. 27 kOhm) in die Schaltung einfügen. Ändert sich die Ausgangsschwingung überhaupt? 2) Haben Sie die Eingänge überprüft, um sicherzustellen, dass sie bei angeschlossenem Verstärker den Erwartungen entsprechen? Wenn ja, wie wäre es mit einem POT mit größerem Widerstand, um Ihren Widerstandsteiler zu simulieren, nur um den Sensor aus dem Bild zu entfernen, bis die Schaltung funktioniert.3) Die vielleicht einfachste Erklärung könnte sein, dass der INA126 selbst schlecht ist. Haben Sie ein Ersatzteil, das Sie zum Testen besuchen können?

Ich habe den Verstärker nur ein paar Mal ausgetauscht und die Schaltung neu aufgebaut, und jetzt ist der Ausgang auf 4,4 V fixiert. Ich bin mir nicht sicher, was los ist und werde es weiter versuchen!
Klingt so, als ob Sie Ihren Verstärker sättigen. Wenn Sie nur 5 V am V + -Pin haben, kann Ihre Ausgangsspannung (laut Datenblatt) nur (V +) - 0,75 betragen, was 5 - 0,75 = 4,25 V bei einer Last von 25 kOhm bedeutet. Da Ihr Ausgang bei 4,4 V (über dem oben genannten Wert von 4,25) liegt, haben Sie die Operationsverstärker höchstwahrscheinlich gesättigt.
Mit einem einzigen Vorrat würde ich vorschlagen, stattdessen den INA210 zu betrachten und ihn auf die niedrige Seite zu stellen. Es hat eine CMRR, die unter 0 reicht. Ich habe es schon einmal benutzt, es ist ein ausgezeichneter kleiner Verstärker. Sie könnten wahrscheinlich auf externe Komponenten außer Ihrem Shunt-Widerstand verzichten. Und eine Bypasskappe ...
#2
+2
jluciani
2010-04-17 06:38:11 UTC
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Ich glaube nicht, dass Sie diesen Instrumentenverstärker (IA) im Einzelversorgungsmodus betreiben können. Schauen Sie sich Seite 8 des Datenblattes an (Input Common-Mode Range). Es besagt, dass die niedrige Schiene von A2 (der unterste Verstärker im Diff-Verstärker)

VO2 = 1,25 * VIN- + (VIN + - VIN-) * 10K / RG

ist für Ihr Setup wäre VO2 = 1,25 * 2,1 + 0 = 2,625

2,625 ist im Wesentlichen der niedrige Wert, den Sie in Ihrem Experiment erhalten. Die Spannungsdifferenz ist aufgrund der Spannungsbegrenzung von A2 ungültig.

Sie benötigen einen Einzelversorgungsinstrumentenverstärker (und vorzugsweise einen Rail-to-Rail-IA). Einige meiner Favoriten sind AD623 und AD8235. Ich bin sicher, dass TI (BB Division), Linear Tech oder ADI eine Reihe weiterer Optionen haben werden.

[EDIT] Ich habe möglicherweise zu früh über die Single gesprochen Versorgungsbetrieb. Schauen Sie sich Seite 9 an. Möglicherweise können Sie den Referenzstift nach oben vorspannen, um die Ausgangsspannung A2 auszugleichen. Leider sieht das gezeigte Beispiel etwas anders aus als ein Arduino ADC. [/ EDIT]

Bedeutet "Einzelversorgungsmodus", dass es mit einer einzigen Stromversorgung betrieben werden kann? Was ist mit dieser Zeile auf Seite 8: "Der INA126 / 2126 kann mit einem einzigen Netzteil betrieben werden, wobei der Gleichtakt-Eingangsbereich, der Ausgangsspannungshub beider Operationsverstärker und die an den Ref-Anschluss angelegte Spannung sorgfältig zu beachten sind."?
Das Ersetzen von V + und V- durch 5 V von einem separaten Netzteil hat die Dinge ein wenig verändert. Jetzt ist mein Ausgabebereich 0,26-0,92! Das Ändern des Verstärkungswiderstands hat keine Auswirkung auf den Ausgangsbereich.
"Einzelversorgungsmodus" bedeutet eine Versorgungsspannung. Für die meisten Anwendungen würde V + an eine positive Spannung und V- an GND angeschlossen. Nachdem ich die Antwort geschrieben hatte, sah ich diese Notiz (und die Schaltung auf Seite 9). Ich habe die Spezifikation nicht im Detail durchgearbeitet, aber das Anlegen einer Referenzspannung an Vref könnte funktionieren. Vielleicht möchten Sie sehen, ob es eine App gibt, die die Gleichungen enthält, andernfalls könnten Sie die Gleichungen selbst ableiten. Alle Komponentenwerte werden im internen Schaltplan angezeigt.
Wenn Sie mit dem Gleichtaktbereich vorsichtig umgegangen sind, werden Sie im Anwendungshinweis zum Einzelversorgungs-Setup feststellen, dass die Eingangsanschlüsse auf 2,5 V und einen niedrigen Differenzbereich vorgespannt sind, der vermutlich unter dem Sättigungspunkt von 2,65 V liegt. Wenn Sie eine Wheatstone-Brücke verwenden, müssen Sie eine Spannung an Vref anlegen, da die Differenz jetzt negativ sein kann, je nachdem, welchen Gleichgewichtspunkt Sie in der Brücke wählen.
Das wird komplizierter als ich erwartet hatte. Was wäre Ihrer Meinung nach die einfachste Lösung?
Ich habe einige OP27, die ich stattdessen verwenden kann ... Glaubst du, ich könnte mit einem einfachen Differentialverstärker-Setup davonkommen?
Der AD623;) Siehe http://tinyurl.com/y3sj6kz
Vielleicht. Dies hängt von der Genauigkeit ab, die Sie benötigen, wie viel Rauschen usw. Mit einem Instrumentenverstärker sind Sie viel besser dran. Eine Folgenabschätzung wurde entwickelt, um genau die Funktion auszuführen, die Sie benötigen.
Wenn Digikey nur samstags verschickt wird!
Ich kann nicht scheinen, dass der INA126 auch mit der Gleichstromversorgung funktioniert, also versuche ich ein OP27 in einer Differentialkonfiguration.
Haben Sie versucht, den Referenzstift auf 2,1 V vorzuspannen?
Ja, habe ich. Ich habe fast jede Konfiguration ausprobiert, die mir einfiel, und das Ergebnis war immer ein kleinerer Bereich.
Noch ein Kommentar zu dieser sehr langen Kette. Haben Sie versucht, eine positive und eine negative Spannung zu erzeugen? Dies ist viel einfacher, als die Verstärker vorzuspannen. V + wäre also 5 V und V- wäre -5 V, wobei Pin 5 (ref) 0 V in Bezug auf V + und V- ist.
er muss den Ausgang sowieso vorspannen. Der ADC, den er verwendet, akzeptiert nur 0-5Vish.
In Bezug auf andere Instrumentenverstärker zum Ausprobieren bin ich ein großer Fan des TI INA333 für Einzelversorgungsanwendungen bei oder unter 5 V. Ich benutze sie oft in meinem Job und sie haben mir nie solche Kopfschmerzen bereitet.
#3
+2
Mark
2010-04-17 06:39:12 UTC
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Ich würde eine Leiter so bauen, dass Sie die gewünschte Spannungsdifferenz über einen Widerstand erhalten.

So:

alt text http: // www.kegs-tapped.com/images/opamp.jpg

R1 ist der variable Widerstand Ihres Sensors.

R2 + R3 wird für den gewünschten Wert ausgewählt Der Strompegel

R2 wird ausgewählt, um den gewünschten Spannungsabfall basierend auf dem gerade definierten Strombereich zu erzeugen.

Vref kann an eine vom ADC gelieferte Spannungsreferenz gebunden werden (gepuffert mit einem Operationsverstärker) oder an Masse gebunden. Beachten Sie, dass Vref den DC-Offset des Verstärkerausgangs so einstellt, dass sichergestellt wird, dass der Ausgang in dem Bereich liegt, den der ADC verarbeiten kann.

Danke Mark. Schlagen Sie vor, dass ich den INA126 weiterhin verwende oder ihn durch einen Allzweck-Operationsverstärker ersetze?
Ich sehe keinen Grund, diesen IC nicht zu verwenden. Sie können auch in eine Wheatstone-Brücke schauen, im Gegensatz zu dem, was ich gepostet habe. Sie funktioniert möglicherweise besser in Ihrer Anwendung.
Ich werde die Wheatstone-Brücke unterstützen. Sie erhalten eine schöne, einfach zu verwendende Differenzspannung zum Messen, wodurch die Verstärkerschaltung einfach zu gestalten sein sollte.
Ok, danke für den Vorschlag. Ich werde es versuchen. Sind Präzisionswiderstände ein Muss?
Idealerweise möchten Sie angepasste Widerstände, aber da Sie eine Menge Stofffaltung empirisch an einen Spannungswert anpassen müssen, um diese Beziehung in der uC herzustellen und am Gleichgewichtspunkt zu sein, ist es oft unwahrscheinlich, dass dies kritisch ist. Ich benutze sowieso immer 1% Widerstände, außer bei sehr langsamen Werten, bei denen sie teuer sind.
#4
+2
Richard
2012-09-03 16:29:31 UTC
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Ich hatte kein Glück mit dem INA126P.

Sie funktionieren nie. Insbesondere bei Einzelversorgung.

Wenn Sie die Schaltung genau wie im Datenblatt herstellen, 5-V-Stromversorgung1. 2 V Offset. Mit einer Widerstandsbrücke von 2,5 V an jedem Eingang.

Die Eingänge klemmen die Spannung auf 0,9 V. Finden Sie einen funktionierenden Instrumentenverstärker mit einer Versorgung.

Ich habe Probleme zu glauben, dass ein TI-Teil grundsätzlich kaputt sein würde.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 2.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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