3 telli bir yük hücresi / gerinim ölçer ve bir amplifikatör nasıl bağlanır?

Şuna benzeyen 3 telli bir yük sensörü var:

Ağırlıktaki değişiklikleri tespit etmek için onu Arduino'ma bağlamaya çalışıyorum. Anladığım kadarıyla, voltajdaki değişiklikler o kadar küçük ki, Arduino voltajı yükseltmeden değişiklikleri tespit edemiyor. Yani bir satın 8-pin LM741CN Op-Amp at Radio Shack o bakışlar şey bu:

Her şeyi nasıl bağlayacağımı gösteren bu videoyu buldum . Ancak, şemayı ve neden sadece bir yerine iki yük sensörü kullandıklarını anlayamıyorum. Dirençlerden de bahsediyorlar ama neden onları kullandıklarından (ve neden seçtikleri boyutlardan) veya onları koymak için devrede emin değilim.

Birisi voltajdaki değişiklikleri tespit etmek için bu şeyi nasıl bağlayacağımı öğrenmeme yardımcı olabilir mi? Ayrıca, bu sensörlerden sadece birini kullanarak bunu yapmanın bir yolu var mı? Şimdiye kadar yaptığım şey bu:

Amfide ayrıca anlamadığım bazı pinler var: Ofset null, NC. Bu pimler ne için? Onları mı kullanmalıyım?

Güncelleme: Şimdi bir Enstrümantasyon Amplifikatörü ( AD623 ) ile çalışıyorum. Artık oynadığım 4 telli bir yük sensörünüz var. Hala işe yaramadı, ama 3 telli yük sensörüne geçmeden önce bunu anlamaya çalışacağımı düşündüm.

Gerinim ölçer değişken bir dirençtir, bu nedenle ilk fikriniz varyasyonları voltajda bir değişiklik olarak tespit etmek için ikinci, sabit bir dirençle bir direnç bölücü inşa etmek olabilir.
Ne yazık ki gerinim ölçerler, direnç uygulandıklarında ağırlığı çok az değişen çok duyarsız değişken dirençlerdir. Bir direnç bölücü, değişiklikleri algılayacak kadar hassas değildir. Yani başka bir yaklaşıma ihtiyacımız var.
Bir Wheatstone köprüsü çözümdür.

R2 ile birlikte gerinim ölçer hala bir direnç bölücü oluşturur, peki bu nasıl farklıdır? Tüm dirençlerin gerinim göstergesinin dinlenme halindeki direncine eşit aynı değere sahip olduğunu varsayalım. Daha sonra voltaj ölçerdeki voltaj, güç kaynağının yarısı yerine sıfır olacaktır. Okumamız sıfır referans olduğundan, tüm devre için daha yüksek bir hassasiyet elde etmek için onu kolayca yükseltebiliriz.
Oli, diferansiyel amplifikatörden bahsetti , ancak bu yeterli olmayacak. Diferansiyel amplifikatörün yaptığı gibi, bir yük koyarak okumayı etkilemek istemiyoruz. Çok yüksek giriş empedansına sahip diferansiyel bir amplifikatör olan bir enstrümantasyon amplifikatörüne ihtiyacımız var . Bu en çok kullanılan enstrümantasyon amplifikatörü konfigürasyonudur,

amplifikasyonu ayarlamak için tek bir direnç ( ) kullanır . Amplifikasyonu yüksek bir değere, muhtemelen 100 ve 1000 arasında bir yere ayarlamanız gerekir (çok net değil; sözde gerinim ölçer veri sayfası basitçe kokuyor). × $R_G$$\times$$\times$

Şimdi, gerinim ölçeri nasıl bağlarız, çünkü yukarıdaki şemadaki gibi değil, üç teli var mı? Yine veri sayfası burada bir işe yaramaz, ancak muhtemelen böyle bağlarsınız:

Bu bağlantı şekli, aksi takdirde okumayı etkileyecek olan tel direncini dengeler . $R_{WIRE 1}$

Başka bir olasılık, tellerin Wheatstone köprüsünün üst, sağ ve alt noktasını temsil etmesidir. Hangisi teller arasındaki direnci ölçerek kolayca belirlenebilir. İlk durumda ve arasında bir direnciniz olmayacaktır . İkinci durumda, kırmızı-beyaz ve beyaz-siyah arasında eşit bir direnç ölçeceksiniz (kabloları değiştirmeniz gerekebilir. Yine, veri sayfası yardımcı olmaz).W I R E $WIRE 1$$WIRE 3$

Wheatstone köprüsünün voltaj ölçer bağlantılarını enstrümantasyon amplifikatörünün girişlerine bağlarsınız.

dan görüntüleri Bu sitede

Devre tasarımı hakkında yorum yapmayacağım, çünkü bu çok dikkat çekiyor gibi görünüyor, ancak bir banyo ölçeğini hacklediğim bir proje inşa ettim, böylece ağ etkin ve mevcut ağırlığa hizmet edecek bir web sunucusu var ve ben her şeyi bir araya getirme konusunda birkaç düşünceniz var.

Amplifikatörünüzü kurmadan önce, kazancı nasıl ayarlayacağınıza dair kaba bir fikir edinmek için, önce gerinim ölçer devresini oluşturun, çalıştırın ve çıkışı ölçmek için bir multimetre (Arduino'nuzun ADC'lerinden çok daha hassas) kullanın gerinim ölçer devrenizden beklenen maksimum yük ile gerilim. Daha sonra amplifikatör devrenizi oluşturduğunuzda amfinin maksimum çıkışını 5V'a (Arduino'nun ADC örnek 0-5V) getiren kazanç dirençlerini seçebilirsiniz ve ADC'nizden en fazla menzili elde edersiniz.

Bunun nedeni, ADC'lerin menzili ve çözünürlüğünün sınırlı ve gizli olmasıdır, bu nedenle 0-1000 pound ölçmek istiyorsanız, AVR ADC'lerinin 10 bit çözünürlüğüyle, en iyi ihtimalle bir Eğer amperinizin çıkış sinyali 0-5V arasındaysa ağırlık 0-1000 lbs'den artarsa Eğer sadece yarı-eşek ya da kazanç dirençleri ile tahmin ya da saf deneme-yanılma ile başlamak ve sıkılmak ve tüm aralığı kullanmıyorsanız, doğruluk atacak. Bir amperle birlikte Arnavut kaldırdığınızı ve sadece 0-2.5V çıkardığını, o zaman aralığın yarısını atıp sadece 2 lbs içinde doğru olacaksınız. aynı 1000 lb. aralığı için.

Projeye ve ne kadar önemsediğinize bağlı. Saldırıya uğramış ölçeğimi oluşturduğumda 0-200lbs'lik bir aralığa ihtiyacım vardı, ancak doğrulukla çok ilgili değildim. Temel olarak amacım, ölçek üzerindeki bir kabın boş veya dolu olup olmadığını belirlemek, 1/8 dolu, 3/4 dolu, bunun gibi bir şeyin ötesinde çok düşük bir çözünürlükle belirlemekti. Az önce parça çantamda bulunan ilk düşük voltajlı opamp ile bulabildiğim en basit tek opamp diferansiyel amplifikatör devresini inşa ettim, kazanç setini ADC'yi ~ 200 lbs'de doyuracak şekilde ayarladım. Bu süper basit yapıda bile şaşırtıcı derecede doğru ve doğrusal, pound için kesinlikle iyi (bundan çok daha iyi ama lb. doğruluğuna bile ihtiyacım yoktu, bu yüzden kalibre ettiğimde 5 lb.'lik artışlarla ağırlık ekledim kalibrasyon verileri tablom).

Şema istek üzerine eklendi:

Bu, inşa ettiğim devre için aşağı yukarı şematik, ancak lehimsiz bir breadboard üzerinde bir araya getirdim, umarım aslında çalıştığım şeyde çok fazla alan mühendisliği yoktu. Silinen kısım, gerinim ölçer devresini ayarlayabilmesi gereken ekstra bir direnç ve potansiyometreydi, böylece çıkış yüksüz olarak tam olarak 0v idi, ancak ne olursa olsun çok hafif bir pozitif voltajla sonuçlandım ve değildi önemli değil, bu yüzden hata ayıklamak için uğraşmadım. Sig + / Sig- gerilme göstergelerinin amp devresine bağlandığı yerdir. Gerinim ölçer devrememi inşa etmedim, ölçeği kullandım, bu yüzden gerçekten gerinim ölçerlerle çalışmanın detayları hakkında bilgili hissetmiyorum, sadece orada olanı nasıl kullanacağımı anladım. Madende iki çift gösterge vardı ve her çiftte bir V +, V- ve sinyal kablosu vardı.

Devremdeki direnç değerleri sizin için bir şey ifade etmiyor, çünkü ihtiyacım olan kazancı vermek için seçildiler. İhtiyaçlarınıza göre kendiniz seçin.

Not - Paket farkını hemen fark etmediğim için alt kısmı başka bir seçenek olarak bıraktım .. düzenleme hala kaç opamp mevcut olduğundan emin değilim.

Çok basit olduğu için bunlardan herhangi birini denemeden önce (temel) opamp teorisini okumak isteyebilirsiniz (ki bu pek çok yerde yapabileceğimden ve kitapları doldurabildiğimden daha iyi açıklandığı gibi gitmediğim ) yanlış giden şeyler (ne yaptığınızı bildiğinizde bile) Onlar "sadece çalışan" bazı IC'ler ve yeni kullanıcıları için sık sık çok fazla hayal kırıklığı kaynağı değildir.

Bağlanmak kısmı ise ikili hiç offest boş veya NC pimleri (bunlardan açıklama için aşağıya bakınız) İşte veri sayfasından bacak yapısı olan ile opamp (tek bir pakette iki işlemsel kuvvetlendiriciler):

Aşağıdaki tekli amfi seçeneğini hala yapabilirsiniz, ancak iki opampınız olduğu için TI uygulama notunun 4. sayfasındaki iki opamp sürümü daha iyi bir seçimdir (giriş sinyalini etkilemediğinden biraz daha iyi çalışır) Direnç değerler denklem ile çalışılabilir,> 100 kazanımı (denklemin Vo kısmı) hedeflenir. Steven'ın bu seçeneğin dezavantajı hakkında daha ayrıntılı olduğunu ve bunun "yeterli" olmayacağını söylediğini unutmayın. Tamamen katılmıyorum - ideal olmaktan çok uzak, ancak yukarıdaki TI uygulama notunda açıklandığı gibi, yüklemeyi telafi etmek için kazancı ayarlarsanız işe yarayabilir. Ancak, empedans evirici girişindeki giriş voltajıyla değiştiğinden sonuç biraz doğrusal olmayacaktır. Bu yüzden birden fazla opampınız varsa enstrümantasyon amplifikatörü gitmenin yoludur.

Tekli opamp seçeneği

Bunun gibi bir diferansiyel amplifikatör yapmanız gerekir:

Başvurunuz için, bu uygulama notunun 3. sayfasındaki değerler gibi bir şey uygun olacaktır. Bunun için enstrümantasyon amplifikatörü denilen ve 3 opamp kullanan bir şeyin kullanılması tercih edilir, ancak biriyle iyi çalışmasını sağlayabilirsiniz. Dirençler opampın kazancını belirler.

NC "Bağlantı Yok" anlamına gelir, bu yüzden bu pim için endişelenmeyin. Ofset null değeri, iki giriş arasındaki çok küçük ofseti (genellikle mV ya da öylesine) kırpmak için kullanılır (ideal olarak ofseti olmaz)

Not - birkaç gün önce burada çok benzer bir soru soruldu . Asker 3 opamp enstrümantasyon amplifikatörü kullanıyordu, ama yine de bilgilendirici olmalı.

Gerilimi iki gerinim ölçerinden birine geri çevirmeyi deneyin. Bunun voltaj değişim miktarını iki katına çıkarma etkisi vardır. Aynı kablo tesisatı, her iki amp girişinde de sıfır diferansiyele eşit aynı voltaj üretir.