Ausgabe vom TD100 mit Instrumentenverstärker nicht wie erwartet

Ich habe seit einigen Tagen Probleme mit meiner TD100-Schaltung und kann nicht verstehen, warum die Ausgabe nicht so ist, wie ich es erwartet habe.

Dies ist der Prozess:

Reihenfolge der Operationen

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ich bekomme ungefähr 3,105 V am Ausgang für Raumtemperatur, aber ich erwarte ~ 500 mV. Die Wheatstone-Brücke und die Operationsverstärker teilen sich die Spannungsquelle des Arduino Uno. Ich verwende einen LM324 und eine 1,1-V-Referenz vom Arduino (derzeit 5 V für die unerwarteten Spannungen von> 3 V.)

Die Wheatstone-Brücke gibt die erwarteten ~ 40,95 mV aus, der Instrumentenverstärker hat eine Verstärkung von 10 - also bin ich verwirrt, warum ich am Ende keine ~ 409,5 mV bekomme.

Hinweis: Die Widerstände haben nicht genau diese Werte, aber sie sind gleich bis ~ 10 Ohm, zB R5 = R7 = R9 = R11 = 9,84 k

Ihre Schaltung sieht so aus, als ob sie in Ordnung sein sollte. Überprüfen Sie die Implementierung.

Antworten (4)

Es sollte (normalerweise) funktionieren, ~ 410 mV bei Raumtemperatur auszugeben. Ich vermute also einen Fehler in der Verkabelung oder ein falsches oder beschädigtes Teil.

Beachten Sie jedoch sorgfältig, dass der OA1 aufgefordert wird, Vdiff / 5K zu senken, sodass er für 3 V Ausgang etwa 62 uA bei einer Ausgangsspannung von etwa -160 mV senken muss. Offensichtlich wird dies mit einer einzigen +5-V-Versorgung nicht möglich sein.

Tatsächlich wird ihm die Senkenkapazität schon lange vorher ausgehen, wenn Sie sich das Datenblatt ansehen - etwa 25 uA ( typischerweise bei Raumtemperatur ) mit einer 5-V-Versorgung. Der LM324 verhält sich gut mit einer geerdeten Last, aber er hat nur eine schwache Stromsenke, damit sich der Ausgang Vee nähern kann, wenn er aufgefordert wird, Strom zu senken.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Erhöhen Sie R3 auf 330 und fügen Sie einen 220 in Reihe mit dem Sensor hinzu? Erhöhen Sie auch Vcc. Vielleicht versorgt er den Arduino mit 12 V und könnte dies für die Operation verwenden. Verstärker.
@vangelo Sicher. Ein einzelner Widerstand auf der Masseseite würde ebenfalls funktionieren und den Fehler durch die (Fehl-) Anpassung der Widerstände nicht multiplizieren. Ich denke nicht, dass Vcc ein Problem ist, und es ist nützlich, es bei 5 V oder weniger zu halten, da Sie keine Klemmkomplexität hinzufügen müssen.
Ja, in der Tat. Aber vielleicht ist ein systematischer Fehler von 2% angesichts des Eingangsspannungsoffsets des Betriebs kein großes Problem. Verstärker. ;) Guter Fang übrigens. Das OnSemi-Datenblatt enthält dieses Diagramm nicht.
Danke für deine Antwort, das ist wirklich hilfreich. Und danke @vangelo, ich werde diese Konfiguration ausprobieren
@vangelo Ich habe deinen Vorschlag umgesetzt, die Wheatstone-Brücke gibt die richtige Spannungsdifferenz aus. Der Operationsverstärker, der den statischen Wert annimmt, gibt die erwartete Spannung aus, aber der Operationsverstärker nach dem PT100 gibt ~ 3,66 V aus. Wissen Sie, warum dies geschieht? Danke für jede Hilfe
Messen Sie alle Eingangs- und Ausgangsspannungen an OA1/OA2.
OA1 und OA2 funktionieren jetzt wie erwartet, aber es hat sich nichts geändert. Ich muss am Rande einer Grenze sein
Vielleicht hast du eine schlechte Verbindung. Ich hoffe, Sie versuchen nicht, dies auf einem lötfreien Steckbrett zu tun.
@tgshore. Mit den neuen Werten habe ich den Sensorbereich mit den schlimmsten Fällen für die Eingangsspannungs-Offsets simuliert und die OA1- und OA2-Ausgänge bleiben innerhalb von 1,0 und 1,5 V. Nur OA3 könnte je nach Eingang die 0-V-Grenze erreichen. Daher überlege ich leider auch für diese Spannungen > 3V, dass als Erklärung nur Defekte oder Verbindungsprobleme übrig bleiben (da Stromsenkenbegrenzungen in der Eingangsstufe ausgeschlossen sind).
@vangelo Vielen Dank, dass Sie mir so sehr geholfen haben. Es ist beruhigend zu wissen, dass die Schaltung korrekt ist

Als Antwort auf die Antwort von David Mikeska, und ich tue dies, weil es für einen Kommentar zu lang ist:

Ich würde denken, Sie müssten die Offset-Spannung Ihrer Wheatstone-Brücke über einen Widerstand transponieren, um einen Strom über diesen Widerstand zu induzieren, um das Eingangssignal zu erzeugen.

Sorry, aber das macht überhaupt keinen Sinn. Die beiden Messpunkte sind beide Spannungen, die (im Wesentlichen) von einem Paar Spannungsteiler erzeugt werden. Sie scheinen den Eindruck zu haben, dass eine Brücke eine Stromquelle ist. Es ist nicht.

Versuchen Sie, einen 220K-Widerstand über den Ausgang der Brücke zu legen.

Alles, was dazu ausreicht, ist die Brückenspannung leicht zu verringern und eine leichte Nichtlinearität einzuführen.

Denken Sie auch daran, dass die Verstärkung der meisten Operationsverstärker bei Eins (1) oder weniger nicht stabil ist und eine richtige Auswahl für die Verwendung bei Eins-Verstärkung erforderlich ist.

Einfach nein. Die meisten Operationsverstärker sind heutzutage stabil. Es gibt einige, bei denen das nicht der Fall ist, also ist Ihre letzte Ermahnung zutreffend, aber es ist nicht die Art von Problem, die Sie zu machen scheinen. In dieser Hinsicht ist der LM324 stabil bei Eins-Verstärkung.

Sollte dies eine Reihe von Kommentaren zu David Mikeskas Antwort sein ...?
@ThreePhaseEel - Ja. Das tut mir leid. Ich habe bearbeitet, um es klar zu machen. Danke für den Hinweis.
Beweisen Sie, dass es einheitsstabil ist
@DavidMikeska - Reicht das Datenblatt des Herstellers? ti.com/lit/ds/snosc16d/snosc16d.pdf "Internal Frequency Compensated for Unity Gain" Beachten Sie auch Abb. 8, die einen Folger zeigt, der eine 50-pF-Last mit Klingeln, aber ohne Oszillation antreibt.

Wie hoch ist die Ausgangsspannung der ersten beiden Operationsverstärker und die Spannung an den Eingängen der Endstufe?

Mit nur 5 V Versorgung können die Zwischenstufen leicht ihren Ausgangsbereich oder Gleichtakteingangsbereich überschreiten.

Verwenden Sie tatsächlich LM324-Geräte?

Der maximale Ausgang beträgt nur etwa 3,5 V mit dem Minimum von etwa 0,7 V, wenn erforderlich, um einen signifikanten Strom mit einer 5-V-Versorgung zu liefern, wie von @Spehro erklärt.

Die Gleichtakt-Eingangsspannung ist ebenfalls begrenzt; Es kann auf Masse gehen, jedoch nur bis zu 1,5 V von der Versorgungsschiene (~ 3,5 V bei einer 5-V-Versorgung).

Das o/p von OA1 ist 495 mV und von OA2 ist 489 mV, dasselbe bei den letzten i/p's. Ich benutze einen LM324. Vielen Dank für Ihre Hilfe, ich werde versuchen, die Schaltung mit Ihrem Rat zu ändern

Ich denke, es lohnt sich, mit einer Art Beruhigung zu antworten, dass die Schaltung (wie gezeigt) wie erwartet funktionieren sollte. Hier ist eine Simulation mit Micro-Cap 12: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da das OP einen Ausgang von mehr als 3 Volt meldet, ist es sehr wahrscheinlich, dass das Problem ein Implementierungsproblem ist (defekter Operationsverstärker, falscher Widerstandswert, schlechte Verbindung, falsche Verbindung, falscher Operationsverstärker, fehlende Versorgung, fehlende Netzentkopplung etc..)

Ich habe gerade das Problem mit der Ausgangsspannung bemerkt. Es ist ein schlechter Operationsverstärker.
@DavidMikeska bin froh, dass du es gefunden hast, Alter. Bist du übrigens TGS?
Ausgabe vom TD100 mit Instrumentenverstärker nicht wie erwartet
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