Dehnungsmessstreifen - Wheatstone-Brücke DRIFT

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einIch habe eine 350 Ohm Brücke mit 04 Festwiderständen, einer davon wird später durch einen DMS-Sensor ersetzt. In der Zwischenzeit versuche ich zu verstehen, woher die Drift kommt.

Diese Brücke ist mit einem Eingangsverstärker mit 1000-facher Verstärkung verbunden. Um die Brücke zu kalibrieren und aus dem Gleichgewicht zu bringen (damit ich beispielsweise einen 1-V-Ausgang am In-Amp-Ausgang haben kann), verwende ich im Allgemeinen einen sehr hohen Widerstand (ca. 500 kOhm) parallel zu einem der Widerstände auf der Brücke. Diese 350 Widerstände haben eine Toleranz von 0,02 % und 0,2 ppm/C. Der Operationsverstärker ist ein AD8571 (extrem niedrige Drift und Offset).

Leider kämpfe ich seit Monaten mit einem Drift, der sich auf verschiedene Weise zeigt:

  1. Temperatur - Nur durch kurzes Einblasen von heißer Luft variiert der Ausgang um +/-10mV
  2. Wenn der Spannungsausgang durch einen externen Faktor erhöht wird, der danach entfernt wird, kehrt er nie wieder auf seinen Anfangswert zurück
  3. Es gibt eine Spannungsdrift ohne Temperaturänderung, ich habe es geschafft, einen sehr präzisen Temperatursensor oben auf dem Stromkreis zu montieren, um dies zu bestätigen.

Alle Komponenten sind von sehr hoher Qualität, für diese spezielle Anwendung spezifiziert, mit geringer Drift, geringem Offset und sehr teuer. Ich weiß nicht, was ich noch tun kann, um dieses lästige Driften, die Unvorhersehbarkeit und den Mangel an Wiederholbarkeit loszuwerden.

Wie hoch ist deine Erregerspannung? Überschreiten Sie eine maximale Stromspezifikation?
Das heißt, der Eingang variiert um +/- 10 uV, richtig? (bei 1000-facher Verstärkung). Also 0,2 ppm / C * (schätzen, Sie sagen es uns nicht) 5 V Erregung * (sagen wir) 10 C = 10 uV am Eingang ... ist diese Drift nicht genau das, was Sie erwarten, oder übersehe ich etwas?
Die Erregerspannung beträgt 5V. Die Variation am Eingang angesichts der Temperaturdrift ist korrekt, daher stellt sich die Frage, wie sie beseitigt werden kann, da der niedrigste TC, den ich gefunden habe, 0,2 ppm / C beträgt. Der Rückkopplungswiderstand beträgt 200 kOhm. Noch etwas: Wenn ich eine Aufheizsituation erzwinge (von 25 auf 45 ° C mit einer Heißluftpistole), erhöht sich die Ausgangsspannung, aber wenn die Temperatur auf ihren ursprünglichen Wert zurückgeht, ist die Ausgangsspannung immer noch versetzt um einen bestimmten Betrag, der niemals abnimmt.
Ein AD8571 ist kein InAmp, was verwenden Sie also? Was erzeugt die 5V auch? Zeigen Sie Ihre Schaltung!
Der AD8571 Inamp benötigt eine Feedback-Konfiguration, um seine Verstärkung einzustellen. Ich verwende ein Netzteil, um die 5V zu erzeugen. Ich habe also 200k von out nach IN- und die gleichen 200k von IN+ nach GND
Ich habe ein Bild hochgeladen. R5, E6 und RFB haben die gleiche Teilenummer. In Bezug auf die Heißluftpistole blase ich Luft aus 2 m Entfernung von der Rennstrecke, sodass das Aufwärmen einige Zeit in Anspruch nimmt. Obendrein driftet die Spannung bei steigender Temperatur proportional zur Temperatur, zeigt aber beim Abkühlen eine Art Hysterese. Wenn die Temperatur wieder der Raumtemperatur entspricht, z. B. 20 ° C, liegt die Spannung erheblich über dem Wert vor diesem Heizzyklus und bleibt für immer auf diesem Wert.
Angesichts Ihrer Testmethode mag dies schwierig sein, aber können Sie sich eine Möglichkeit vorstellen, die Brücke, den Verstärker und das Netzteil einzeln zu erwärmen? Ich verstehe auch, dass Sie die Brücke zu Testzwecken aus dem Gleichgewicht bringen. Hast du es von Anfang an getrimmt? Ich meine, ohne den Testwiderstand erhalten Sie 0 V? Wenn nicht, wie hoch ist der Wert ohne R5?
Wie verbindet sich der Operationsverstärker (kein InAmp, wie ich immer wieder sage) mit der Brücke?
Hallo @Andyaka, der Operationsverstärker ist direkt auf der Platine mit der Brücke verbunden.
Warum zeigt Ihr Schaltplan dann nicht, wie der Operationsverstärker angeschlossen ist?

Antworten (1)

Möglicherweise sehen Sie thermische EMF sowie eine thermische Drift der Widerstände.

Das Einblasen von heißer Luft mit einer Heißluftpistole ist nicht der Weg, um eine solche Schaltung zu testen. Verwenden Sie eine geeignete Klimakammer mit einem Lüfter im Inneren und kontrollieren Sie den Luftstrom über die Platine (möglicherweise mit etwas Schaum). Möglicherweise müssen Sie ein oder zwei Stunden warten, bis sich die Temperatur stabilisiert hat. Die Heißluftpistole führt zu falschen Schlussfolgerungen. Möglicherweise sehen Sie dynamische Änderungen, die sich ausgleichen, wenn die Farbverläufe verschwinden.

Haben Sie nichts auf der Platine, das viel Strom verbraucht (ich nehme an, Sie tun dies).

Bedrahtete Widerstände können etwas weniger anfällig für Änderungen durch äußere mechanische Kräfte sein. Versuchen Sie, das Brett ein wenig zu biegen und sehen Sie, ob sich Ihre Lesung ändert. Die Chancen stehen gut, dass dies nicht Ihr Problem ist, aber es ist eine Überprüfung wert.

Es ändert sich ein wenig die Ausgangsspannung, es sitzt auf einem höheren Wert und scheint nicht zurückzugehen. Was um alles in der Welt verpasse ich hier? Nach so vielen Jahren in der Designbranche stoße ich zum ersten Mal auf dieses Problem.
Hast du das Board selbst zusammengebaut? Wie wurde es gereinigt? 350 Ohm ist keine hohe Impedanz, aber eine Leckage von 50 M würde die Effekte verursachen, die Sie sehen. Kein sauberes Flussmittel ist ein besonderes Problem.
Um ehrlich zu sein, habe ich mich nicht weiter um die Reinigung des Boards gekümmert. Die SMD-Bauteile habe ich selbst bestückt und da es sich um ein Testobjekt handelt, werden Bauteile sehr oft getauscht.
Überprüfen Sie das verwendete Lötmittel, dies kann ein schwierig zu lösendes Problem sein.
Soll ich das Board nach Toronto schicken? =) Lieber Spehro, kannst du irgendein Lötzinn empfehlen?
Nun, ich könnte es wahrscheinlich reparieren, aber bevor Sie aufgeben – Kester 44 Eutectic.
@Spehro sagte: "Versuchen Sie, das Board ein wenig zu biegen, und sehen Sie, ob sich Ihre Lesung ändert." Das war auch mein erster Gedanke. Die Ausdehnung des Substratmaterials der Leiterplatte und damit der Leiterbahnen der Leiterplatte könnte ein Ausgangspunkt für die Suche sein. Haben Sie versucht, dickere Leiterbahnbreiten für die Brückenschaltung und die Signalpfade in den Instrumentenverstärker zu verwenden, um Änderungen der Querschnittsflächen der Leiterbahnen aufgrund thermischer Ausdehnung / Kontraktion abzuschwächen? Haben Sie auch mehrere Heiz-/Kühlzyklen ausprobiert, um die Platine "einzufahren", um zu sehen, ob dies die Wiederholbarkeit der Platine verbessert?
@JimFischer Es hört sich so an, als würde er Vishay Z-Foil-Widerstände verwenden, die jeweils etwa 25 US-Dollar kosten und sehr, sehr gut sind, also neige ich dazu, diese Möglichkeit auszuschließen.
@SpehroPefhany / JimFischer Ja, ich verwende Folienwiderstände von Vishay. Üblicherweise 0,02 % Toleranz und 0,2 ppm/C. Die 200k-Widerstände sind nicht gleich bewertet, sodass sie diese lästige Drift und Hysterese verursachen könnten. Ich werde versuchen, Ihre Empfehlungen auf das Design anzuwenden und sehen, wie es läuft. Vielen Dank für deine Hilfe.
Dehnungsmessstreifen - Wheatstone-Brücke DRIFT
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v