DMS-Signal vor der Verstärkung aufteilen

Ich habe einen Dehnmessstreifen-Vollbrücken-Kraftsensor mit 3 mV/V Empfindlichkeit und versorge ihn mit 10 V Erregung, was einen Ausgang von bis zu 30 mV ergibt. Normalerweise ist der Ausgang mit dem DMS-Eingang eines Drittanbietergeräts verbunden (nennen Sie es Gerät „X“). Dieses Gerät kann die Kraft während der Messung nicht darstellen, daher möchte ich die Echtzeitdaten in einem anderen Gerät anzeigen. Deshalb brauche ich das Signal. Ich habe 2 Ideen:

Möglichkeit 1: Das Rohausgangssignal des Dehnungsmessstreifens teilen, zum Beispiel mit einem Gerät wie diesem . Gesplittetes Signal 1 geht an Gerät X. Gesplittetes Signal 2 geht an mein eigenes Gerät.

Option 2: Holen Sie sich einen externen DMS-Verstärker, skalieren Sie das Signal auf 10 V und splitten Sie das 10-V-Signal danach wie in Option 1. Das Gerät X hat auch einen +-10-V-Eingang, also hier kein Problem.

Variante 2 finde ich besser. Aber ich möchte wirklich verstehen, WIE der Ausgang des Dehnungsmessstreifens durch die Aufteilung des Signals wie in Option 1 beeinflusst wird. Ich weiß, dass der Splitter rein analog ist und keine A / D-Wandlung stattfindet. Wie funktioniert ein Splitter möglicherweise? Entsteht eine Parallelschaltung? Dann gehe ich davon aus, dass dies die Belastung des DMS-Ausgangs nicht erhöhen würde und daher keine negativen Auswirkungen hat. Aber wenn der Splitter irgendwie nur seriell geschaltet wäre, würde sich der Gesamtwiderstand erhöhen und ich würde am Gerät X eine niedrigere Spannung messen von einem Wegsensor)? Könnten Sie bitte im Detail erklären?

Antworten (3)

Wenn Sie nur den einen Dehnungsmessstreifen haben und Sie mit der Verstärkung, die Ihr ausgewählter Instrumentenverstärker Ihnen bietet, in Ordnung sind, würde ich Andy akas Vorschlag folgen. Es gibt einige wirklich schöne alte Instrumentenverstärker von Burr-Brown (TI hat sie vor langer Zeit gekauft) für diese Art von Dingen, die eine einstellbare Verstärkung über einen Widerstand haben und Ihnen eine schön groß skalierte Single-Ended-Spannung zum Messen anstelle der kleinen liefern können Differenzspannung. Zum Beispiel:

https://www.digikey.com/short/3vpvh7

Wenn Sie mehr als einen Dehnungsmessstreifen haben oder einfach mehr Designdetailkontrolle wünschen, können Sie stattdessen so etwas wie das hier vorgeschlagene versuchen:

https://eewiki.net/display/Motley/Analog+Bits+-+Analog+Combinator+Circuit+for+Load+Cells

Ein Instrumentenverstärker (InAmp) hat einen hochohmigen Eingang und ist das Gerät der Wahl, wenn DMS-Brücken gemessen werden. Es nimmt keinen nennenswerten Messstrom von der Brücke auf und Sie würden kaum bemerken, dass es da ist.

Höchstwahrscheinlich verwendet das Gerät eines Drittanbieters einen InAmp, und es gibt keine Schwierigkeiten, wenn Sie einen InAmp parallel verwenden, dh beide messen denselben Brückenausgang. Sie müssen nur sicherstellen, dass der Brückenausgangsspannungshub (ein paar Millivolt zentriert bei 5 Volt) mit Ihrem InAmp kompatibel ist, dh Sie müssen einen InAmp wählen, der mit Ihrer 10-Volt-Erregungsversorgung arbeiten kann, ein bisschen wie diese Konfiguration: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie sollten in der Lage sein, Ihren InAmp mit der 10-Volt-Referenzversorgung und 0 Volt zu versorgen. Die meisten InAmps, die ich verwende, können dies, wie z. B. der AD8221.

Ich habe 2 Ideen

Ohne nach Spezifikationen für Splitter zu suchen, ist das schwer zu sagen. Wenn Sie weitere technische Informationen bereitstellen können, ist dies großartig, aber wenn Sie sich nicht einfach für einen InAmp entscheiden können.

Macht Sinn. Aber ich kann Ihrem Punkt nicht folgen, dass die Ausgangsspannung um 5 V schwingt. Okay, wie ein Dehnungsmessstreifen funktioniert und wenn man die Zeichnung betrachtet, ist klar, was Sie meinen. Aber alle Datenblätter eines DMS-Sensors sagen zum Beispiel 3mV/V, also 10 V Anregung bekomme ich 30 mV. Dies ist die absolute Spannung, nichts relatives. Wie hängt das zusammen? Nebenbei bemerkt, ich werde keinen Bare-Bones-Inamp verwenden. Wir sind eine mechanische Abteilung, keine Elektrik, und wir müssen von Lieferanten kaufen, nicht unsere eigenen bauen.
Nein, es ist nicht die absolute Spannung relativ zur Masse - +/-30 mV ist die Differenzspannung, die Sie erhalten. Beide Ausgänge der Brücke werden immer noch um 5 Volt zentriert sein, aber einer wird 5 Volt +15 mV und der andere wird 5 Volt - 15 mV sein. Dies ist eine EE-Site und ich empfehle nur EE-Lösungen, die für EE-Leute sinnvoll sind. Wenn Sie nach einer Kaufempfehlung suchen, beachten Sie, dass dies keine Einkaufsseite ist, sondern in den Regeln steht.
Oder höchstwahrscheinlich sind die 30 mV relativ, aber nur ein informativer Wert, der für das DAQ-Gerät nützlich ist. Also denke ich jetzt, dass ich als ersten Schritt versuchen sollte, die Signale parallel an einen Differenzverstärker bei 5 V anzuschließen und mit einem Oszilloskop zu sehen, was passiert ... EDIT: Habe das gerade geschrieben, als du es auch gepostet hast. Verdammt, dies ist keine Shopping-Site, aber wo kann man sich besser informieren als hier, wo die Experten sind? Ich versuche zu verstehen, und dafür ist eine Q&A-Site da.
Vergessen Sie nicht, dass Ihr Differenzverstärker möglicherweise eine zu kleine Eingangsimpedanz hat - deshalb habe ich IAs empfohlen, und ja, Sie können IAs auf Leiterplatten aufbauen, und Sie sollten erwägen, ihn über Ihre 10-Volt-Versorgung mit Strom zu versorgen.
Ich dachte jetzt, dass der Diff-Amp aus einem IA bestehen würde.
Einkaufen: Ich habe einen IA und insbesondere den AD8221 empfohlen, aber dies ist nur ein Beispiel (aber ein ziemlich gutes). Diese Seite ist für EE-Designprobleme und es gibt viele geeignete Fragen und Antworten, die sich nicht mit der Frage nach geeigneten Teilen befassen. Einkaufsempfehlungen halten den Strapazen der Zeit nicht stand.
Am Ende geht es immer noch um das Design meiner Lösung, nur vielleicht auf einer anderen Ebene als typisch für diese Seite ;) Ich habe nicht um Einkaufsberatung gebeten ;)

Eigentlich bekommt man mit dem Spaltgerät kein gutes Ergebnis. Sie würden ein differenzielles Eingangssignal DAQ benötigen. Das Beste, was Sie versuchen können, ist, ein Zweikanal-Oszilloskop zu verwenden und beide Signale zu subtrahieren, um die Differenz zu erhalten. Denken Sie auch daran, dass diese Geräte eine sehr kleine Spannung ausgeben, sie benötigen einen Verstärker oder sogar mehr Verstärkerstufen. Temperaturstabilität, Drift usw. können ein Problem sein. Wenn Sie ein paralleles Messgerät anschließen, fügen Sie dem Zellenausgang sicherlich etwas Rauschen hinzu.

Zur zweiten Option: Ein guter stabiler und schneller Verstärker ist teuer, eine gute Lösung ist ein auf die Anwendung zugeschnittenes Frontend mit ADC. Das Hinzufügen eines externen Verstärkers wird Ihre Signalerfassung sicherlich schlechter machen als die, die Sie haben.

Sie können jedoch einen Instrumentenverstärker für Dehnungsmessstreifen und einen zweiten für den Wegsensor verwenden und an das Oszilloskop anschließen, um eine XY-Kurve zu erhalten. Beim Testen von Druck/Verschiebung sollten Sie fast identische Ergebnisse für Oszilloskop und Ihre DAQ erhalten.

Warum genau liefert der Splitter keine guten Ergebnisse? Und was meinst du mit teuer? Wir planen, 1.000 auszugeben, um diesen Plot zum Laufen zu bringen ... das beinhaltet auch ein kleines Anzeigetablett, nicht nur die Messgeräte. Ich denke daran, dass wir Verstärker brauchen. Darauf bezieht sich auch meine Frage. Und der angeschlossene Splitter ist zumindest galvanisch getrennt, also hoffte ich, dass er kein Rauschen erzeugt.
Galvanisch getrennter Verstärker ist langsam und ungenau. Es gibt immer noch eine physische Verbindung auf der Zelle. Die einzige Lösung besteht darin, einen Verstärker mit ADC zu verwenden, und nur das digitale Signal wird dann durch eine Isolationsbarriere übertragen. Ihr vorgeschlagenes Gerät als Allzweck-DC-Signaltrenner, kein Instrumentenverstärker mit integriertem ADC. Wie auch immer, was ist der Zweck, zwei DAQ-Systeme auf derselben Wägezelle zu haben?
Der Zweck ist nur, dass das Gerät X einige andere Dinge tut, die mein Display nicht erneut zu lösen versucht. Ich möchte nur diese fehlende Funktion hinzufügen. Warum Gerät X nicht ersetzen? Weil es ein laufendes System ist und wahrscheinlich viel teurer ...
Analoge Geräte produzieren einige Evaluierungskarten, die ein komplettes Frontend mit ADC sind. Aber man braucht einen Elektrotechniker. Der erste Schritt besteht darin, die Erregerspannung des Device-X zu bestimmen wiki.analog.com/resources/eval/user-guides/eval-adicup360/…
DMS-Signal vor der Verstärkung aufteilen
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