Lesen Sie den 4-Draht-Druckaufnehmer über einen Differenzverstärker aus

Die Teilenummer, die Sie haben, M3021, ist ein mV-Ausgangsgerät, daher sollte es laut Datenblatt einen Lastwiderstand von mindestens 1 MOhm haben.

Offset-Spannungen am LM358 können zu einer Spannung nahe oder sogar unter Masse führen. Obwohl der Eingangsgleichtakt unter 0 V geht, tut dies der Ausgang sicherlich nicht. Ihr Verstärker treibt den Ausgang möglicherweise nicht richtig nahe an Masse.

Der Arduino-ADC liest innerhalb weniger Zählungen des Bodens nicht richtig.

Das sind drei Gründe, warum Sie möglicherweise Probleme haben.

Da der LM358 ein dualer Operationsverstärker ist, schlage ich vor, dass Sie die hier gezeigte grundlegende Operationsverstärkerschaltung mit zwei Verstärkern verwenden . Ich habe die Widerstände in einer Konfiguration angeordnet, die deutlich macht, wie der Verstärker funktioniert, und hoffentlich leicht zu merken ist. Die Verstärker werden alles tun, um die Spannung an den R1s gleich der Differenzeingangsspannung zu machen. Der R1s-Strom fließt durch R2s, und wir nehmen die Ausgangsspannung über den gesamten R2 + R1-String.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Jetzt wird Ihr hochohmiges Gerät nur noch durch Verstärkereingänge belastet.

Verwenden Sie die Vref-Eingangsspannung, um Ihre Ausgangsspannung innerhalb des sauberen Bereichs Ihres Arduino-ADC zu platzieren. Vielleicht haben Sie eine Diode gegen Masse mit einem kleinen Vorspannungsstrom, um 0,7 V zu liefern. Sie müssen es nicht genau wissen, da Sie es an einen anderen ADC-Eingang anschließen und lesen können, sodass Sie einen Spannungsteiler zwischen Versorgung und Masse verwenden können darauf verweisen. Die Ausgangsspannung ist die Differenz zwischen Vref und Vout.

Ohne RG geben die angezeigten Widerstandswerte dem Verstärker eine Verstärkung von 11, oder bei gleichen Werten (z. B. alle 10k) wäre die Verstärkung 2. Sie können RG verwenden, um die Verstärkung nach oben anzupassen, wenn Sie möchten, wobei eine gute Gleichtaktunterdrückung beibehalten wird , ohne dass die angepassten Widerstände R1 und R2 geändert werden müssen.

Dieser einfache Verstärker hat Einschränkungen. Ich schlage vor, Sie lesen das Tutorial, auf das ich verlinkt habe, für die Kompromisse zwischen Gleichtakt / Vref / Verstärkung, die dazu führen können, dass OA1 gesättigt wird. Entweder das, oder überprüfen Sie mit einem DMM oder Simulator, ob die tatsächliche Ausgangsspannung von OA1 über den gesamten Betriebsbereich Ihres Wandlers innerhalb des Bereichs liegt.

In Bezug auf die Sensor-zu-Pufferverstärker-Seite: Viele Drucksensoren implementieren die Kelvin-Wheatstone-Brücke in ihrem Design. Der sicherste Weg, Ihren Sensor mit einem Datenerfassungssystem zu verbinden, besteht darin, den Anweisungen des Sensorherstellers oder Ihres Lieferanten zu folgen, aber es gibt Szenarien, in denen Sie das Problem selbst lösen sollten. Eine Schaltung, die mit einem 4-Draht-Drucksensor verwendet werden kann, finden Sie in den Kursnotizen EE4900 der Weber State University, Fundamentals of Sensor Design , Seite/Folie 21. Vielleicht kann die Schaltung mit notwendigen Änderungen an Ihr System angepasst werden.

Wenn die unerwarteten Sensorsignalmessungen, die in Ihrer Frage gemeldet werden, mit dem Arduino-Board erhalten werden, können bei den Messungen Zeitprobleme auftreten, die nichts mit einem Pufferverstärkerdesign zu tun haben, siehe meine Antwort Fehlerbehebung beim mehrstufigen Multiplexer-Design .

AKTUALISIEREN

Mit Ihrer in der Fragebearbeitung offenbarten "Differenzverstärkerschaltung ... mit Einheitsverstärkung" hat die unerwartet niedrige Ausgabe des Pufferverstärkers eine klare Erklärung: Die Last für einen Druckwandler ist zu hoch, und Sie verwenden besser einen Instrumentenverstärker. Eine Lösung mit Zwei-Verstärker-Instrumentenverstärker sollte funktionieren, und es ist die Lösung, die in den EE4900-Kursnotizen angeboten wird, aber wenn man bedenkt, dass Sie "nicht viel Erfahrung mit Operationsverstärkern haben" (in Ihren eigenen Worten), und auf dem sein müssen Auf der sicheren Seite wäre vielleicht ein Instrumentenverstärker mit drei Operationsverstärkern einfacher zu implementieren.