Widerstandswert in der Wheatstone-Brücke

Ich habe einen widerstandsbasierten Sensor, der die Widerstandsänderung angibt, wenn die Dehnung / Kraft ausgeübt wird. Wie misst man die unbekannte Widerstandsänderung mit der Wheatstone-Brückenschaltung? Ich meine, was sind die wichtigen Dinge, die wir bei der Auswahl des Widerstandswerts beachten müssen. Der Anfangswiderstand des Sensors ist nicht gleich. Es gibt immer den Kriechwiderstandswert an, wenn keine Kraft ausgeübt wird oder unter konstanter Last/Kraft/Dehnung.

Du kennst den Schaltplan und die Formel der Wheatstoneschen Brücke – was genau fragst du also?
Ich habe einen Kraftmesswiderstand, der die Widerstandsänderung von 1,8 MOhm auf 0,7 MOhm angibt, wenn 0,45 N angelegt werden, und ich möchte die Widerstandsänderung mit der Wheatstone-Brücke messen und sie dem Instrumentenverstärker zuführen. So wie man den Wert der Brückenschaltung vorwählt.?
Ist dies ein Single-Ended-Sensor oder haben Sie zwei mit einem auf jeder Seite, um eine genauere Differenzmessung durchzuführen? Dann entscheiden Sie sich für eine CC-Quelle oder eine CV-Quelle für ein weitspannendes R von 50 % gegenüber 1 %. Ich würde eine CC-Quelle anstelle einer Wheatstone-Brücke verwenden, wobei Vref auf Nullkraft und I = Icc eingestellt ist. Dann V=IccR zB mit CC=1uA
Ist dies ein Single-Ended-Sensor oder haben Sie zwei mit einem auf jeder Seite, um eine genauere Differenzmessung durchzuführen? Dann entscheiden Sie sich für eine CC-Quelle oder eine CV-Quelle für ein weitspannendes R von 50 % gegenüber 1 %. Ich würde eine CC-Quelle anstelle einer Wheatstone-Brücke verwenden, wobei Vref auf Nullkraft und I = Icc eingestellt ist. Dann V = IccR, z. B. unter Verwendung von CC = 1 uA, dann ergibt INA ein hervorragendes CMRR mit Zin >> Zsource wie 100 M mit FET INA
Der Sensor ist wie ein Gummistreifen mit der Kupferelektrode am Ende, wo ich die Widerstandsänderung messen kann, wenn eine Krafteinwirkung ausgeübt wird.
@ TonyStewart.EEsince'75 Der Sensor gibt an, dass der Widerstand um etwa 1 MOhm abnimmt, wenn die Kraft von 0,45 N ausgeübt wird, aber wenn die Kraft entfernt wird, steigt der Widerstand auf bis zu 2 MOhm und es dauert 5 Minuten, bis der anfängliche Widerstand erreicht ist
Was ist R für 0,001 N, 0,01 N, 0,1 N, 0,2 N, 0,4 N? vergiss 0N, das wird nicht genau sein
@ TonyStewart.EEsince'75 Der Sensor besteht aus leitfähigem Polymer und ergibt den gleichen Prozentsatz der Widerstandsänderung, wenn die Kraft zwischen 0 N und 0,45 N ausgeübt wird, der Widerstandswert jedoch nicht gleich ist.
Ich habe den Link der Sensorcharakteristik angehängt. onedrive.live.com/…
TY @parth_bhimani . Meine Antwort ist immer noch richtig. Jetzt müssen wir eine Übertragungsfunktion erstellen, um ein lineares V vs. Strain und nicht FORCE zu erhalten, da Stress-Strain oder Force vs. Displacement nichtlinearer sind, also verwechseln Sie die beiden nicht. Aus diesem Grund habe ich Sie gebeten, Force vs R zu testen, wenn Sie dies möchten. Aber ich sehe, dass sie nur Dehnung (Verschiebung) vs. R angeben. Was möchten Sie und wann können Sie die Daten senden?
@TonyStewart.EEsince'75 Danke. ab heute habe ich urlaub. nächstes jahr schicke ich die daten.
noch im Urlaub? @ParthBhimani
@ TonyStewart.EEsince'75 Das Problem, mit dem ich konfrontiert bin, ist, dass der Widerstand des Sensors aus demselben Material nicht gleich ist, sodass ich keine Lösung für die Signalkonditionierung finden kann. Der Anfangswiderstand der Sensorwerte variiert von 700 KiloOhm bis 7 MegaOhm für die verschiedenen Proben.
rangieren Sie dann alle Materialien mit 1M als Basislinie. Dies ist der ungenaueste Wert. Wo sind Ihre Daten? Die mechanische Konstruktion muss möglicherweise eine Vorspannung aufweisen.

Antworten (2)

Eine Wheatstone-Brücke wird verwendet, um winzige Änderungen von R unter Verwendung eines festen V zu messen, was ein ziemlich konstantes I ergibt. Wenn R sich um 50 % ändert, ist I nicht mehr konstant. Diese Brücke ist also nicht mehr linear oder breit gespreizt.

Diese "Wheatstone-Brücke" erfüllt die Kriterien einer kleinen Änderung nicht, daher ist sie im abgeglichenen Zustand nicht linear, wie Wheatstone es beabsichtigt hat. Normalerweise sind Rg-Änderungen bei einer solchen Brücke klein, was diese Konfiguration nützlich macht. Geben Sie hier die Bildbeschreibung einEine komplexere ratiometrische Brücke wird benötigt, um sie linearer zu machen, wenn dies gewünscht wird.

F(x)= Vout = aRg + b Dies ist wahrscheinlich das, was Sie für Force oder Displacement wollen

  • für a = Verstärkung , die -ve und b = Offset sein wird

Aber da Force invers zu R ist, was ist die eigentliche Übertragungsfunktion, die Sie wollen? positives V für Inverse R oder etwas anderes?

Ich würde etwas anderes wie 1 / R-Verstärkung mit Null-Offset-Einstellung um 1,5 bis 2 MOhm vorschlagen. Versuchen Sie, einen linearen Bereich von 10:1 auf 100:1 zu bringen, aber die Nullanpassung wird ein Problem für eine "Autozero-Designlösung" sein.

1. Definieren Sie Ihre Spezifikationen für Forces vs R und dann das Toleranz- oder Fehlerbudget für Komponentenvarianz, Temperatur, Alterung usw.

Unten ist eine "Wheatstone-Brücke"

  • Beachten Sie die Formel, wenn sich Rg ändert, ist nicht linear.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einÄndern Sie 2M oder verwenden Sie die INA-Verstärkungssteuerung mit Pot-Referenz für 0, erzwingen Sie R., um 0 bis 5 V für lineare 0 bis Smax zu erhalten. für Dehnung in mm oder cm.

Beachten Sie, dass die Hysterese auf R viel größer ist als Sie denken. Das Datenblatt zeigt einen Mittelwert von 2M, keinen Peak. Ich gehe also davon aus, dass es von Probe zu Probe große Unterschiede in Bezug auf Verstärkung und Mittelwertversatz gibt.

Die Diagrammdaten zeigen einen Mittelwert von 2 M, aber keine Einheiten für Dehnung, aber es zeigt nur 25 % Auslenkung, so dass 100 % Auslenkung noch nichtlinearer sein müssen. Die Hysterese kann wie ein großer Kondensator für kurzzeitige AC-Betätigung aussehen, wie auf gezeigt In meinem Schema kann der C-Wert entsprechend erhöht werden. Es gibt eine Gleichung, die ich in einer Tabelle für Strain vs R (nicht Stress in Nt) berechnet habe.
+1, da Sie nach all der Arbeit keine -ve-Punktzahl verdienen. Ihr letztes Diagramm scheint eine Anordnung von Widerständen auf der Mohm-Skala zu zeigen, die nicht von einer Wheatstone-Brücke zu unterscheiden ist, gefolgt von einem Diff-Amp.
Ja, es gibt viele Gründe für die anderen Widerstände, diesen weiten Ausschlag zu machen. Sobald wir eine echte Übertragungsfunktion für die Kraft erhalten haben, kann sie nichtlinear gemacht werden, um Kraft gegen V zu erhalten. Diejenigen, die mit -1 gestimmt haben, sind möglicherweise einfach zu faul, um einen Kommentar abzugeben. Der Hauptunterschied hier ist ein weiter Bereich, aber ein begrenzter Bereich, Vnull-Anpassung für Nullspannung. was meiner Meinung nach zwischen 2 und 2,7 Millionen variieren kann, sodass weitere Verfeinerungen vorgenommen werden können. Da es KEINE Spezifikationen von OP gibt, hätte ich nicht einmal ein Design veröffentlichen sollen, da ich annahm, dass er keine Ahnung hatte, wie man Spezifikationen definiert, während mein Motus Operandi gut ist f(x) Specs 1st , Design later.
@ TonyStewart.EEsince'75 Ich möchte einen Sensor bauen, der die Kraft aufzeichnen kann, die durch Biegen des Sensorelements ausgeübt wurde.
Haben Sie eine Feder oder eine Waage, um die Kraft zu messen? vs R, wenn nicht, kalibrieren Sie die Feder f = kx oder verwenden Sie bekannte Gewichte
Ich erwarte eine Datendatei von F vs R

Idealerweise ist eine Wheatstone-Brücke ausgeglichen. Wenn Sie einen Messwiderstand haben, bedeutet dies, dass Sie die anderen drei Widerstände so wählen, dass sie mit ihrem mittleren Bereichswert übereinstimmen.

Unter bestimmten Umständen möchten Sie möglicherweise einen niedrigeren Wert im Referenzarm für etwas geringeres Rauschen oder niedrigere Werte gegen Masse verwenden, um den Gleichtakt von der mittleren Skala auszugleichen, oder höhere Werte, um den Stromverbrauch und/oder die Erwärmung zu reduzieren. Aber normalerweise ist alles ausgewogen der Ort, an dem man anfangen kann.

In Ihrem Fall mit einem Sensor im Bereich von 0,7 bis 1,8 MOhm wäre das geometrische Mittel von 1,1 oder 1,2 MOhm ideal, aber 1 M würde mit einer geringen Erhöhung des erforderlichen Gleichtaktbereichs recht gut funktionieren.

Ich denke, Sie kennen eine Wheatstone-Brücke im Gegensatz zu dieser Anwendung. Dies ist weder ein linearer Widerstandsverstärker noch ein inverser Widerstandsverstärker, wenn die Abweichung so groß > 50 % ist wie in diesem Fall. Es ist also eine Fehlbezeichnung. Es verstärkt, sieht vielleicht wie eine Wheatstone-Brücke aus, aber nicht in der Leistung, da es zu keinem Zeitpunkt ein Gleichgewicht gibt. Die Nullkraft driftet je nach Retention, Temperatur usw. einfach irgendwo zwischen 1,5 M und 2 M in die Nähe des Nullarbeitspunkts oder an ihn vorbei. Stimmen Sie zu, dass dies eine falsche Bezeichnung ist?
Die Diagrammdaten zeigen einen Mittelwert von 2 M, aber keine Einheiten für Dehnung, aber es zeigt nur 25 % Auslenkung, sodass 100 % Auslenkung noch stärker nichtlinear sein müssen und aufgrund von Hysterese nicht zu einem maximalen R von 2,7 M zurückkehren dürfen.
Widerstandswert in der Wheatstone-Brücke
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