wie man Schwankungen kleiner Widerstände erkennt

Ich habe eine Wägezelle, deren Widerstand zwischen 318,0 und 318,8 Ohm variiert. Ich habe einen Spannungsteiler verwendet, aber die Ausgangsspannung ändert sich selten, wenn sich der Widerstand ändert.

Gibt es einen Stromkreis, den ich verwenden kann, um die Widerstandsänderung in Bezug auf die Spannungsänderung zu modellieren?

Wie messen Sie den Ausgang, damit Sie einerseits sagen können, dass sich der Widerstand von 318,0 auf 318,8 Ohm ändert, andererseits aber sagen, dass sich die Ausgangsspannung selten ändert?
@Roy, wie misst du die Spannung? Multimeter? oder ADC?
Welche Lösung Sie auch bauen, Sie müssen sie temperaturstabilisieren. (Woher wissen Sie, dass sich der Widerstand überhaupt ändert, übrigens?)

Antworten (2)

Wenn die Widerstandsänderung tatsächlich so klein ist (was ich bezweifle; es sind nur 0,25 %), dann brauchen Sie eine Wheatstone-Brücke:

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Der Verstärker ist ein Instrumentenverstärker, daher ist die Rückkopplung intern. Rx ist Ihr variabler Widerstand und R3 ist ein fester 318-Ω-Widerstand. R1 und R2 sind gleich, ihre tatsächlichen Werte sind nicht so wichtig, wählen wir 10 kΩ für sie. Dann beträgt die Spannung am invertierenden Eingang des Instrumentenverstärkers 2,5 V, während die Spannung am nicht invertierenden Eingang zwischen 2,5 V (Rx = 318 Ω) und 2,497 V (Rx = 318,8 Ω) variiert. Das sind nur 3,14 mV Unterschied, und Sie brauchen 1000 × Verstärkung, um 0 V bis 3,14 V daraus zu bekommen.

Die Abweichung von 0,25 % ist kleiner als die Toleranz eines 1 %-Widerstands, und selbst 0,1 %-Widerstände geben Ihnen einen merklichen Offset. Wenn Sie für R1 und R2 0,1-%-Widerstände auswählen, können die theoretischen 2,5 V um bis zu 2,5 mV abweichen, das sind 80 % Ihres vollen Bereichs. Sie müssen also die Widerstände so trimmen, dass der Ausgang bei einem Widerstand von 318 Ω 0 V beträgt.

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Wenn Sie 100-kΩ-Widerstände für R5 und R6 und einen 10-kΩ-Multiturn für das Potmeter verwenden, können Sie die Referenzspannung zwischen 2,48 V und 2,52 V einstellen.

Was halten Sie von diesem Produkt , das zuvor im Chat geteilt wurde? Es scheint ziemlich großartig zu sein, wenn es wie versprochen funktioniert und gut aussieht, um es zu bauen.
@Kortuk - Ich bin mir nicht sicher, ob dies eine Lösung ist. Sie erhalten eine Spannung proportional zum Strom proportional zum Widerstand, dann hat die Spannung auch diese sehr kleine Variation von 0,25 % der vollen Skala. Die Wheatstone-Brücke subtrahiert im Wesentlichen diesen hohen Offset, sodass Sie anstelle eines Bereichs von 0,9975 bis 1,0000 einen Bereich von 0 bis 1 haben.
Da ich gesehen habe, dass es einigen Leuten vorgeschlagen wurde, dachte ich, ich würde es als etwas zum Diskutieren vorschlagen. Könnte es eine hohe Präzision und eine geringe Genauigkeit haben, so dass es gut zum Aufspüren von Kurzschlüssen geeignet ist?
Vermisse ich das negative Feedback zu Ihren Operationsverstärkern oder sollen diese etwas anderes sein?
@Kortuk - Der Verstärker ist ein Instrumentenverstärker, daher ist die Rückkopplung intern. Zur Antwort hinzugefügt. Danke für den Hinweis. Angenommen, Sie konvertieren die 318 Ω bis 3,18 V und Sie messen das mit einem 12-Bit-ADC mit 3,20 V Referenzspannung, dann deckt der gesamte Bereich von 3,18 V bis 3,188 V nur 10 Counts ab, das sind weniger als 4 Bit Auflösung, trotz der 12-Bit.
wusste nicht, dass das das Symbol ist, danke!
@Kortuk - Eigentlich ist es das Symbol für einen PGA, Programmable Gain Amplifier, bei dem der Widerstand die Verstärkung einstellt. Die meisten integrierten InAmps sind auf diese Weise verpackt, manchmal mit ein paar integrierten Verstärkungswiderständen, sodass Sie zwischen x1, x10, x100 wählen können. Im Schaltplan wird der InAmp jedoch oft als drei einzelne Operationsverstärker , zwei Puffer für die Eingänge und ein Differenzverstärker gezeichnet.
@stevenvh, ich habe vor ein paar Jahren über dieses Problem nachgedacht, bei dem die Änderung des Sensorwiderstands gering ist, aber auch mit der Zeit, der Temperatur usw. driften kann. Woran ich gedacht habe, aber nie weiterverfolgt habe, war die einfachste Erweiterung der Schaltung Sie beschreiben, die eine langfristige Drift oder eine langsame periodische Drift aufheben würde. Ich glaube, ich schaue mir das Problem nochmal an.

Nur um Stevenvhs Antwort zu ergänzen ...

Er erwähnte, dass man die Widerstände in der Brücke sehr genau trimmen muss, und das stimmt. Es gibt jedoch einige ICs, die speziell für diese Art von Anwendung entwickelt wurden. Zum Beispiel verwenden wir den AD8556 . Dies ist ein Instrumentenverstärker, der sowohl eine programmierbare Verstärkung als auch einen programmierbaren DC-Offset hat.

Dadurch können Sie mit den Brückenwiderständen etwas schlampiger umgehen. Sie müssen einen Mikrocontroller verwenden, um die Einstellungen im Verstärker zu programmieren, aber sobald dies erledigt ist, haben Sie auch die Möglichkeit, diese Einstellungen dauerhaft einzubrennen, sodass Sie Ihr Produkt bei Bedarf ohne den Mikrocontroller versenden können.

Der AD8556 hat hervorragende Spezifikationen, aber mit 6,80 Dollar finde ich ihn als Trimmer-Potmeter-Ersatz immer noch etwas teuer.
@stevenvh - Ja, es ist wahr. Sie sind schmerzhaft teuer. Wir verkaufen ein Produkt, das 40 davon verwendet!
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