Стенд и оборудование для испытаний и измерений VIII

Б.г.> Кроме разрешения, важны такие вещи как повторяемость, гистерезис, температурная стабильность и прочее. Результирующая точность датчика от весов на нагрузке в 5 кГ не лучше 5%

Так почему не сделать КУ 1000 или 4000? Неужели такое усиление настолько кривое, что оно добавит больше 5% к погрешности самого датчика?

Откуда взялись 5 мВ? Что такое "квант АЦП на входе"? На входе чего?

Ещё раз: 200 мкВ = 5 кгс
Ку = ???
Как достичь пятипроцентной дискретности? Какой Ку для этого необходим? Почему 250, почему не 100? Или Ку вообще не играет роли, и сигнал можно не усиливать?

Serge77> Так почему не сделать КУ 1000 или 4000? Неужели такое усиление настолько кривое, что оно добавит больше 5% к погрешности самого датчика?
Он имеет в виду возможное возбуждение, судя по всему.

А какой выход с моста у тебя? Тоже микровольты? На твоей странице я не нашёл никакой информации о напольных весах.

Non-conformist> А какой выход с моста у тебя? Тоже микровольты?

При 80 кг получалось по памяти 4 мВ. Я сделал КУ 500, чтобы при >100 кг не зашкаливало за 5 В.

Non-conformist> Откуда взялись 5 мВ?
Опорное напряжение делить на число квантов АЦП

Non-conformist> Что такое "квант АЦП на входе"? На входе чего?
На входе самого АЦП 5 мВ, на входе усилителя - 5 мВ/к.у.

Non-conformist> Ещё раз: 200 мкВ = 5 кгс
Non-conformist> Ку = ???
Non-conformist> Как достичь пятипроцентной дискретности? Какой Ку для этого необходим? Почему 250, почему не 100?

К.У. определяется очень многими факторами. Первый - усилитель усиливает не только сигнал, но и шумы, и этими шумами усилитель НЕ ДОЛЖЕН ПЕРЕГРУЖАТЬСЯ!!!
Из-за этого надо уменьшать используемый диапазон сигнала относительно максимального. Либо ставить фильтр на входе, экранировать коробочку и т.д.

Non-conformist> Или Ку вообще не играет роли, и сигнал можно не усиливать?

КУ играет роль. Конечно, он играет свою роль, и можно построить усилитель с КУ 10000, но он будет работать только в лаборатории, а в поле - не будет.

Если у нас нет фильтра, обрезающего шумы, между усилителем и АЦП, то ещё и АЦП тоже не должен перегружаться шумами. Если есть, то этот фильтр не должен портить линейность усилителя, т.е. у него должно быть низкое выходное сопротивление.

Второе - температурная стабильность твоих резисторов, задающих к.у. Чем больше их отношение, тем, как правило, больше отличаются их ТКС, а, значит, и тем сильнее зависимость к.у. от температуры.

Третье - чем больше к.у., тем меньше нижняя граничная частота усилителя. Это может быть как плюсом, так и минусом, но для АЦП обычно минус, т.к. фазовая характеристика портится. Но, в любом случае, об этом нужно помнить.

Для усилителя, который должен работать в полевых условиях, к.у. больше 250 непрактичен.

Получается, что пятикилограммовый стенд с дискретностью 100 г на датчиках от напольных весов построить невозможно. По крайней мере - для работы в полевых условиях. Правильно ли я тебя понял?

Запустил усилитель. При нулевой нагрузке на тензомост, смещение выхода около 25 мВ. При Ку = 100+ на пяти килограммах нагрузки амплитуда выхода составила 25 мВ. Амплитуда шума в районе 5 мВ.


***
Серьёзное замечание к стабилизатору. Вместо 5,0 В на своём выходе он выдаёт какие-то 4,3 В... Причём сразу после включения выдаёт положенные 5 В, а через две-три минуты выход опускается до 4,35 В, и стабилизируется на этом значении... Возбуды нет, всё чисто. Ток потребления всей схемы (мост + усилитель) = 4,25 мА. Есть подозрение, что попутана полярность танталовых чип-конденсаторов. Хотя это дало бы ощутимую утечку, и отразилось бы на токе потребления...

Отпаял танталовые конденсаторы, теперь 4,3 В на входе стабилизатора устанавливается сразу по включении. (( Нужно менять стабилизатор, потому что кроме него в его схеме остались два керамических конденсатора по 100 нан. Во засада...

Non-conformist> ... теперь 4,3 В на входе стабилизатора ...
Ошибка. Следует читать "на ВЫходе стабилизатора".

Отпаял стабилизатор двумя паяльниками. Всё, на сегодня аллес.

Non-conformist> Отпаял стабилизатор двумя паяльниками.
По дороге домой грешным делом подумал, что попутал выход стабилизатора со входом. )) Пришёл домой, посмотрел - да нет, всё правильно... Неужели брак? Или перегрел... Да не перегревал я его... Фигня какая-то.

Non-conformist> Запустил усилитель. При нулевой нагрузке на тензомост, смещение выхода около 25 мВ. При Ку = 100+ на пяти килограммах нагрузки амплитуда выхода составила 25 мВ. Амплитуда шума в районе 5 мВ.
Да, забыл. Пять милливольт шума - это БЕЗ выходного фильтра с частотой среза 1 кГц. Потому что этот фильтр я разместил на плате МК, за межплатным разъёмом, поближе ко входу АЦП. Думаю, что с этим фильтром напряжение шума будет гораздо меньше.

Non-conformist>> Отпаял стабилизатор двумя паяльниками.
Non-conformist> По дороге домой грешным делом подумал, что попутал выход стабилизатора со входом. )) Пришёл домой, посмотрел - да нет, всё правильно... Неужели брак? Или перегрел... Да не перегревал я его... Фигня какая-то.
Раздельная земля. )) Второй раз попадаюсь, сцуко. Второй проводок, от силовой земли, кинул на минусовую клемму батарейки - и всё стало тип-топ.

Увеличил Ку со 100+ до 11 111,111. о_0

Я не виноват - так по формуле производителя получилось (2 х 10М / 1К8) - ровно двух килоом в делитель не нашлось, поставил ближайший. Добавил второе звено штатного фильтра на выход усилителя, строго по ДШ.

Выход сместился по постоянке вверх на 2,3 В. С учётом смещения, пять килограммов нагрузки на тензомост подводят сигнал на выходе усилителя чётко к порогу насыщения. Т.е. амплитуда сигнала на выходе усилителя под пятикилограммовой нагрузкой составила около 2,5 В (пятидесятигерцовые кракозябры уже начинают сминаться "о потолок"). Линия развёртки чёткая, тонкая. Амплитуда пятидесятигерцовой наводки =~ 250 мВ.

зы: I love TI. ))

Xan, а что теперь делать со смещением выхода усилителя по постоянке? Не будет ли оно мешать аналого-цифровому преобразованию?

Serge77, какая разрешающая способность стенда получается с указанными выше параметрами усиления?

Пятидесятигерцовая наводка значительно изменяется в зависимости от положения рук оператора. Максимум в районе 250 мВ, минимум 20 .. 50 мВ.

Serge77> Если у тебя тензомост выдаёт 10 мВ на 100 кг, то на 1 кг будет 0.1 мВ. Значит делаешь усилитель, поднимающий эти 0.1 мВ на максимуме нагрузки до 4-4.5 В (это при питании 5 В). Потом на 10-битном АЦП с усреднением можно получить разрешение 1 кг / 4000 = 0.25 г. Теоретически. Ну несколько грамм так точно.

Сейчас тестер уверенно видит литиевую батарейку массой 35 г: 2,17В без батарейки, и 2,19В с батарейкой. Предел измерения "20В", а точнее нельзя, потому что следующий более чувствительный - это "2В".

Посмотрел линейность. Поскольку пока располагаю ограниченным набором грузов, получилась вот такая кривуля (в аттаче). Как можно у Экселя узнать, каков процент нелинейности?

Xan> Левые резисторы — это тензорезисторы из датчика.
Xan> Правые — два твоих дополнительных одинаковых.
Xan> Величины сопротивлений между левой и правой парой могут отличаться. И сильно, даже в разы.
Xan> Но в каждой паре они должны быть точно равны. Чтоб точно половина напряжения получалась.
Xan> Лучше всего использовать полный мост тензорезисторов, если есть возможность.
А если не два, а четыре тензодатчика? Как балансировать такой мост? А то у моих весов разбаланс порядка 200 мкВ - даже китайский тестер их видит уверенно. С учётом Ку ~= 10 000 такой разбаланс на выходе усилителя даёт примерно половину питания (2,17 В).

Можно ли не балансировать мост? Измерениям такое смещение вроде не мешает, диапазон получается с приемлемым запасом.

Да, и ещё нашёл у себя ошибку в разводке. Не электрическую, а идеологическую. Развёл как раз как показано на неправильном варианте:
http://www.balancer.ru/forum/.../attachment.php?item=168494&download=2
Но поскольку плата уже вытравлена и собрана, будем пробовать эксплуатировать "as is".

И вот это не совсем понятно, насчёт комбинаций:

Xan> Проверить, что датчик простой, можно померив сопротивления между разными парами проводов, должно получиться в 4 комбинациях одно значение (например 350), и в двух другое (например 262.5).
Xan> Если датчик с термокомпенсацией, то питание надо подавать строго на красный и чёрный.
Xan> При измерении сопротивления получится три разных значения.
Xan> И на сигнальных не половина питания.

У меня вот что получается:

Non-conformist> У меня вот что получается:
Non-conformist> Стенд и оборудование для испытаний и измерений VIII [Non-conformist#06.01.13 00:02]

Простой мост. Но каждый резистор состоит из двух последовательных.
При такой схеме соединений на верхний правый красный — подать питание, на двух других красных — будут сигналы.

Так и сделал.

Ну ты оцени, что получается! Целый день один тут сижу. ((

Что значит "R² = 0,999" ?

Non-conformist> Xan, а что теперь делать со смещением выхода усилителя по постоянке? Не будет ли оно мешать аналого-цифровому преобразованию?

Пока не зашкаливает — не будет.
Можно от земли или питания к одному из сигналов включить резистор порядка мегаома. И сместить в нужную сторону.

Non-conformist> Ну ты оцени, что получается! Целый день один тут сижу. ((

Да вроде у тебя всё плавно течёт куда надо.
Но лучше мне конкретные вопросы задавай.

Я, вот, всё свой стенд никак не доделаю.

Non-conformist> Что значит "R² = 0,999" ?

А хрен его знает!

У тебя, если провести прямую и посмотреть на отклонения от неё, получается:
0.00
0.01
0.02
0.04
0.07
0.00
Похоже на то, что кроме линейной зависимости есть и квадратичная
y = ... - x² * 0.0112

Non-conformist>> Что значит "R² = 0,999" ?
Xan> А хрен его знает!

Не пугай человека)))
Всё отлично. Линейность хорошая и достаточная.