тензометрия выстрела

[A-Soft]

Всем привет! Давным давно хотел записывать график давления в стволе. Чтобы ничего не ломать, люди используют тензорезисторы. Вот я приобрел в Платане такие вот тензорезисторы по 350 Ом. Приклеил их и соединил в мост Уинстона:

мост 1.jpg

(38.41 КБ) 780 скачиваний

R2 и R4 ориентированы перпендикулярно оси ствола для замера упругого изменения диаметра ствола при выстреле, а R1 и R3 вдоль оси ствола для термокомпенсации (вдоль оси ствол не играет).
питание А1-А2, сигнал А3-А4. Можно поменять - роли не сыграет.
Осциллограф Hantek DSO1152S минимальный шаг решетки 2мВ.
Инструментальный усилитель AD627AN с регулируемым коэффициентом усиления от 5 до 1000.
Так вот, дал питание мосту 9В (крона), сигнал с моста осцилл не ловит. Видно очень слабенький. Надо усиливать.
Какой сигнал идет с моста и насколько надо усиливать - неизвестно.
Усилителю AD627AN все никак не могу ума дать.
Думаю, надо сначала его "пощупать" в работе, а потом лепить к мосту.
Короче "пощупать" никак не получается. Я ж сначала на ноутбуке выдал на звук синусоиду и подключил. А потом уже прочитал в даташите что вход не более 100мкВ. Наверняка спалил. Есть еще один, последний. Потому и очкую его тоже спалить. Новые покупать очень неудобно.
Может кто знает такую связку тензомост-усилитель-осциллограф?
какой выход у тензомоста? Я в этих деформациях как в темном лесу - не понимаю единиц измерения чтобы посчитать по формулам.
Или подскажите что мне сделать с AD627AN чтобы увидеть его работу?

[АлександрЛ]

Я имел дело с AD620.. В принципе - тот же инструментальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления... Спалить, если усилитель исправен, это вряд- ли... Я вот по такой схеме их делаю, 7805- питание моста, +Vs -Vs - =/- 12 Вольт, R между выводами М/с 1 и 8 - задаёт коэффициент усиления.... а проверяю (просто приходится проверять работоспособность 50 - 100 усилителей подряд)- просто- касаюсь пальцем вывода 2 или 3... и на осциллографе, подключенном к выводам 5 и 6 - вижу "помеху/наводку"... микруха довольно дубовая, просто так, из- за 100 мВ не сдохнет....

Мост (для проверки) набран из обычных резисторов по 360 Ом, когда пальцем греешь один из резисторов, на выходе усилителя напряжение заметно меняется... Коэффициент усиления задан - 1500 (ну, или 1000), на осциллографе - 1 вольт/деление

Переменник- это регулировка баланса моста, иначе, на несбалансированном мосту вы ничего не увидите... у меня стоит 22 кОм, многооборотный, движок резистора на землю... можно поставить 50 кОм.. на измерительную цепь он практически не влияет...

Процесс измерения- подаёшь питание, резистором выставляешь "0" на выходе 6, а потом, собственно, пытаешься чего- то померять...

[A-Soft]

АлександрЛ, спасибо. Попробовал вашим методом - не спалил.

[A-Soft]

Рано обрадовался. Vcc=12В, при замыкании +IN и -IN между собой на REF-Output периодический сигнал сложной формы от +5В до -3В с частотой 130Гц. Должен быть 0? Коэффициент усиления примерно 880. Ref задан двумя резисторами по 1К между Vcc и GND.

[АлександрЛ]

Усиление ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ задаётся резистором между 1 и 8 ногами микросхемы, почитайте документацию на вашу микросхему.. В найденном мной варианте- 23 страница, рисунок 50... Вы просто неправильно её используете, реально ТАМ- 2 или 3 ОУ, включённые по специальной схеме...

[A-Soft]

это я понял. между 1 и 8 ногой у меня сопротивление последовательно 154+74=228 Ом.
//бля, по факту 154К+74К=228К, усиление 6 . Щас впаяю другое.
а подключать планировал стр.19 рис.41. Тот же мост, те же тензорезисторы. Только по этой схеме на входе +-100мВ, а на первой странице "200 μV maximum input offset voltage (AD627A dual supply)" и во всех таблицах мкВольты на входе. Очепятка похоже.

[A-Soft]

впаял 274,4 Ома. Усиление G=5+200КОм/274,4=733,8. Сейчас потестю.

[Alter Ego]

прочитал в даташите что вход не более 100мкВ

И где это написано?
В таблице ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS указано, что максимальное входное напряжение Input Voltage равно +/- Vпит.
А maximum input offset voltage - это напряжение смещения, приведенное ко входу.

[A-Soft]

это напряжение смещения, приведенное ко входу

что это такое?

[A-Soft]

попробовал от кроны. Вообще запутался.
Непонятный график корячился от подключенного блока питания самого осциллографа.
стала прямая полоса. Но почему при закороченных между собой 2 и 3 ноге на выходе +Vcc?
Должен же быть REF.

[Alter Ego]

Если вход схемы но ОУ соединить с массой, то на выходе будет не ноль, а какое-то напряжение, поскольку ОУ
не идеален. Это напряжение зависит от коэффициента усиления, то есть ОУ ведет себя так, будто к его входу
подключен источник напряжения.
Разделим выходное напряжение на коэффициент усиления и получим напряжение смещения.

[A-Soft]

Разделим выходное напряжение на коэффициент усиления и получим напряжение смещения.

Ладно. Отпаял резистор, теперь коэффициент усиления 5. 2 и 3 ногу спаял между собой чтобы небыло дребезга. подключил к кроне. то же самое.
Output = +Vcc.
по формуле из даташита:
Vout = [Vin(+) – Vin(−)] × (5 + 200 kΩ/Rg) + Vref
то есть при Vin(+)=Vin(−) должно быть Vout = Vref.
что не так?
может спаянные Vin припаять еще к Vref?

[Alter Ego]

Но почему при закороченных между собой 2 и 3 ноге на выходе +Vcc?

Потому, что ОУ направильно подключен. На REF надо подать половину напряжения питания:

[A-Soft]

я подал половину. Резисторами поделил: Vcc - 1кОм - Vref - 1кОм - GND.
осциллографом проверил - все нормально. При питании от кроны 9В на Vref приходится 4,5В.
кроме этих двух резисторов другого обвеса нет, обратную связь не использую. Просто замкнул 2 и 3 ноги.


пока не подключаю его к мосту. Стрелять сейчас все равно никак не получится.

[Alter Ego]

2 и 3 выводы замкнуты и висят в воздухе? Так работать не будет. Надо и входы подключить к 1/2 питания.

[A-Soft]

2 и 3 выводы замкнуты и висят в воздухе? Так работать не будет. Надо и входы подключить к 1/2 питания.

ДА!!! Заработал усилитель!!!
Vref припаял к Vin(-). Vin(+) от пальца фонит на милливольтах и выход ровно в 5 раз больше и фонит точно так же!!!
Теперь можно и мост подключать!
Завтра попробую вырваться на полигон.

[АлександрЛ]

На полигон- то и не обязательно.. Ведь 2 тензорезистора ВДОЛЬ cтвoлa (назовём ТРУБОЙ) приклеены? Его просто можно руками гнуть, должно реагировать... Вопрос- а как тарировать? Я, кроме как от какого- то насоса, накачивающего известное давление в трубе, придумать не смог... Ж/Д путь так испытывают- выставляют нули на выходах усилителя, загоняют вагон с известной массой, и смотрят показания... Потом, когда состав проходит, сравнивают статические измерения, и в динамике...

[Alter Ego]

С измерениями будут большие проблемы.
При выстреле по металлу ствола начнут двигаться акустические волны - продольные и поперечные,
и отделить информационный сигнал от помех будет непросто.

[A-Soft]

Тарировать можно однотипными покупными патронами. Хорошего качества. У хорошего производителя пики давления из 10 патронов скакать не будут.
Если так не получится - буду в токарке изобретать гидравлический насос. В этом плане большая проблема - манометр. надо минимум на 500 атм (50МПа). Выстрел - до 1100атм. А давить можно болтом.
Гнуть ствол - этого делать точно не буду. Во первых толщина стенки меняется от тензодатчика до газоотвода - от 4 до 2 мм (длина ~300мм), следующие 300 мм ровные - толщина 2мм. Чтобы у казенной части появилась упругая деформация надо будет ствол загнуть.
А вот акустические волны - это да. Плосовым фильтром думаю вопрос будет решен. Сверх 10 кГц уже точно не мои колебания.

Мне эти замеры нужны для изготовления самодельных патронов. У них результаты лучше. Но границы дозволенного не вижу.
Кроме пика давления важно видеть всю кривую по времени.
На Guns.ru один человек выставлял свои замеры, снятые таким образом. Я попытался разузнать у него что да как. Но он, узнав что я - немосквич, просто прекратил общение.

Благодарю Alter Ego и АлександрЛ за помощь.
Стала понятна схема подключения моста без развязки на Vref.
Метод уравновешивания моста одним подстроечником - самый лучший. Так можно вообще исключить термокомпенсирующие тензорезисторы. Или приклеить их только изолентой - чтобы не реагировали на механику.

[АлександрЛ]

Ну, "гнуть ствол"- это я НЕ имел ввиду- до видимой деформации..а для проверки работоспособности самого усилителя.. У меня в тензоусилителях тоже измеряют нагрузки на рельс, он же на вид- то не гнётся!.. Должно быть видно, даже когда просто руками пытаешься трубу изогнуть... Всё зависит от коэффициента усиления.. А я привёл основную часть схемы усилителя тензодатчиков, которая используется при испытаниях ж/д пути... потом ещё стоит фильтр, отсекающий сигнал выше определённой частоты, и , собственно, 32-х канальный АЦП