Инструментальный усилитель INA128

[w201]

Не понять что пошло не так.
Стандартная схема с INA128
на входе диф. сигнал
IN+, IN- примерно 7.5V
V+ 15.8V
V- на землю
REF- тоже на землю
коэф. усиления около 167
IN+ - IN- | Vout
----------------------
0.50mV | 103mV
0.64mV | 111mV
0.78mV | 134mV


Не могу понять почему изменение на выходе не пропорционально изменению разницы на входах
Ну и другой вопрос почему коэф. усиления не соответствует расчетному.

[El-Eng]

Очень похоже, что у вас имеет место клиппинг промежуточных каскадов. Об этом говорится в п. 7.4.2 даташита. Рекомендую тщательно проверить, какие напряжения должны быть в вашем включении на выходах промежуточных ОУ А1 и А2 на функциональной схеме (п. 7.2). Не должны ли там быть напряжения меньше V- или больше V+ (что невозможно)?

[w201]

Если я правильно осознал

The linear input voltage range of the input circuitry of the INA12x is from approximately 1.4 V below the positive supply voltage to 1.7 V above the negative supply

Входной у меня 7.5 примерно, причем Vin+ и Vin-, питание 15В. Т.е. все условия вроде соблюдаются.

Вторую часть доки просто не понял. Все слова понятны, а вот смысл ускользает...

PS Забыл сказать это я весы на тензодатчике делаю....

[El-Eng]

Ах, там тензодатчик... Тогда, скорее всего, влияние оказывает смещение на входе усилителя из-за разбалансировки тензодатчика плюс собственное смещение и т.д. Кстати, для линейной работы, выходное напряжение усилителя должно быть больше (V-)+1.4В, в вашем случае больше 1.4В. Лучше всего вам REF не на землю подключить, а на какой-то положительный уровень больше 1.4В, от которого и мерить выходное напряжение. Если хотите мерить от земли, то нужно небольшой минус питания сделать. А еще не забудьте, что тензодатчик будет при нуле нагружен весом платформы.

[w201]

Не думаю, что датчик имеет влияние, т.к. на входе увеличение разницы сигнала всегда одно и то же на единицу изменения эталонного веса.
Т.е. дело именно в усилителе.

Мне лучше мерять от земли т.к. дальше идет вход ADC у которого нет Vref.
т.е. единственный вариант это подать на вход V- напряжение <-1.4V Тогда при минимальной разнице сигнала на входе условие будет выполняться?

[El-Eng]

... единственный вариант это подать на вход V- напряжение <-1.4V Тогда при минимальной разнице сигнала на входе условие будет выполняться?

Это не единственный, хотя и лучший вариант. Условие выполняться будет, особенно учитывая тот факт, что платформа изначально нагрузит датчик, сместив его в нужную сторону. Вам в любом случае нужно будет мерить изменение напряжения, вычитая из текущего значения значение при ненагруженной платформе. Главное, чтобы усилитель всегда оставался в линейной области.

Другим решением задачи может быть применение дополнительного вычитающего усилителя на ОУ, в котором выход включает землю (или Rail-to-Rail), его можно совместить с ФНЧ. Но это решение хуже с точки зрения температурной стабильности.

Кстати, вопросу температурной стабильности нужно уделить максимальное внимание. Это, в первую очередь, касается температурного коэффициента сопротивления резистора, задающего усиление ДУ (Rg).

[w201]

Ну нам нужен только лучший вариант...
Вообще напряжение на выходе почти всегда меньше 1.4В, так что как оно работает не понимаю...
причем нормальный, линейный результат начинает показывать начиная с 0.4В на выходе.

Теперь думаю как из +16В получить -16В, ну или хоть какое-то отрицательное...
У меня входное +12, я его через stepup(lmr62014) поднимаю до примерно +16В, и где теперь брать отрицательное напряжение

[El-Eng]

...нормальный, линейный результат начинает показывать начиная с 0.4В на выходе.

Данные в даташите всегда даются с запасом, к тому же, там указано напряжение на нагрузке 10к, а на холостом ходу диапазон будет шире. Но, вообще, лучше всегда ориентироваться на даташит, это существенно уменьшает вероятность появления проблем при массовом повторении.

...где теперь брать отрицательное напряжение

Это не проблема. Задача решается, например, при помощи преобразователя LM266x или подобного.
В крайнем случае, можно вывести меандр 50-100КГц из микроконтроллера на КМОП буфер и сделать отрицательное напряжение при помощи пары диодов и пары конденсаторов.

[w201]

У LM266x входное только до 5V. Ставить еще один стабилизатор 12->3.3?
По идее потребление там никакое можно и линейный поставить. Что-то типа mcp1702. Перегреваться вроде не должен.

[El-Eng]

Хм, а как вы собираетесь питать микроконтроллер?

[w201]

Через mcp16301, но все в один голос не советуют микгировать аналог и цифру...
Я даже блутус модуль отдельно запитываю.

Или глупости это все?

[Муркиз]

Мой совет - если вы работаете с тензодатчиками, обязательно используйте двухполярное питание.

И еще - около 7.5 В на входах - это слишком грубо. Точнее надо, и нужна величина диф. напряжения по входам.

[w201]

Ну тут тз не позволяет двухполярное питание иметь.
У меня либо БП, либо прикуриватель в авто.

Может есть какие-то stepup двухполярные? я что-то пока ничего готового не нашел.

Точнее я не измерю, т.к. мультиметр не дает такую точность на вольтовых напряжениях. А разница по входам, как я писал вначале, стартуют с около 0,5мВ.

[Муркиз]

Тогда делай хотя бы искуственную землю, и REF сажай на нее.

[El-Eng]

Или глупости это все?

И да, и нет. Это было бы не глупостью, если бы вы использовали чисто аналоговые источники питания: батареи, линейные стабилизаторы полученного от сети напряжения и т.д. Но поскольку вы планируете использовать импульсные преобразователи, то проблема устранения помех встанет перед вами также, как она встала бы при смешанном питании цифровых и аналоговых цепей. Решение этой проблемы не такое уж и сложное, главное точно понимать, что вы делаете. Вначале, она может потрепать нервы, но когда все получится, вы поймете, что не так страшен черт, как его малюют.
Чтобы было с чего начать, советую прочитать это (а лучше это или это, если вы владеете английским).

[АлександрЛ]

Может есть какие-то stepup двухполярные? я что-то пока ничего готового не нашел.

А вы внимательно читайте даташиты..

Та же 34063- очень даже "универсальная", на ней можно делать и "понижатели", и "повышатели", и "вольтаж инверторы"..

Voltage inverting.png

(55.48 КБ) 624 скачивания

[w201]

Та же 34063- очень даже "универсальная", на ней можно делать и "понижатели", и "повышатели", и "вольтаж инверторы"..

Voltage inverting.png

Это да, но у меня входное напряжение +12, и я его повышаю до +16 и было бы супер на той же микросхеме получить -16В, чтобы не делать дополнительные схемы.

Вначале, она может потрепать нервы, но когда все получится, вы поймете, что не так страшен черт, как его малюют.
Чтобы было с чего начать, советую прочитать это (а лучше это или это, если вы владеете английским).

Спасибо за ссылки. Изучим....

Добавлено after 3 minutes 8 seconds:

Кстати, вопросу температурной стабильности нужно уделить максимальное внимание. Это, в первую очередь, касается температурного коэффициента сопротивления резистора, задающего усиление ДУ (Rg).

Ну я тут вижу только один выход - выбрать резистор с минимальным ТКС. пока нашел только 30ppm/ºC из тех что можно купить здесь....
Может есть еще какие-то варианты?

[АлександрЛ]

Та же 34063- очень даже "универсальная", на ней можно делать и "понижатели", и "повышатели", и "вольтаж инверторы"..

Это да, но у меня входное напряжение +12, и я его повышаю до +16 и было бы супер на той же микросхеме получить -16В, чтобы не делать дополнительные схемы.

Ну, и делайте.. На одной 34063- "повышатель", на второй- "вольтаж инвертор"..
Ей всё равно, сколько выдавать, хоть минус 12, хоть минус 16..
34063 стоит раз в 10 дешевле, чем INA128, вам что, лишнюю микросхему жалко поставить?
Или ставьте DC/DC преобразователь, как у моей схемы:

[w201]

Ну, и делайте.. На одной 34063- "повышатель", на второй- "вольтаж инвертор"..
Ей всё равно, сколько выдавать, хоть минус 12, хоть минус 16..
34063 стоит раз в 10 дешевле, чем INA128, вам что, лишнюю микросхему жалко поставить?

Да похоже так и получается, на lmr62014 dc/dc получаеи +16, и lm2660 в качестве инвертора. Напряжение на него (положительное) возьму наверное с питания МК. Не сильно нравится конечно, но ставить еще один понижающий стабилизатор как-то слишком вроде.

[El-Eng]

Ну я тут вижу только один выход - выбрать резистор с минимальным ТКС. пока нашел только 30ppm/ºC из тех что можно купить здесь....
Может есть еще какие-то варианты?

В том-то и проблема.
Для весов с датчиком класса С3 (3000 делений) вам понадобится резистор с ТКС, обеспечивающим стабильность усиления на уровне 1/3000 (300ppm) в рабочем диапазоне температур. Для коммерческого диапазона -10..+40 градусов ТКС резистора Rg должен быть лучше 300/50=6ppm/ºC, иначе вы не пройдете честную сертификацию. Такие резисторы нужно покупать специально, например, в DigiKey.

Альтернативой может служить применение специализированных АЦП: AD7730, AD7796/AD7797 и подобных. Они могут работать с датчиком напрямую и достаточно термостабильны. Заодно, они позволяют использовать шестипроводное подключение, что весьма актуально в случае длинных проводов между датчиком и весовым индикатором. И последнее: они требуют напряжения питания порядка 5В, что сильно упрощает конструкцию блока питания.

Можно, конечно, еще поставить датчик температуры (или использовать встроенный в контроллер) и калибровать весы при хотя бы двух значениях температуры, но это - еще тот гемор (хотя этот метод позволяет использовать тензодатчики с качеством похуже).