"Differentiell vägning"

On 050921, Johan Stäck went completely off-topic in swnet.teknik.elektronik by posting :

Borde det inte gå att bygga en spänningsdelare av vågarna?

Extrem förenkling:

Utsignal o | __/_ | ___/_ + o----|_/__|---*---|__/__|---o GND

--

Blott den vet,
som vida reser och fjärran farit har,
vad lynnesart leder envar,
Han vet,
vad vett är.

givare pullup ___L ____ GND---|__/_|------|____|---|Vcc | | | o utsignal

Koppla sedan varsin utsignal till + och minus ingången på A/D omvandlaren. Ev med en op-amp emellan. En idé iaf ;)

Se upp med toleranser och spänningsfall i ledare.

Kanske du kan koppla ihop klockingången på A/D omvandlarna istället?

< snip >

hur eller hur så måste du kunna ta upp absolutvikt och av detta i en differentiel koppling, matematisk eller analog väg få ut diffvärdet.

huvudproblemet är att du förmodligen måste byta A/D-omvandlarna till något som du själv har kontroll över, i både sampeltidpunkt och avläsningstakt.

jag gissar att du kan använda den befintliga 'analogskrotet' tills steget strax innan A/D-omvandlaren i respektive del (jobbet här är att se till att det blir störningsfritt mellan lastcellerna när de kopplas ihopt till gemensam utrustning och A/D-omvandlare - vilket kan vara knepigt nog)

med multiplexande A/D omvandlare så kan man aldrig få exakt samma sampeltidpunkt på två olika kanaler, med snabb omvandling (många ksampel/sek) så kanske skillnaden är försumbar, annars är det paralellarbetande omvandlare med gemensam sampelstyrning för exakt samma tid.

till det här får du räkna med att snickra både analoga antialisingfilter filter och filteralgoritmer för att hantera den förmodligen brusiga signalen från givarna.

DC - är alltid ett litet h---te att hantera analogt då du måste DC-koppla OP-ampar med DC-offsetfel etc. som driver med tid och värme...

om bryggan är ren resistiv wheatstone utan hjälpkretsar som hindrar så skulle jag nästan fundera på om man inte skulle använda sinus eller liknande som mätsignal då det alltid går att AC-koppla och slippa DC-offsethevetet.

kräver dock mer kringkretsar i form av stabila oscilatorer (kanske genererade av D/A-omvandlare samt detektorer, matematiskt eller analogt före AD/omvandlare... Obs detta är bara en löst utkasttänkande och har inte prövat iden om det håller hela vägen, tanken är lättare att få till dynamik eftersom man tittar efter tonkvoter (och kan förstärka det ordentligt) och slippa en hel del brus som man annars får vid DC-mätning (med överlagrad 50 Hz) samt av med problemet med vad hög DC-förstärkning gör med en liten DC-offstefel i början ...

dvs man flyttar basbandsmätning 0 Hz till bärvågsmätning 1000 eller 5000 Hz och i det senare läget torde 50 Hz brum vara mycket lätt att filtrera bort med lågpassfilter, som annars måste intergreras över 1 eller 2 perioder i DC-mätning för att undertryckas (förmodligen därför som du bara får ut 25 sampel/sek i din gamla utrustning)

DVM-kretsar (multimeter) har alltid en mättid på multipel av 50 Hz eller

60 Hz (USA) just för att undertrycka nätbrum vid DC-mätning.

/TE

Hej Johan!

Lyssna inte (läs inte) på Tobbe, det är enklare än så. Bygg en differensförstärkare så är det klárt...

Du följer väl rekomendationerna och CE märker din utrustning :)

Med vänliga hälsningar: Sven-Olov Larsson

beror på vilken precision han vill ha, jag hade kanske en smula för hög ambition... :*)

Att ta de två spänningarna från ingångarna till resp. AD in på en difförstärkare är ganska basic, man kan också göra det numeriskt inne i programet av dom hämtade värdena från AD-omv. redan nu etc.

Men, det löser inte problemet med att indatat hämtas in misstänkt för långsam takt eller om de samplas i garanterad synk, dessutom måste värdet från diff-förstärkaren hämtas in någonstans och presenteras (ytterligare en AD???)...

hur processas datat - analoga visare (:-)) eller i program ?

om det är snabba förlopp under en sekund (golfsving??) så är 25 sampel i sekunden kanske lite väl glest...

---

lös tanke igen

om wheatstonebryggorna är helt resistiva utan 'skrot' ivägen så var min tanke att med AC-bärvåg som mätning istället för DC så skulle man kunna använda ett ljudkort både i sändning (generator) och mottagning (mätning) då den dels har ordentlig dynamik (16 bitar - 96 dB eller

65536 steg, varav hälften används effektivt vilket torde ge bättre än 10 gramsupplösning även på en 150 Kg person om man skalar alla värden rätt) dels med typ 10 eller 20 KHz ton skulle få väldigt snabb och hyffsad synkron sampling i två kanaler samtidigt, dessutom att använda bärvåg istället för DC så slipper man bråka med ljudkortets DC-blockering. Om wheatsonebryggan är resistivt så fungerar spänningsdelning lika bra på AC som DC...

OK det är säkert en hel del stök att skriva program så att man kör ljudkortet i duplex - men det är resulterande stereosignalen in som är intressanta och av kurvformens amplitudnivå för resp kanal kan man få ut både absolutvärde (vikt) och diffentiellt värde (viktskillnad) med numerisk operationer i efterhand (tex. räknat av inspelade kurvformens toppvärden) - och det flera tusen gånger i sekunden (varje vågtopp) - torde ge en väldigt exakt viktföljning av en utförd golfsving...

till detta så kanske man får ta omaket att bygga en OP-amp konstruktion för att mata bryggan med utgång som orka driva lite mer än lineutgången på ljudkortet samt förstärkare från bryggans utgångar så att den skalar upp för att passa dynamiken i ljudkortets ingång och nyttja AD:n fullt ut. och till detta en kalibreringsförfarande beroende på noggranhet som önskas...

som sagt lösa ideer, mest för att komma ifrån just mäta och förstärka DC-nivåerna och att det förmodligen är genomförbart utan allt för mycket besvär och beroende av speciella externa AD-omvandlare som mäter DC... osv.

- man får mycket 'AD-omvandlare' med hög dynamik för pengarna idag om man håller sig till ljudkort och inte måste jobba med just DC-spänningar...

/TE

Se om du kan programmera om A/D sampleing. Borde finnas något flashminne. Eller kanske oscillator man kan byta.

Klipp av existerande A/D, och koppla den till diff-förstärkaren.

Man kan också ordna med spänningsberoende oscillator som samplas som 1 eller 0 och sedan bestämmer man dc nivå genom frekvensen. (ev pwm).

Om du kopplar in dig direkt på ljudkortets I2S bus. Kan du ganska enkelt stoppa in en A/D som jobbar med DC.

En lösning är annars AVR/PIC som samplar och spottar ut datat till rs232. Och med ett chip till har du ethernet.. ;)

Om du kunde fota/scanna usb-mätar elektroniken skulle det bli enklare att diagnostisera.

Lite svårt att veta, men kravet på noggranhet är inte speciellt högt. 5% kan nog räcka. Viktigare är nog att det blir enkelt att använda. Spelaren ställer sig på vågplattorna och swingar utan krusiduller.... Allt annat i programmet börjar bli enkelt och bra...

Datat processas i ett program som visar viktfördelningen grafiskt (stapel i två färger) överlagrad på video av swingen.

Jag får ju video-frames 25 ggr/sekund och lagrar in vikt-data i ledigt utrymme i DV-ramarna. I.o.f.s. kör jag ju "de-interlace" på videon och visar 50 bilder/sekund vid uppspelning i efterhand. Men när jag visar systemet för golf-tränare så är dom helt nöjda med det nuvarande 25 samples/sekund.

Ursprungligen körde jag med *en* våg (enbart för främre foten). Detta fungerar, men kräver kalibrering (jag måste veta vad spelaren väger för att veta fördelningen) Två vågar gör att jag slipper kalibreringen. Det hela kompliceras också av att vissa spelare rör sig ryckigt under swingen och det genererar "viktpulser" som förrycker resultatet. Med två vågar kan jag bättre kompensera för detta.

Jag har lite mera avancerade funderingar på att kunna mäta vikt/kraft i flera riktningar samtidigt. T. ex. en höjdhoppare vid avstamp har en kortvarig belastning både nedåt och framåt som det skulle vara intressant att kunna mäta och presentera. Detta kräver dock konstruktioner med flera lastceller som inte görs som standard. Dessutom får det inte kännas "svampigt" utan skall ge samma känsla som vid normala hopp.

Golfarna klagar inte över vågarna. Dom som inte vet om att det ligger vågplattor under mattan märker ingen skillnad.

/Johan