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Amplificatore per strumentazione, help

Salve

sto cercando di realizzare un misuratore di pressione atmosferica, utilizzo un sensore della Fujikura: XFAM 115KPA che alimentato a 5V genera una tensione V=3D0.0045P-0.475 (P =E8 espressa in hPa). Poich=E8 il campo di pressione che mi interessa =E8 compreso tra 970 e

1040 hPa, il sensore varia in uscita da 3.89 a 4.21 V. Pertanto pensavo di sottrarre 3.89 V e di amplificare circa 15 volte in modo di avere in uscita come valore max 4.8V e poi convertili A/D e acquisirli su PC (ma questa =E8 un'altra storia). Per realizzare ci=F2 ho pensato a una configurazione tipo amplificatore per strumentazione realizzata con 3 LM 358 come da schema allegato sotto, il problema =E8 che in uscita ottengo una tensione ridicola di circa 70 mV fissa insensibile sia alle variazioni del guadagno (R=3D20K) che della tensione di ingresso (V2-V1)

Qualcuno ha voglia di darci un'occhiata e mi dice dove sbaglio? Grazie, Paolo

[FIDOCAD] MC 80 75 1 0 170 LI 80 85 80 110 LI 80 75 70 75 LI 90 60 75 60 LI 75 50 100 50 LI 100 50 100 110 SA 80 110 SA 100 110 LI 50 50 45 50 LI 45 50 45 75 LI 45 75 70 75 MC 90 60 1 0 170 LI 90 70 90 110 SA 90 60 SA 90 110 LI 75 55 115 55 MC 135 25 0 0 580 MC 135 70 0 0 580 MC 130 45 1 0 100 LI 135 25 115 25 LI 115 25 115 55 LI 135 35 130 35 LI 130 35 130 45 LI 130 55 130 80 LI 130 80 140 80 LI 135 50 135 55 LI 135 55 130 55 SA 130 55 MC 105 65 1 0 100 LI 105 110 105 75 LI 110 70 140 70 SA 105 110 MC 155 60 1 0 115 MC 170 75 1 0 115 LI 170 75 185 75 LI 130 60 145 60 LI 155 60 160 60 LI 160 60 160 75 LI 130 35 130 15 LI 160 15 160 30 MC 200 45 0 0 580 MC 225 30 1 0 115 LI 185 75 185 45 LI 185 45 205 45 LI 185 30 195 30 LI 195 30 195 55 LI 195 55 205 55 LI 195 30 215 30 LI 225 30 230 30 LI 230 30 230 50 LI 230 50 225 50 SA 160 30 SA 130 35 SA 130 60 SA 160 75 SA 175 75 SA 195 30 SA 230 50 MC 175 100 2 0 115 LI 175 100 175 110 LI 175 75 175 90 MC 180 30 1 0 115 LI 180 30 185 30 LI 160 30 170 30 LI 155 15 155 15 LI 130 15 140 15 LI 150 15 160 15 SA 175 110 TY 150 55 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 165 70 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 145 10 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 110 65 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 170 25 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 215 25 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 180 90 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 140 85 4 2 0 0 0 Lucida++Console LM358 B TY 205 60 4 2 0 0 0 Lucida++Console LM358 A TY 140 40 4 2 0 0 0 Lucida++Console LM358 A TY 80 65 4 2 0 0 0 Lucida++Console 10nF TY 65 80 4 2 0 0 0 Lucida++Console 680pF LI 245 110 35 110 MC 35 110 2 0 020 TY 35 5 4 2 0 0 0 Lucida++Console +5V MC 240 50 0 0 000 LI 230 50 240 50 TY 245 45 4 2 0 0 0 Lucida++Console OUT MC 150 15 1 0 115 LI 90 5 245 5 LI 35 5 90 5 MC 35 5 2 0 010 LI 90 5 90 60 SA 105 5 LI 105 65 105 5 SA 90 5 LI 75 35 85 55 TY 115 95 5 2 0 0 0 * 3.89 V LI 115 95 115 100 LI 115 95 110 70 TY 120 15 5 2 0 0 0 * V1 RV 125 20 120 15 LI 125 20 135 25 LI 125 85 135 70 TY 125 85 5 2 0 0 0 * V2 RV 130 90 125 85 MC 50 50 0 0 590 TY 50 65 3 2 0 0 0 Lucida++Sans++Typewriter XFAM115KPA LI 115 100 130 100 LI 130 100 130 95 LI 130 95 115 95 LI 160 45 135 50 TY 135 50 4 2 0 0 0 Lucida++Console 20k RV 170 45 160 40 TY 160 40 5 2 0 0 0 * 14k LI 240 85 240 80 TY 190 80 5 2 0 0 0 * Vout=3D 1+(200k/14k)(V2-V1) LI 190 80 190 85 LI 240 80 190 80 LI 190 85 240 85 LI 240 80 245 50 MC 240 110 0 0 000 TY 35 30 5 2 0 0 0 * Vout=3D(3.89=F74.20 V) RV 30 30 75 35
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pb
Loading thread data ...

Con l'alimentazione a 5V credo che sia fuori dalle specifiche di tensione di ingresso (e uscita) per i due operazionali di ingresso.

Dovresti provare ad alimentare solo l'operazionale a 12V-15V per vedere che il circuito sia montato correttamente, e poi prendere un operazionale rail-to-rail.

--

Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)
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Franco
[...]

Perche' usi la configurazione bilanciata? Un altro modo potrebbe essere questo (vedi schema sotto): un partitore in ingresso (R1=3DR2=3D10k) divide per 2 la tensione. Il range utile diventa (4.21-3.89)/2=3D0.16V. Assumiamo come massima tensione in uscita 3V: serve un guadagno di

3/0.16=3D18.75, da cui R4/R3=3D17.75 (ad esempio R4=3D100k, R3=3D5.6k). La tensione sul riferimento dovra' essere di: 3.89/2 * 18.75/17.75=3D2.055V.

-- M.

[FIDOCAD ] MC 65 25 0 0 580 MC 90 70 2 0 580 MC 55 30 1 0 080 MC 40 25 0 0 080 MC 60 50 1 0 080 MC 70 45 0 0 080 LI 65 35 65 45 LI 65 45 70 45 LI 80 45 90 45 LI 90 45 90 30 LI 90 30 95 30 LI 90 60 90 50 LI 90 50 65 50 LI 65 50 65 65 LI 60 60 60 65 LI 60 65 65 65 LI 60 50 60 45 LI 60 45 65 45 LI 55 30 55 25 LI 55 25 65 25 LI 50 25 55 25 MC 55 40 0 0 045 TY 40 15 5 3 0 0 0 * R1 TY 45 30 5 3 0 0 0 * R2 TY 80 40 5 3 0 0 0 * R4 TY 50 55 5 3 0 0 0 * R3 TY 90 70 5 3 0 0 0 * rif
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maestrale1971

Il 04/12/2010 0.50, pb ha scritto:

ciao, intanto non ai spiegato a che tensione è alimentato e lavora l'operazionale, io fare cosi, primo un operazionale a basso ofset, e alimentato +e- 12V, alimentazione del sensore stabilizzata a +5 V sensore che alimenta un operazionale sull'ingresso positivo a guadagno

1, zener campione (ad alta stabilita) che pilota tramite resistenza e trimmer (trimmer 1/100 della resistenza) un operazionale sommatore a guadagno 1 e con ingresso ad alta impedenza (100K)e nell'altro ingresso il segnale del primo operazionale, poi un amplificatore a guadagno (come necessario)e filtro passa basso e qui puoi inviarli al A/D converter.

se non ai a disposizione la tensione negativa ricreala con un TC962C o simile che con 2 condensatori ti risolve il problema.

ciao primula

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primula

Il giorno Fri, 3 Dec 2010 15:50:26 -0800 (PST), pb ha scritto:

Come ti hanno detto la tensione di alimentazione 5V è insufficiente.

Ti consiglio però di usare un circuito monolitico cope l'AD623 rail2rail invece di 3 operazionali, le prestazioni sono decisamente migliori.

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mandano anche i sample.

-- ciao Stefano

Reply to
SB

dovresti provare ad alimentare solo l'operazionale a 12V-15V per vedere

Qualche suggerimento per il rail-to-rail volendo mantenere comunque l'alimentazione a 5V

Paolo

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pb

Ciao Senza entrare sul circuito(se avro' tempo provero' a simularlo ma mi sembra lo schema classico)quel 3.9 V di riferimento, cosi' com'e', e' una sicura fonte di disturbi da alim ecc. Almeno un bel C fra il punto e la massa e' indispensabile.

Ciao Giorgio

--
non sono ancora SANto per e-mail
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giorgiomontaguti

pb ha scritto:

il segnale di uscita vale V2-V1*gain, ma se V2 e messo fisso a 3.9V,mentre V1 varia da 3.9 a 4.2.....V2-V1 ti da un segnale negativo (max -0.3V) e essendo gli opam. alimentati a V singola l'uscita non potra mai andare sotto zero!!! devi invertire il collegamento +IN e -IN sul'opam di uscita o invertire V1 e V2, in modo che la differenza sia un segnale positivo. comunque a

5V un LM358 non potra mai salire oltre gli 3.5V in uscita; se vuoi ottenere 5V in OUT, devi alimentarlo almeno a 7V. ps-ti sconsiglio di usare degli LM358 per via della bassa precisione e alto offset. cerca degli opam. migliori.
Reply to
emilio

e

tto

Hai ragione, in effetti questo era il primo circuito, poi mi sono accorto dell'errore e l'ho modificato (vedi sotto)

re

to

Qualche suggerimento? Qualcuno mi aveva consigliato di impiegare AD 623 cosa ne pensi

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Grazie comunque per le osservazioni

Paolo

[FIDOCAD] MC 80 75 1 0 170 LI 80 85 80 110 LI 80 75 70 75 LI 90 60 75 60 LI 75 50 100 50 LI 100 50 100 110 SA 80 110 SA 100 110 LI 50 50 45 50 LI 45 50 45 75 LI 45 75 70 75 MC 90 60 1 0 170 LI 90 70 90 110 SA 90 60 SA 90 110 LI 75 55 115 55 MC 135 25 0 0 580 MC 135 70 0 0 580 MC 130 45 1 0 100 LI 135 25 115 25 LI 135 35 130 35 LI 130 35 130 45 LI 130 55 130 80 LI 130 80 140 80 LI 135 50 135 55 LI 135 55 130 55 SA 130 55 SA 105 110 MC 155 60 1 0 115 MC 170 75 1 0 115 LI 170 75 185 75 LI 130 60 145 60 LI 155 60 160 60 LI 160 60 160 75 LI 130 35 130 15 LI 160 15 160 30 MC 200 45 0 0 580 MC 225 30 1 0 115 LI 185 75 185 45 LI 185 45 205 45 LI 185 30 195 30 LI 195 30 195 55 LI 195 55 205 55 LI 195 30 215 30 LI 225 30 230 30 LI 230 30 230 50 LI 230 50 225 50 SA 160 30 SA 130 35 SA 130 60 SA 160 75 SA 175 75 SA 195 30 SA 230 50 MC 175 100 2 0 115 LI 175 100 175 110 LI 175 75 175 90 MC 180 30 1 0 115 LI 180 30 185 30 LI 160 30 170 30 LI 130 15 140 15 LI 150 15 160 15 SA 175 110 TY 150 55 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 165 70 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 145 10 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 170 25 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 215 25 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 180 90 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k TY 140 85 4 2 0 0 0 Lucida++Console LM358 B TY 205 60 4 2 0 0 0 Lucida++Console LM358 A TY 140 40 4 2 0 0 0 Lucida++Console LM358 A TY 80 65 4 2 0 0 0 Lucida++Console 10nF TY 65 80 4 2 0 0 0 Lucida++Console 680pF LI 245 110 35 110 MC 35 110 2 0 020 TY 35 5 4 2 0 0 0 Lucida++Console +5V MC 240 50 0 0 000 LI 230 50 240 50 TY 245 45 4 2 0 0 0 Lucida++Console OUT MC 150 15 1 0 115 LI 90 5 245 5 LI 35 5 90 5 MC 35 5 2 0 010 LI 90 5 90 60 SA 105 5 SA 90 5 LI 75 35 85 55 TY 120 15 5 2 0 0 0 * V1 RV 125 20 120 15 LI 125 20 135 25 LI 125 85 135 70 TY 125 85 5 2 0 0 0 * V2 RV 130 90 125 85 MC 50 50 0 0 590 TY 50 65 3 2 0 0 0 Lucida++Sans++Typewriter XFAM115KPA LI 160 45 135 50 TY 135 50 4 2 0 0 0 Lucida++Console 20k RV 170 45 160 40 TY 160 40 5 2 0 0 0 * 14k LI 240 85 240 80 TY 190 80 5 2 0 0 0 * Vout=3D 1+(200k/14k)(V2-V1) LI 190 80 190 85 LI 240 80 190 80 LI 190 85 240 85 LI 240 80 245 50 MC 240 110 0 0 000 TY 35 30 5 2 0 0 0 * Vout=3D(3.89=F74.20 V) RV 30 30 75 35 MC 105 30 1 0 100 LI 105 30 105 5 LI 105 110 105 40 LI 115 25 115 35 LI 115 55 115 70 LI 110 35 115 35 TY 105 25 4 2 0 0 0 Lucida++Console 100k LI 110 40 110 35 TY 110 40 5 2 0 0 0 * 3.89 V LI 125 45 125 40 LI 110 40 110 45 LI 110 45 125 45 LI 125 40 110 40 LI 115 70 140 70

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pb

OK, provvedo subito, 100 nF puo' essere adeguato?

ciao

Paolo

Reply to
pb
[...]

Poiche' non mi e' chiaro che vantaggio vuoi trarre da un amplificatore bilanciato, utilizzato con sorgente sbilanciata e con ingressi terminati diversamente, ti rispondo in merito al mio schema.

La tensione di offset va ovviamente ottenuta con un riferimento di precisione (lm431 ad esempio), e resa regolabile con trimmer multigiri. Stessa cosa per la resistenza R3 (ad esempio 4k7 con 1k5 multigiri in serie). Il partitore resistivo in ingresso e' necessario in quanto la tensione di modo comune sarebbe troppo alta, non compatibile con la tensione di alimentazione di 5V. Per la taratura si regola R3 per il giusto guadagno (con un trimmer al posto del sensore fai variare la tensione in ingresso, e misuri la variazione in uscita, e ovviamente devi essere in zona lineare). L'impedenza di uscita del sensore dovrebbe essere di 10 ohm, se vuoi puoi tenerne conto nella regolazione del guadagno (ma devi misurare anche le resistenze in ingresso e servirebbero 4 cifre significative per tutte le misure). Dopodiche' si collega il sensore e si aggiusta l'offset fino ad ottenere la corretta tensione in uscita (per confronto con un barometro di riferimento). Calcola che verra' persa precisione verso il basso, dato che il 358 non scende al di sotto di qualche decina di mV.

-- M.

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maestrale1971

Il giorno Mon, 6 Dec 2010 15:52:37 -0800 (PST), pb ha scritto:

Puoi usare anche un TI:

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Lo schema che hai fatto può funzionare, in alternativa sostituisci agli LM358 degli operazionali migliorii, come ad esempio degli LMC662

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Io però ti consiglio di usare un single chip per la maggiore stabilità termica, inoltre tieni presente che è molto importante anche la stabilità della tensione di alimentazione.

Se la tensione in uscita la devi acquisire con l'A/D un µControllore, allora ci sono altri approcci al problema anche senza un instrumentation amplifier.

-- ciao Stefano

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SB

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