Letture ponte in AC

Aug 03, 2011 16 Replies

Ciao,



ho una scheda che legge un ponte di misura, del quale è possibile invertirne l'eccitazione (tramite dei mos). In pratica pur con alimentazione singola (+5V) posso alimentare il ponte alternando la presenza del +5V ai due capi.



L'ADC legge in differenziale sempre allo stesso modo, per cui i valori che leggo nelle due modalità saranno differenti.



La domanda è: come si acquisisce in questi casi? Supponiamo una frequenza di campionamento di 1 kHz. Naturalmente non vado a commutare i mosfet ogni ms, quindi avrò più letture consecutive in un senso e altrettante in un altro.



Come posso ricavare il valore corretto all'arrivo di ciascun campione?



Spero di essermi capito. Marco


In data 03 agosto 2011 alle ore 11:27:34, Marco Trapanese =

ha scritto:

tive =

Confesso che non ho capito bene la domanda, e nemmeno bene il circuito. Pero', se il problema e' solo di acquisizione, direi che se tieni due =

buffer separati per le medie, non hai problemi.

=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D= =3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D= =3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D Alberto Rubinelli - Fondazione "Museo del computer" Onlus Via Costantino Perazzi 22 - 28100 NOVARA - ITALY Tel 0321 1856032 Fax 0321 391769 BBS 0321 392320 Mail: news@museodelcomputer.org Web : www.museodelcomputer.org =3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D= =3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D= =3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D

Il 03/08/2011 13:09, Alberto Rubinelli ha scritto:

cds.linear.com/docs/Datasheet/2440fd.pdf

figura 23, pagina 28 del pdf. Lo schema di principio è quello.

Agendo sui gate dei mos posso portare la Vref sul ramo superiore o inferiore del ponte.

Premetto che per questa applicazione non filtro granché, mi serve avere una risposta rapida piuttosto che accurata.

A basse frequenze (es. 10 Hz) acquisisco ogni campione invertendo la polarità di eccitazione del ponte. Ogni 2 campioni ho quindi un valore di uscita, calcolato come (Vpos - Vneg) / 2. Dove Vpos e Vneg sono le due letture.

Se acquisisco a 1 kHz potrei invertire la polarità del ponte comunque ogni 100 ms. Ma non posso aspettare 200 ms per avere il nuovo dato. E viceversa non posso nemmeno calcolare il valore utilizzando l'ultimo dato acquisito (dell'altra polarità) perché avrei un valore vecchio.

Per questo chiedevo cosa si fa di solito quando si alimenta il ponte in "AC". In un datasheet della linear addirittura suggerivano un cambio di polarità ogni secondo.

Avevo pensato a una soluzione ma non credo sia la migliore: durante la fase di "zero" o comunque in una condizione stabile trovo il punto di simmetria delle due letture. A quel punto le traslo attorno a quel valore così da averle entrambe uguali. Quindi posso trattarle come un'unica uscita e darla in pasto agli eventuali filtri.

Marco

Io non spero, sono sicuro di non aver capito bene :)

SE l'alimentazione al ponte e` veramente simmetrica, cioe` ad esempio 5V e -5V, non 5V e -4.8V, se il ponte e` lineare, ecc. ecc. allora quando inverti la polarita` di alimentazione, cambia segno ai campioni che leggi. Si chiama rivelazione sincrona.

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

Il 04/08/2011 04:03, Franco ha scritto:

Non so se hai guardato lo schema dell'altro post. Comunque in un caso il ponte è alimentato tra 0 e +5V, nell'altro tra

+5V e 0.

Se non ho preso cantonate facendo due conti non mi cambia solo il segno ma proprio il valore assoluto. Tieni conto che non posso avere la certezza che i rami del ponte siano tutti simmetrici. Potrebbe variare anche solo un ramo.

Ciao! Marco

Non ho visto l'altro schema.

Se il ponte e` lineare, anche se e` sbilanciato, invertendo l'alimentazione cambia il segno della tensione letta. Se nel ponte ci sono dei diodi invece no :)

Quella che cambia e` la tensione assoluta su ciascuna delle due uscite, ma la loro differenza rimane la stessa in modulo, cambia solo il segno.

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

Il 04/08/2011 18:50, Franco ha scritto:

Mumble, eppure così non è. Ci deve essere qualcosa d'altro che mi sfugge. Sto facendo le prove con una cella di carico standard a 350 ohm.

Con la cella scarica in un senso leggo circa 5000 unità, nell'altro circa -3000.

Marco

Il 04/08/2011 20.08, Marco Trapanese ha scritto:

ciao Marco io è da un po che non collego e uso ponti di estensimetri, ma il tuo sembra un problema di bilanciamento (esterno) o di saturazione di guadagno, in ultima ipotesi un estensimetro disperde a massa. Noi utilizzavamo la CC per alimentare il ponte con doppia stabilizzazione, non ho esperienza con alimentazione in alternata o invertibili come sembra il tuo caso.

ciao primula

In data 04 agosto 2011 alle ore 20:08:56, Marco Trapanese =

ha scritto:

=

domanda : quando effettui questa prova, hai verificato se la tensione =

sull'alimentazione del ponte e' la stessa ? Perche' magari uno o piu' mos non chiudono nello stesso modo. casomai, =

prova volante con doppio deviatore. Penso anche io, come Franco, che la misura in modulo non debba cambiare.=

-- =

=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D= =3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D= =3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D=3D Alberto Rubinelli - Fondazione "Museo del computer" Onlus Via Costantino Perazzi 22 - 28100 NOVARA - ITALY Tel 0321 1856032 Fax 0321 391769 BBS 0321 392320 Mail: snipped-for-privacy@museodelcomputer.org Web :

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Il 04/08/2011 20.08, Marco Trapanese ha scritto:

e a quanti % di fondo scala della cella corrispondono queste 1000 unita' ?

hai gli opamp tra la cella e l' ADC ?

--=20 saluti lowcost

Il 04/08/2011 22:58, Alberto Rubinelli ha scritto:

Si, con il multimetro rilevo la stessa tensione. Dovrei però verificarlo con un multimetro serio, in grado di apprezzare i mV.

Però ho preso i riferimenti della Vref dell'ADC ai capi del ponte (cioè a "valle" dei mos. In questo caso non dovrebbero essere ininfluenti eventuali differenze di Rds_on?

Marco

Il 04/08/2011 23:40, lowcost ha scritto:

La cella ha fondo scala 10 ton. Le misure che ho riportato erano riferite alla cella scarica ovvero senza alcun carico applicato.

Ho un guadagno di 21 prima di arrivare all'ADC (24-bit, Vref 5 V). Non ho potuto verificare il segnale a f.s. ma se fosse standard ±10 mV avrei circa ±350.000 unità ADC.

Tieni conto che con opportuni filtri sono riuscito a misurare una moneta di 2 euro appoggiata sulla cella. Si tratta di 6 LSB.

Si, lo schema di condizionamento è quello segnalato nell'altro post.

Marco

Il 04/08/2011 22:58, Alberto Rubinelli ha scritto:

Allora, ecco un po' di dati:

SITUAZIONE A:

-------------

Tensione alimentazione ponte: -4,994 V Output: 2000 FA85, quindi bit sgn = 1 bit msb = 0 valore = 64.133

SITUAZIONE B:

-------------

Tensione alimentazione ponte: 4,994 V Output: 1FFD 7C91, quindi bit sgn = 0 bit msb = 1 valore = 3.758.261.103

Ma forse sbaglio i conti. Per convertire l'ultimo dato faccio così:

1FFD 7C91 -> NOT -> E002 836E -> +1 -> 3.758.261.103

o no?

Marco

Il 11/08/2011 11.40, Marco Trapanese ha scritto:

0002 836E -> +1 -> -164.719
saluti lowcost

Il 11/08/2011 23:22, lowcost ha scritto:

mmm, giusto, dovevo mascherare i bit effettivamente utilizzati e non invertire tutto il byte (ma anche il bit di segno va mascherato?).

In ogni caso non torna:

A) 64.133 B) -164.719

Eppure l'alimentazione del ponte è identica (a meno del segno) entro il mV. Sotto non riesco a misurare.

Ora supponiamo che ci sia una differenza di 500 uV (se fosse di più mi aspetto la cifra dei mV che balla) con un guadagno di 21 ho una differenza di tensione all'ADC di 10,5 mV. Sarebbe una differenza di circa 20000 punti, non di 10000.

Ma soprattutto avendo preso il riferimento dell'ADC direttamente *ai capi* del ponte, quindi dopo i mos, non capisco ancora questa differenza :(

Marco

Il 12/08/2011 9.12, Marco Trapanese ha scritto:

il

i

ma no, la caduta sui mos ti sballa solo il fondo scala, di mV/Vref , forse non trascurabile ma compensabile, se il TC non e' esagerato.

la differenza non ha nessuna importanza, si sposta tutto su' o giu', ma poi esiste un differenziale con un CMR piu' che sufficiente.

a :(

boh, non e' possibile, la Vref non puo' essere negativa.

a proposito delle 2 letture, se parliamo di tutti i 29 bit e gain 21

il fondoscala positivo e' 0F FF FF FF =3D 268.435.455 @ Vin =3D +0,5V= ref =3D 2,5V

la lettura 64.133 corrisponde a 0,597 mV sull' ADC, 28 uV sulla cella. la lettura -164.719 corrisponde a -1,53 mV sull' ADC, -73uV sulla cella.

dalla cella escono (28+73)/2 =3D 50.5 uV uhm, con 10mV/10TON sono 50 Kg, lo 0,5% , possibile ?

l' offset del differenziale, che si cancella, e' (28-73)/2 =3D -22.5 uV

avevi scritto:

no, ogni 1 campione hai un valore, calcolato come attuale-precedente.

perche' ? avrebbe senso solo per applicare un tuo algoritmo di filtraggio ai dati grezzi, prima della differenza con l' altra polarita'; ma sei sicuro che il tuo algoritmo sia migliore del suo ? perche' non abbassare, semplicemente, il suo sample rate al valore piu' basso accettabile, e lasciar fare a lui ?

--=20 saluti lowcost

Il 13/08/2011 15:27, lowcost ha scritto:

Mi sa di no, visto che la cella è scarica :(

In realtà dipende da come esegui i calcoli. Nella prima versione avevo effettivamente 1 valore ogni 2 campioni perché non era calcolato come attuale-precedente ma come Vpos-Vneg.

Perché commutare a 1 kHz i mosfet mi porterebbe altri problemi:

- drive adeguato dei gate

- tempo di carica delle capacità di ingresso all'op-amp

L'app-note dell'LT1678 suggerisce un periodo di commutazione di 2 s. Immagino anche che l'offset degli op-amp non vari così rapidamente da richiedere l'inversione del ponte ad ogni lettura.

A me non interessa filtrare in modo particolare, solo capire come gestire l'inversione di polarità nel caso in cui il sample rate sia più alto della frequenza di commutazione.

Perché ho bisogno - a seconda dei casi - di un sample rate alto (> 1 kHz).

Marco

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