Sensore differenziale

Ciao a tutti... volevo porvi una domanda... devo fare delle misure con un sensore differenziale... il tipico schemino di principio del sensore sono le 4 resistenze collegate formando due partitori (tipo la disposizione dei diodi in un ponte a diodi per intenderci). nel datasheet =E8 riportata una frase che dice: all'aumentare della grandezza in ingresso la tensione che hai su v1 si alza e la tensione su v2 si abbassa... tipica misura differenziale... bene esiste la configurazione dell'ampli differenziale... ma come avevo studiato all'itis esiste il problema del cmrr... io il sensore lo voglio alimentare a 5vcc, in situazione normale avrei v1 e v2 a 2,5V... quindi verrebbe sommata alla tensione riguardante la misura reale una tensione di [(2,5+2,5)/

2]*Acm... e a pelle ho l'impressione che influisca molto la misura... (ho un risoluzione molto bassa... ogni millivolt corrisponde a una variazione della grandezza in ingresso di un bel po'..) certo potrei alimentare il sensore a +5 e -5 in modo da avere 0v e avere la media delle due tensioni pari a zero... ma non voglio fare un alimentazione duale... mi sembra sprecata... oppure fare un circuito a valle del ampli differenziale cos=EC da eliminare un ceto offset (i volt di reiezione comune) ma avrei un errore sicuro, dato che quell'offset dipende dai valori in ingresso...

se io leggessi solo la variazione positiva del sensore... e poi la amplificassi in prendendo come riferimento i 2,5V di media...(se io ho a riposo 2,5v, mi aumenta di 0,5 volt il pin su cui sale la tensione e diminuisce di 0,5 quell'altro, posso prendere in considerazione l'aumente di 0,5 e poi moltiplicarlo per due?) potrebbe funzionare? credo di essere stato un po contorto... scusate... grazie per le eventuali risposte...

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Damiano.Benedetti
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nulla ti garantisce che la tensione 'a riposo' sia stabile a 2.5 V ...

la riposta e' amplificatore per strumentazione, possibilmente in forma integrata ( Texas, Analog, Linear, Maxim ( pochi ) ) o se lo vuoi realizzare discreto servono dei buoni operazionali e resistenze di precisione per tenere buono il cmrr

P.S: la tensione di alimentazione del ponte deve essere stabile e precisa perche' in genere fa parte del 'guadagno' del ponte stesso

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mmm

snipped-for-privacy@gmail.com ha scritto:

ciao cosi a naso, direi che ai parecchia confusione...., prima cosa ti conviene cercarti un po di documentazione sugli amp. differenziali (ne trovi parecchia e fatta bene sui siti della AD e BurrBrown) e come inizio direi che tu ai da amplificare un sensore di tipo estensimetrico o simile? o mi sbaglio? comunque la procedure corretta è alimentare con una V molto stabile e precisa il ponte di misura e poi se monti un amp. diff. ottieni in uscita (V1-V2)*gain del amp.diff. se V1 tende ad aumentare al variare del tuo segnale del ponte ,avrai una variazione positiva de segnale di uscita ,altrimenti viceversa. per quanto riguarda il CMMR, questo definisce il rapporto del segnale di modo comune che viene "reiettato", ovvero che viene attenuato. se dai un segnale di modo comune sui 2 ingressi dell'amp.diff. esso viene attenuato del valore dato del CMMR a quel valore di freq., questo perchè l'amp. diif. amplifica solamente la diff. presente agli ingressi + e -. emi

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emi

a naso mi sa che hai tu un po di confusione... probabilmente io ho scritto in modo un po contorto ma sono sicuro di quello che dico...all'uscita teorica di (v1-v2)*A viene SOMMATA una tensione di modo comune; questa tensione dipende dalla media delle due tensioni in ingresso (se ho due ingressi a +2,5v la media sar=E0 (2,5*2,5)/2 =3D 2,5V) moltiplicata per un valore che dipende dal cmmr dell'operazionale...

il sensore =E8 uno di pressione...

l'amplificatore per strumentazione non migliora il cmmr massimo... quello dipende dall'operazionale... se io monto un ampli differenziale con tutte le resistenze UGUALI con tolleranza all'1% li avr=F2 il valore massimo di cmmr, avr=F2 un amplificazione uguale a 1 per=F2 almeno riferisco a massa la tensione.... l'ampli per strumentazione permette di amplificare prima di usare lo stadio differenziale cos=EC da avere tutte le resistenze dell'ampli diff uguali... (migliore condizione per il cmmr).

io chiedevo se secondo voi potevo leggere solo un ingresso, togliere la tensione (ipotetica a riposo) di 2,5 V (regolabile tramite trim), in modo da non avere il problema della reiezione comune;

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Damiano.Benedetti

Mi sembra di capire che tu stia cercando un circuito semplice per un'applicazione non troppo critica. Se hai un'alimentazione a 5V singola vuol dire che l'uscita dell'operazionale è meglio che stia a 2.5V, che diventa il tuo zero. Quindi la resistenza verso massa dello stadio differenziale deve in realtà essere collegata ad un punto a 2.5V, possibilmente a bassa impedenza, altrimenti questa si va a sommare alla tua resistenza. In alternativa credo basti collegare due resistenze di valore doppio, una verso i 5V ed una verso 0V. Con il riferimento a 2.5V, il segnale di modo comune sparisce.

Un circuitino ancora più semplice è costituito dal solo operazionale con una opportuna resistenza di retroazione (ordine delle decine di k) e il sensore collegato agli ingressi invertente e non invertente. Per impieghi di senza pretese va benone :-)

Ciao

Pasu

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Pasu

Ciao

snipped-for-privacy@gmail.com ha scritto:

Si chiama ponte di whetstone

nel datasheet è riportata

scegli un buon amplificatore e alimentalo con tensione ben stabilizzata

io il sensore lo voglio alimentare a 5vcc, in

errore il risultato sarà (se usi un amplificatore differenziale)

V1-V2* g quindi la sola variazione dei due rami del ponte per il guadagno

questo è quello che so, per anni nel periodo analogico ha funzionato cosi. Ricorda però che le alimentazioni dell'amplificatore analogico (il + e -

15V) devono essere stabilizzate (noi usavamo 24 Vac stabilizzate a 18Vc lm7818 poi ulteriore stabilizzazione a +15 V con lm723 + transistor queto sui due rami di tensione e ulteriore stabilizzazione a + 5 o 10 v sul ponte di estensimetri )

ciao primula

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Primula

Dall'esame di Misure ricordavo "Wheat" come "frumento".

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Andrea D'Amore

o sbagli tu o sbaglia il mio libro di sitemi... io parlo quando ho una tensione di alimentazione fissa e positiva... nel tuo caso non ti si presentava il problema perch=E8 avevi alimentazione duale... alimentando il sensore a +5 e - 5 hai 0 volt sulle due uscite del sensore (in situazione di riposo) quando la grandezza da misurare cambia una delle due uscite sale e l'altra scende (con le stesse proporzioni) in questo modo avrai (ad esempio) su un pin +1 volt e sull'altro -1 volt e di conseguenza la media dei due segnali =E8 0 e quindi la reiezione comune non si presentava; volendo invece usare (come voglio fare io) l'alimentazione singola a +5 volt avr=F2 tutti e due gli ingressi positivi e la media del segnale non sar=E0 pi=F9 zero... e in questo caso la reiezione comune si presenter=E0 in uscita come una tensione "parassita"!

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Damiano.Benedetti

snipped-for-privacy@gmail.com ha scritto:

Scelta di principio !

ciao

con un ponte di misura si possono avere uscite positive o negative esempio utilizzo come cella di carico per convenzione "trazione positiva compressione negativa" senza la possibilità di leggere tensioni negative è inutile l'utilizzo del ponte di misura è sufficiente che utilizzi un voltmetro ad alta impedenza tra il ramo del ponte e un riferimento al 50 % del valore di alimentazione del ramo del ponte.

Sistema non utilizzato da nessun produttore di lettori di trasduttori. Tra l'altro capisco i tuoi problemi di CMMR .

ciao primula

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Primula

il mio sensore =E8 un sensore di pressione... inizio col dire che il ponte alla fine viene alimentato 5 volt... in questo modo io in condizioni di riposo ho 2,5 volt su tutti e due i pin dove leggo il segnale... giusto? ecco a questo punto al variare dell'ingresso variano entrambe le tensioni ma quella che scende non andr=E0 mai sotto gli 0volt (come farebbe?) e quindi io posso leggere con un operazionale a singola alimentazione tutto lo span del sensore... il mio problema =E8 che senza amplificazione, differenze di 1 millivolt mi farebbero variare la lettura dell'altitudine (di un modellino volante) di circa 8 metri se non ricordo male... che non sono pochi! quindi il cmrr mi da abbastanza fastidio... perch=E8 se in fase di regolazione non trimmero bene il circuito che mi toglie l'offset (la tensione di reiezione) sbaglio di un bel po... tutto qui... certo potrei togliere tramite firmware del micro che andr=E0 a leggere questa misura il valore di questa tensione... ma non riuscirei comunque a centrare perfettamente il suo valore... giusto?

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Damiano.Benedetti

Ciao vediamo se ho capito

snipped-for-privacy@gmail.com ha scritto:

del tipo estensimetrico con 4 rami attivi ?

(cosi erano i miei)

inizio col dire che il

ok qui ci siamo

in questo modo io in

si a meno della pressione al livello del suolo

ecco a questo punto al variare dell'ingresso

dammi il tipo di sensore (se ai il pdf meglio) i miei sensori non variavano di 10 mV da 0 al fondo scala (200%)

e quindi io posso leggere con un

no avresti sempre sovrapposto il segnale di "zero" almeno 2500 volte più grande

il

dimmi il range del sensore

quindi il

i problemi di cmrr li vediamo dopo prima si deve amplificare il segnale, filtrarlo, e depurare l'offset

resto in attesa di dati

ciao primula

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Primula

Questo dipende dal tipo di sensore...Alcuni hanno una camera tarata ad 1atm (o altro) e misurano la pressione rispetto a questa, quindi verosimilmente la pressione della camera è anche lo zero.

Il concetto di zero proprio ci sfugge eh? :-) Se il segnale di "zero" è a 2.5V, questo viene convertito come 1000.0000... (ecc., a seconda del numero di bit) ma non ti fa perdere in nessun modo precisione, è soltanto un'altra convenzione. Il segnale viene infatti amplificato "attorno" a questi 2.5V. Pensaci un attimo: che differenza c'è tra l'alimentare un operazionale a -2.5V (0V) +2.5V piuttosto che a 0 (2.5V)

+5V? La differenza la fa quello che ci sta intorno, no?

Ciao

Pasu

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Pasu

m

=F9

...

=E8

V)

ma certo che l'avevo capito... infatti in un post precedente ho detto che si potrebbe alimentare un operazionale tenendo per lui come massa i + 2,5V... per=F2 devo cercarmi un'altro operazionale che posso essere alimentato a questa tensione... strana!

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Damiano.Benedetti

Veramente non stavo rispondendo a te, come poteva essere chiaro dall'indentazione del mio post e dal fatto che ho quotato Primula... E poi con te non ci parlo più, visto che prima fai le domande e poi non ascolti neanche le risposte :-)

In ogni caso comunque mi sa hai capito. Quello che devi cercare è un op-amp che sia in grado di funzionare a 5V, questa essendo la differenza di potenziale tra il piedino +Vcc e -Vcc (o -Vee o chi per essi). Quindi poco importa che siano +/- 2.5V o +5V/0V, perchè la differenza è sempre 5V. Non so più quali altre parole usare.

Piuttosto una caratteristica che potrebbe tornare utile è l'uscita "rail to rail" che ti garantisce il funzionamento dell'op-amp anche per tensioni molto vicine a quelle di alimentazione, permettendoti di sfruttare tutta la dinamica dell'ADC. Questo supponendo che l'ADC richieda tensioni tra 0 e 5V, come nel caso classico del PIC senza tensioni di riferimento esterne.

Ciao

Pasu

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Pasu

Pasu ha scritto:

ciao Pasu

ho capito cosa intendi è che senza dati.....

Dunque se tengo come livello di zero la tensione media di uscita dal ponte 2500 mV è ho un circuito di conversione analogico digitale da 8 bit = 256 livelli o da 10 bit = 1024 livelli poi ho una risoluzione con fondo scala di 5 Volt di 19,5 mv (circa) con 8 bit e 4,8 mv con 10 bit e per raggiungere1,2 mv di risoluzione con 12bit .

Quindi senza altri dati l'errore di elaborazione sarebbe troppo grande per questo suggerivo un sistema classico per poter utilizzare il segnale del trasduttore amplificandolo a dovere.

ciao primula

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Primula

Primula ha scritto:

Mi sa che invece non hai capito... Non occorre nessun altro per mettere giù uno schema. Ti serve la sensibilità del sensore per determinare guadagno necessario, ma questo ti cambia il valore di una resistenza (o due uguali, nel caso della configurazione differenziale).

Ti è chiaro che è possibile amplificare "attorno" ai 2.5V? Vuol dire che se io ho in ingresso 2.5V+/-10mV ed amplifico 100, in uscita avrò 4.5V=2.5+(10mV+10mV)*100.

Non ho capito dove/come hai tenuto conto dei 2.5V...

Se hai lo zero a 2.5V puoi fare due cose

-te lo tieni e perdi un bit (2.5V è rappresentato come 1000.0000 con FS=5V e 8bit) perchè l'msb rimarrà sempre ad 1 per pressioni positive, o il contrario per pressioni negative.

-se hai un ref- (come nei PIC ad esempio), puoi collegarlo al

2.5V e sfruttare tutta la dinamica dell'ADC. È anche vero che la pressione è un segnale che varia molto lentamente e si possono sommare e/o mediare un po' di risultati per ottenere la risoluzione voluta, quindi la perdita di un bit non è poi un così grosso problema.

Comunque questo thread sta assumendo le sembianze di un flame... Riassumo il mio punto di vista. Se il circuito deve essere il più semplice/affidabile/leggero possibile (deve essere montato su un aeromodello, ho capito bene?) io ci metterei un operazionale + una (1!) resitenza che determina il guadagno (vedi il mio primo post). In alternativa si trovano in commercio dei sensori già amplificati, che hanno l'uscita singola che varia tra 0 e 5V. Più semplice di così non mi viene in mente niente.

Ciao

Pasu

--
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Pasu

Pasu ha scritto:

Ciao primula

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Primula

sono dell'idea di pasu... ho deciso dopo aver parlato con un collega che metto uno stadio differenziale con tutte le resistenze uguali e poi uno non invertente che amplifica di quanto voglio (dopo una stima dell'altitudine massima da raggiungere...) infatti mi =E8 stato detto che alla fine la tensione di reiezione comune =E8 moooolto pi=F9 piccola di quanto penso... nel caso prevedo un circuito che mentre amplifica elimina pure l'offset... cos=EC per prevederer tutto... grazie per i consigli e scusate il disturbo!!

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Damiano.Benedetti

Mi dissocio :-) Non era affatto questa la mia idea

Ciao!

Pasu

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Pasu

snipped-for-privacy@gmail.com ha scritto:

ciao scusami, ma non ho capito cos'è "la tensione di reiezione comune"?? non è che intendi l'offset? emi

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emilio

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