¿Cómo usar un amplificador de instrumentación?

Tengo un elemento Pt100 de dos hilos y un ADC de 5V y quiero medir la temperatura. Hice un puente de piedra de trigo como el de abajo y lo conecté a un amplificador de instrumentación. No importa la resistencia del Pt100, la salida siempre es ~0.3V. Al saber poco sobre electrónica, sospecho que esto se debe a que el terminal negativo está recortado cuando el amplificador operacional está tratando de llevarlo por debajo de 0V.

Una solución sería usar -5V en lugar de 0V como Vs-, sin embargo, no tengo -5V disponible.

¿Cómo se usa un amplificador operacional de instrumentación en tal escenario?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Cuál es el voltaje medido en los terminales - y + con un DMM? ¿Cuál es la ganancia del amplificador de instrumentación ajustado? Si PT100 > 100 Ohm, la diferencia en el opamp estará en el rango de unos pocos mV, esto es demasiado cerca del riel para la salida del instramp a menos que esté configurando suficiente ganancia. Con el puente configurado como está, puede sesgar su entrada opamp hasta 2,5 V y medir la señal con 2,5 V como nivel cero.
He oído hablar de amplificadores de instrumentación y amplificadores operacionales, pero no de "amplificadores operacionales de instrumentación". ¿Puedes ser más claro exactamente sobre qué parte estás preguntando? AD821AN no parece ser un número de pieza real.
Estás desequilibrando tu puente. Realmente desea que las dos entradas estén mucho más cerca del mismo voltaje y opere el amplificador con una ganancia mucho mayor para ver los cambios.
@ThePhoton Quise decir "amplificador de instrumentación". Gracias por señalar esto.
@DaveTweed ¿Qué quieres decir con que está desequilibrado? Cuando el Pt100 está a 100 ohmios, la diferencia es 0V como yo lo veo.
@crasic Cuando polarizo el puente (agregando una resistencia entre Pt100 y GND y reemplazando R4), la salida también está polarizada, saturando la salida. ¿Cómo puede el pin REF corregir esto?

Respuestas (1)

Debe respetar el rango de modo común de entrada del amplificador (y el rango de salida). Si su amplificador (supongo que es un amplificador de entrada AD8221 ) tuviera grandes voltajes de suministro de energía, la configuración de su puente estaría bien. Está poniendo alrededor de 0,7 mA a través del elemento RTD, lo cual es razonable para un Pt100. Su rango de escala completa será de 100 mV, por lo que necesita suficiente ganancia en el amplificador para obtener un rango de escala completa para el ADC. Si es de 2,5 V, entonces G = 250.

Es posible que desee usar un poco menos de 100 ohmios si quiere cubrir 0 grados C con seguridad.

El problema es que el rango válido del AD8221 se ve así con suministros de +/- 5V:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Puede haber otros tipos de amplificadores de instrumentación que puedan funcionar aceptablemente con un solo suministro de 5 V (probablemente tendría que disminuir un poco la resistencia 100R para compensar la salida mínima por encima de cero). También tenga en cuenta que no puede llegar a una salida de 5V.

Otra opción es crear un suministro de -5V utilizando un ICL7660 o una pieza similar.

Este es el amplificador que estoy usando. Entonces, ¿la única forma de lograr el resultado que necesito es crear un suministro de -5V (o encontrar un amplificador diferente)?
Podría cambiar el puente para aumentar el voltaje de modo común cerca de 2,5 V, pero el RTD ya no estaría conectado a tierra y solo se garantiza que la salida oscile de 1,1 V a 3,9 V en esas condiciones. También empeoraría un poco la linealidad.
¿Cómo harías esto?
Reduzca las resistencias de 6,8 K a 3,4 K y coloque una resistencia de 1,7 K entre tierra y el puente (aproximadamente).
¡Gracias! Entonces, ¿la oscilación de salida significa el valor mínimo y máximo que se garantiza que tenga la salida si las señales de entrada tienen un voltaje de modo común?
La oscilación de salida está limitada por los suministros y por la saturación de los nodos internos con este amplificador de instrumentación. Las líneas verticales en el diagrama que publiqué son donde el voltaje de salida está limitado por el suministro, pero las otras están relacionadas con el voltaje de entrada y los suministros. Las líneas horizontales son donde se exceden los límites de voltaje de modo común de entrada.
Simplemente no puedo entender por qué esto no funciona. Por medida, este es el circuito exacto que tengo: ! esquemático _ Sin embargo, siempre obtengo 1,6 V en la salida, sin importar la ganancia. Aquí Rg se establece en 130 ohmios.
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