Compensación del voltaje de compensación en la medición del puente antes del amplificador de instrumentación

Estoy usando un amplificador de instrumentación (INA118) para medir la señal de un medidor de tensión de puente completo (solo tensión, los 4 elementos resistivos son medidores de tensión, señal de cambio lento (CC)). Estoy usando un solo suministro de +3.3 V (V+ = 3.3V, V- = 0V). El voltaje de modo común se estableció en 2,35 V según las especificaciones de la hoja de datos y la ganancia se estableció en 1000. He medido la carga frente a la salida y es lineal como se esperaba.

Tengo problemas para encontrar la mejor manera de compensar el voltaje cuando no hay carga. El voltaje de compensación es de 0,9 mV, que cuando se amplifica es de 0,9 V. Esto ocupa una gran parte del rango utilizable del ADC.

Uno de los métodos que he encontrado hasta ahora gira en torno a poner una resistencia de derivación en paralelo con una de las patas de la galga extensiométrica o recortar la salida del puente con un potenciómetro. El problema percibido con esto es que el instrumento necesita operar entre -20 Celsius y +40 Celsius, y la compensación de la resistencia no será adecuada para todo ese rango de temperatura.

Otro de los métodos que he encontrado es configurar Vref en el INA118 para compensar el voltaje de compensación. Parece que estaría bien si el voltaje de compensación fuera negativo, pero dado que el voltaje es positivo y estoy usando un solo suministro, parece que no podré compensar de esta manera. ¿Es esto correcto?

Lo último que he pensado en intentar es reducir la ganancia y obtener un ADC de mayor resolución, y luego hacer la compensación de compensación en el software. Sería más deseable usar el ADC que está en el microcontrolador, pero parece que esta opción tiene la mayor estabilidad de temperatura.

Mi(s) pregunta(s): ¿ Cuál de las opciones anteriores sería la mejor dadas las limitaciones del rango de temperatura? ¿Me estoy perdiendo alguna otra opción? ¿Es correcto mi entendimiento en cada uno de los escenarios? Cualquier aporte se agradecerá.

¿Se trata de una galga extensométrica de 2 patas que necesita una referencia de escala media externa, o de una galga de 4 patas que es un puente de Wheatstone completo? Suena como lo último, pero no está claro. Tal vez publicar un esquema.
2 o 4 cables marcan la diferencia sobre dónde puede colocar las resistencias de corte. Tenga cuidado con el uso de resistencias de diferentes tempco para recortar, una galga extensiométrica bien puede tener un tempco diseñado diferente del cero nominal de las resistencias de uso general.
Hmm, ¿podría resolverse este problema usando un amplificador de instrumentación de retroalimentación de corriente indirecta? Solo adivinando.
@Neil_UK, este es un medidor de tensión de 4 patas que forma todo el puente de piedra de trigo.
¿Su aplicación requiere lecturas relativas o absolutas precisas? Normalmente se usa una calibración automática al inicio. ¿Ha registrado alguna histéresis de descarga? ¿Dónde están los datos de T vs Offset?
@TonyStewart.EEsince'75 la aplicación requiere lecturas absolutas. El plan actual es que se lleve a cabo una operación de puesta a cero sin carga en el arranque. Aún no se han realizado mediciones de histéresis de descarga o T vs Offset.
@Bales normalmente uno tiene una especificación de diseño con todas las posibles fuentes de error de las hojas de datos, luego crea un presupuesto para este error y donde excede la especificación de su sistema, prueba para verificar sus suposiciones y luego diseña algún método de corrección. es decir, DNL, ​​INL de todas las fuentes de error. ganancia, compensación y error no lineal. No asuma una solución simple o todo funciona como en la hoja de datos si ha pasado por alto algo, como un CMRR deficiente antes de la diferencia. amperio. de EMI y cables desequilibrados o fatiga del adhesivo de la galga extensiométrica.

Respuestas (1)

Intentaría usar un amplificador de instrumentación de retroalimentación de corriente indirecta. Como MAX4208/4209 o AD2420 o cualquier otro... en lugar de usar el clásico amplificador de instrumentación de tres opamp. Estos amplificadores están hechos para hacer frente al problema que tiene.

Enlace :

La arquitectura tradicional de amplificador interno de 3 amplificadores operacionales, que se muestra en la Figura 2, tiene una etapa de ganancia diferencial seguida de un restador que elimina el voltaje de modo común. La ganancia se aplica en la primera etapa, por lo que la compensación se amplifica por el mismo factor que la señal de interés. Por lo tanto, la única forma de eliminarlo es aplicar el voltaje opuesto al terminal de referencia (REF). La principal limitación de este método es que ajustar el voltaje en REF no puede corregir la compensación si la primera etapa del amplificador ya está saturada.

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Los amplificadores de entrada de retroalimentación de corriente indirecta (ICF), como el AD8237 y el AD8420, permiten eliminar la compensación antes de que se amplifique. La Figura 3 muestra un esquema de la topología ICF

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Gracias por la sugerencia. El enlace fue de gran ayuda: todavía estaba luchando después de leer las hojas de datos del AD8237 para ver cómo aplicar una compensación negativa. La imagen en el artículo aquí me ayudó a resolverlo. El uso del DAC para establecer la compensación de compensación parece más adecuado para una funcionalidad de "TARA". ¿Hay algo más que considerar al tomar esa ruta?
@Bales Tal vez comprobando cómo manejar la entrada REF. Algunos de ellos requieren ser impulsados ​​por una salida de baja impedancia (opamp), que es el caso de la mayoría de los amplificadores de instrumentación de 3 opamp.
Mirando a través de la hoja de datos del AD8237, dice que, a diferencia de otras tecnologías de amplificadores de instrumentación, Vref no tiene que ser de baja impedancia. He probado esto y está funcionando bien. ¡Gracias de nuevo!
Compensación del voltaje de compensación en la medición del puente antes del amplificador de instrumentación
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