Comprender la celda de carga y el amplificador de instrumentación

Quiero construir una báscula con una resolución de 0,1 gramos. Pero tengo algunos problemas en mi etapa inicial.

Estoy usando una celda de carga con una sensibilidad de 1 mV/V y un voltaje de excitación de 3 V.

  1. Sin peso, la salida de la celda de carga muestra -0,089 mV y con carga completa (500 g) muestra 2,895 mV. ¿Es -0.089 mV el ruido de mi celda de carga? Si es así, ¿cómo podría solucionar este problema? ¿Por qué mi celda de carga no muestra una salida de 3 mV para 3 V de suministro?

  2. He conectado la celda de carga a IN amp (PMI AMP04FP ) con una ganancia de 100, sin carga obtengo una salida de 3.203 mV y con carga completa obtengo una salida de 278 mV. ¿Por qué el amplificador IN muestra una salida de 3,203 mV? ¿Es el voltaje de compensación? Si es así, ¿cómo podría resolver el problema? ¿Por qué obtengo 278 mV en lugar de 300 mV?

    He pasado por lo básico. Pero no pude aclarar mi mente debido a una gran cantidad de información en poco tiempo. Sé que mis preguntas son básicas y necesitan algo de lectura. Me encantaría que alguien pudiera explicarme qué está pasando y cómo proceder. Estoy dispuesto a aprender. Por lo tanto, se agradece cualquier tipo de ayuda (enlaces, libros, etc.).

Esquemático

Realmente debería agregar un filtro de paso bajo diferencial entre la celda de carga y el amplificador de instrumentación para evitar el error de compensación de RF.

Respuestas (3)

Presumiblemente, su sensibilidad de 3 mV/V es con una carga de 500 gramos. y dado que hay un pequeño desplazamiento de -0.089 mV y esto sube de cero mV a 2.895 mV, hay un cambio de 2.984 mV - eso es bastante cerca de 3mV y, como siempre con los dispositivos mecánico-eléctricos, necesita hacer una calibración ajustamiento. En otras palabras, la sensibilidad del dispositivo es nominalmente de 3 mV por voltio y 2,984 mV representa un pequeño (y aceptable) error de 0,53 %.

Un In-amp también está sujeto a errores tanto en ganancia como en compensación. La compensación de 3,203 mV representa una compensación de entrada de 0,032 mV. Siendo realistas, el error del amplificador interno se suma al error natural de la celda de carga de -0,089 mV y lo convierte en +0,032 mV, es decir, el error de compensación de entrada del amplificador interno es 0,057 mV.

El dispositivo que ha elegido tiene un error máximo de compensación de entrada de 0,3 mV en condiciones de temperatura ambiente, por lo que este error se encuentra dentro de las especificaciones del dispositivo.

En cuanto a que la salida no es de 300 mV sino de 278 mV, esto generalmente se debe a la tolerancia en la resistencia que establece la ganancia. También se debe tener en cuenta que la precisión de ganancia para este dispositivo (suponiendo una resistencia de ajuste de ganancia perfecta) es de +/-0,75 %.

Otros factores que pueden contribuir a los problemas son el diseño, los niveles de suministro de energía, las imprecisiones en su medidor/dispositivo de medición, etc.

¿Este es tu amplificador de instrumento? http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AMP04.pdf

Encontré las comas en tus números un poco confusas. Supongo que 3203 mV es lo que yo escribiría como 3,203 mV.
Entonces, primero hay algo de compensación de CC en la celda de carga. Eso no es sorprendente. (¿Tiene un número de modelo?) y para el segundo también hay una compensación de CC en su amplificador. La hoja de especificaciones dice un máximo de 150 uV (x 100 de ganancia) = 15 mV. Ves alrededor de 3 mV, por lo que parece razonable.

Entonces su número de carga completa... ¿por qué espera 300mV?
(lo siento, ¿quizás esto debería ser un comentario?)

La sensibilidad de mi celda de carga es de 1mv/v con un suministro de 3v. Me gustaría medir los cambios de voltaje para una carga de 0,1 gramos. No pude ver ningún cambio en la salida de la celda de carga o incluso en la salida de Inamp para estos pequeños cambios de peso. ¿Cómo podría hacer eso? ¿Hay algo que agregar en mi circuito? ¿Es mejor dejar el pin de referencia a tierra?
Está bien, si 500 g te dan ~ 300 mV, entonces 0,1 g = 0,06 mV, 60 uV. ¿Hay suficiente resolución en su voltímetro para ver eso? (tal vez cinco o seis dígitos).
sí, tengo suficiente resolución. Pero no pude ver un cambio de 60uv en mi DMM. ¿Me falta alguna conexión en mi circuito?
Tu circuito se ve bien. (Bueno, se podrían hacer muchas cosas. Supongo que hay tapas de derivación en la fuente de alimentación y, como comentó Matt Young, un poco de filtrado de paso bajo de las líneas de señal podría ayudar si el ruido es un problema... ¿cuál es la celda de carga? impedancia? (¿número de modelo?)) Tal vez la celda de carga no sea tan buena en el extremo superior de su rango, pruebe con 100 gramos, +/- 0,1 gramos.
@tony Dado que este es un sitio en inglés, la marca del separador decimal es el punto (.) en lugar de la coma (,). Consulte esta metapregunta para obtener más información.
La compensación es común e inevitable, como lo explicaron muchos respondedores anteriormente. La báscula comercial hace una inicialización cero cuando el usuario presiona el botón ON. Durante el primer segundo más o menos, mide el valor 'vacío' (peso real de la placa más compensación electrónica como arriba) y lo usa como cero. Esto se resta de los valores de carga posteriores. La báscula totalmente mecánica tradicional también tiene un tornillo cero para los mismos propósitos.

Suponiendo que la escala completa es de 500 g y desea una resolución de 0,1 g, procedería de la siguiente manera:

  • Determine el rango de temperatura en el que esto debería funcionar. Supongamos que es de 25°C a 35°C.

  • Por lo tanto, elija un sensor que tenga una capacidad nominal de 500 gy que tenga una tempco baja para cero y alcance en el rango de 25 °C a 35 °C. Sea 100 ppm para cero y 100 ppm para intervalo.

  • Los sensores de carga nunca son ideales y cuando obtiene una sensibilidad de 1 mV por voltio, es solo un valor nominal. No es necesario que sea exactamente 1.000 mV por 1 V o 3.000 mV por 3 V a 500 g.

  • En general, estos sensores también tienen una compensación inicial que se combina con la compensación del amplificador operacional, y es por eso que presumiblemente obtienes -0.089 mV cuando no se coloca carga en el sistema. Debe ajustar este desplazamiento y llevarlo a menos de 1 uV. la sensibilidad del sensor es el cambio en la salida cuando se varía la carga. Entonces, si obtiene, después de la amplificación, 3.203 mV con carga 0 y esto cambia a 278 mV con carga completa.
    Sin parecer demasiado técnico (¿esto es para un cambio de 0,0 g a 500,0 g?), la diferencia es
    278 3 = 275  mV
    para un cambio de carga de 500 mV. Esto se llama span y para lograr que cambie a 300 mV, uno tiene que recortar la ganancia, hacerla un poco más alta.

En resumen, no espere que la salida del sensor (o la salida de un amplificador) sea 0 para 0 entrada (carga). Tampoco se obtendrían 300,0 mV con una ganancia de 100, ya que la afirmación de sensibilidad de 3 mV es nominal. Luego está la deriva del amplificador y la deriva de "cero" y "span" del sensor a considerar.

Toda la suerte.

Esta respuesta tiene buenos detalles, pero intente usar una buena ortografía y gramática y formatee sus respuestas para que sean fáciles de leer. Hay muchos detalles en las páginas de ayuda o mira las respuestas de otras personas.