¿Existe una forma asequible de equilibrar un puente sin usar resistencias caras?

Tengo un circuito de puente completo y balanceado con cuatro orificios pasantes 350 Ω resistencias y un amplificador de instrumentación AD8293G80 que tiene una ganancia de 80. Tanto el puente como el amplificador son alimentados por un 2.8 V LDO con el amplificador al que se hace referencia en 1.4 V por un divisor de tensión.

(1% de resistencias) que esperaba 1.4 V ± algunos milivoltios en la salida del amplificador debido a desajustes de resistencia y tolerancias, incluso el puente estaba "equilibrado", pero obtuve valores intermedios 2.51 V − 2.79 V . La salida del amplificador también se desplazó con el tiempo hasta que llegó al límite de la 2.8 V cuál era mi voltaje suministrado. Luego me di cuenta de que mis resistencias tenían solo un 1% de precisión. En el peor de los casos, podría tener un voltaje de entrada de 28 metro V amplificado a 28 metro V ∗ 80 = 2.24 V por desajuste. Reproducir mi circuito en una placa de pruebas barata tampoco ayudó...

(Recortador) Luego intenté reemplazar una de las resistencias del puente con un recortador Bourns ( 500 Ω ), pensando que podría "sintonizar" mi salida y equilibrar mi puente tan cerca de "cero" como quisiera. De alguna manera funcionó, pero solo durante unos segundos, hasta que la salida volvió a desviarse. Además, cada vez que sacaba el recortador de la placa de prueba o aplicaba presión a sus cables, ¡la resistencia del recortador podía cambiar hasta unos pocos ohmios!

(0.01% de resistencias) Me sorprendió el precio (¡~15-25 USD cada uno!). Una de estas resistencias de "precisión" cuesta tanto como una báscula de baño... ¿y tengo que comprar cuatro de estas?

Si esas básculas de 20 dólares logran equilibrar un circuito de puente, tal vez haya formas alternativas de completar el puente en lugar de usar resistencias costosas que cuestan más que la báscula en sí. ¿Alguien sabe de una forma más económica de equilibrar un puente?

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esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

De acuerdo sobre la necesidad del esquema. Pero una buena suposición sería que le faltan algunos comentarios sobre su amplificador operacional, por lo que solo crece un pequeño desequilibrio en la salida del puente.
Compre un lote completo de resistencias regulares, luego "tírelas" según el valor. Por supuesto, esto es tan bueno como la medición de la resistencia. Siempre que el conjunto elegido coincida, no importa si todos son de 351 Ω o de 349 Ω. Pruebe esto en una PCB a continuación; debería funcionar de forma mucho más fiable.
Sugiero soldar el puente en un trozo de placa perforada y llevar solo los 4 cables a la placa. La resistencia típica de una placa de prueba y cableado de este tipo puede ser una fracción considerable de un ohmio, que es aproximadamente la tolerancia típica de una resistencia del 1% (generalmente dentro de ~0,3% del valor nominal). Y no desea reemplazar toda la resistencia con una recortadora. Tal vez use una resistencia de 345 ohmios y agregue un recortador de 10 ohmios. Y, por supuesto, preste atención a la respuesta de Andy a continuación, que es acertada, como de costumbre.
"Si esas básculas de 20 dólares logran equilibrar un circuito puente..." ¿ Lo harán? ¿O simplemente asumen que cualquier compensación que exista al encender es el "cero" en la escala?
Todas las básculas digitales con las que he trabajado realizan una autocalibración en cada encendido.
Compra un chip de resistencia en bus. Tienen una precisión bastante baja pero una coincidencia excelente , incluso la deriva térmica se igualará porque comparten un paquete.
no reemplace la resistencia con un recortador, use una resistencia de 330 ohmios y un potenciómetro de 50 ohmios para recortarla exactamente a 350; no quieres que la aportación de la olla supere el 10% (en general, a veces las cosas son tan precisas que las diferentes térmicas contraindican en absoluto a los trimmers).
también puede poner 10 3.3k en paralelo para promediar las tolerancias, incluso mejor si preclasifica para excluir los valores atípicos hasta los límites de su precisión de medición. También puede reducir los subohmios con resistencias de alto valor en paralelo, como lo haría 1 m en un 350 ...
Las entradas de referencia a los amplificadores de instrumentación de tres amplificadores operacionales generalmente deben ser fuentes de voltaje ideales (o cercanas, en términos de impedancia de salida). No importa qué chip use, necesita usar un seguidor de voltaje para alimentar la entrada VREF.
La báscula ya incluye un puente. No necesitas resistencias adicionales. Los de la(s) viga(s) utilizados por la báscula son más precisos que los baratos del 1%.

Respuestas (2)

Este AD8293G80 InAmp no es adecuado para aplicaciones en las que el voltaje de entrada suele ser superior a 1,1 voltios en un suministro de 2,8 voltios. Está generando alrededor de 1,4 voltios en cada mitad del puente y esto está más allá de las capacidades del dispositivo: -

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Gráficamente hay esta imagen que he resaltado en rojo y amarillo: -

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No digo que no haya otros problemas potenciales, pero este sobresale y es definitivamente un obstáculo. La buena noticia es que la entrada de referencia puede manejar hasta 2 voltios.

¡Correcto! Entonces, si quiero seguir usando las piezas que tengo aquí, puedo cambiar las dos resistencias superiores de 350 ohmios a quizás 1kOhm para que el voltaje de modo común pueda bajar mucho por debajo de 1V ... ¿Es una solución sensata?
Esa es una solución sensata o... simplemente conserve lo que tiene e inserte una resistencia entre 2,8 voltios y la unión de las dos resistencias superiores (R1 y R2). Entonces, esa resistencia agregada no puede causar un voltaje de desequilibrio, pero aún puede afectar la amplitud @KMC; esa es la forma normal de hacerlo y muchas galgas extensométricas usan una resistencia que tiene el tempco opuesto a las resistencias de calibre.

Lo que estás tratando de hacer es bastante caro. No veo el punto de usar un LDO específicamente para el puente. Los circuitos puente con conversión A/D casi siempre son radiométricos. Es decir: el voltaje de referencia A/D es una versión escalada del voltaje de excitación. Para los microcontroladores típicos de 3,3 V, la excitación y la referencia A/D pueden tener el mismo voltaje. No importa cuál sea el valor exacto, porque la salida digital del ADC es relativa al voltaje de excitación, y el valor absoluto de dicho voltaje no aparece en la salida del A/D (!).

Además, los amplificadores de instrumentación son más caros, requieren más energía y son más ruidosos que los amplificadores operacionales semidecentes. Por lo tanto, probablemente desee un circuito en el que no se necesite el amplificador de entrada.

Usaría un circuito donde el voltaje de excitación se ajusta para mantener un lado del puente en un voltaje fijo particular. Luego, el otro lado del puente se puede amplificar con un amplificador operacional de un solo extremo. Los amplificadores operacionales que desee deben ser de deriva baja o "cero", tipos de salida de riel a riel. Su modo común será alrededor de la mitad del voltaje de suministro.

El puente se puede construir con las resistencias que tenga, siempre que sean bobinadas, láminas de metal o películas delgadas.

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