Galga extensiométrica - Puente de Wheatstone DRIFT

ingrese la descripción de la imagen aquíTengo un puente de 350 ohmios con 04 resistencias fijas, más adelante una de ellas será reemplazada por un sensor de galgas extensiométricas. Mientras tanto, estoy tratando de entender de dónde viene la deriva.

Este puente está conectado a un amplificador de entrada con una ganancia de 1000x. Para calibrar el puente y desequilibrarlo (para que pueda tener, digamos, una salida de 1 V en la salida del amplificador), generalmente uso una resistencia muy alta (alrededor de 500 k ohmios) en paralelo con una de las resistencias en el puente. Estas 350 resistencias tienen una tolerancia del 0,02 % y 0,2 ppm/C. El opamp es un AD8571 (deriva y desplazamiento extremadamente bajos).

Desafortunadamente, he estado luchando durante meses con una deriva que se muestra de varias maneras diferentes:

  1. Temperatura: solo al soplar un poco de aire caliente brevemente, la salida varía +/- 10mV
  2. Cuando la salida de voltaje aumenta por cualquier factor externo que se elimine después, nunca vuelve a su valor inicial
  3. Hay una deriva de voltaje sin ningún cambio de temperatura, logré tener un sensor de temperatura muy preciso montado en la parte superior del circuito para confirmar.

Todos los componentes son de muy alta calidad, especificados para esta aplicación en particular, baja deriva, baja compensación y realmente costosos. No sé qué más puedo hacer para deshacerme de esta molesta deriva, imprevisibilidad y falta de repetibilidad.

¿Cuál es su voltaje de excitación? ¿Está excediendo alguna especificación actual máxima?
Eso significa que la entrada varía en +/- 10uV, ¿verdad? (dada una ganancia de 1000x). Entonces, 0.2ppm/C * (adivinando, no nos dices) excitación de 5V * (digamos) 10C = 10uV en la entrada... ¿no es esta deriva exactamente lo que esperas, o me estoy perdiendo algo?
El voltaje de excitación es de 5V. La variación en la entrada dada la deriva de temperatura es correcta, por lo que la pregunta es, ¿cómo deshacerse de ella ya que el TC más bajo que encontré es 0.2ppm/C? La resistencia de retroalimentación es de 200k ohm. Una cosa más: cuando fuerzo una situación de calentamiento (de 25 a 45 ° C con una pistola de aire caliente), aumenta el voltaje de salida, pero cuando la temperatura vuelve a su valor original, el voltaje de salida aún está compensado. por una cierta cantidad que nunca disminuye.
Un AD8571 no es un InAmp, ¿qué estás usando? ¿Qué genera el 5V también? Muestra tu circuito!
El inamp AD8571 necesita una configuración de retroalimentación para tener su ganancia establecida. Estoy usando una fuente de alimentación para generar los 5V. Así que tengo 200k de salida a IN- y los mismos 200k de IN+ a GND
He subido una foto. R5, E6 y RFB son el mismo número de pieza. Con respecto a la pistola de aire caliente, soplo aire a 2 m del circuito, por lo que tarda bastante tiempo en calentarse. Además de eso, el voltaje se desvía proporcionalmente a la temperatura cuando aumenta, pero muestra algún tipo de histéresis cuando se enfría. Cuando la temperatura vuelve a ser igual a la de la habitación, digamos 20 °C, el voltaje es considerablemente superior al que tenía antes de este ciclo de calentamiento y permanece en este valor para siempre.
Dado su método de prueba, esto puede ser difícil, pero ¿puede pensar en una forma de calentar el puente, el amplificador y la fuente de alimentación uno a la vez? Además, entiendo que está desequilibrando el puente con fines de prueba. ¿Lo recortaste para empezar? Quiero decir, sin la resistencia de prueba, ¿obtienes 0V? Si no, ¿cuál es el valor sin R5 incluido?
¿Cómo se conecta el amplificador operacional (no un InAmp, como sigo diciendo) al puente?
Hola, @Andyaka, el opamp está conectado al puente directamente en la PCB.
Entonces, ¿por qué su diagrama de circuito no muestra cómo se conecta el amplificador operacional?

Respuestas (1)

Es posible que vea campos electromagnéticos térmicos, así como deriva térmica de las resistencias.

Soplar aire caliente con una pistola de aire caliente no es la forma de probar un circuito como ese. Use una cámara ambiental adecuada con un ventilador adentro y controle el flujo de aire sobre el tablero (tal vez con un poco de espuma). Es posible que tengas que esperar una o dos horas para que la temperatura se estabilice. La pistola de aire caliente conducirá a conclusiones erróneas. Es posible que vea cambios dinámicos que se nivelan a medida que desaparecen los gradientes.

No tenga nada en el tablero que disipe mucha energía (supongo que lo está haciendo).

Las resistencias con plomo pueden ser un poco menos propensas a cambiar debido a fuerzas mecánicas externas. Intente flexionar un poco el tablero y vea si su lectura cambia. Lo más probable es que este no sea tu problema, pero vale la pena comprobarlo.

Cambia un poco el voltaje de salida, se asienta en un valor más alto y no parece retroceder. ¿Qué diablos me estoy perdiendo aquí? Después de tantos años en la industria del diseño, esta es la primera vez que me encuentro con este problema.
¿Montaste la placa tú mismo? ¿Cómo se limpió? 350 ohmios no es una impedancia alta, pero una fuga de 50M causaría los efectos que ve. Ningún fundente limpio es un problema particular.
La verdad es que no he tenido más cuidado con la limpieza de la placa. Completé los componentes SMD yo mismo y debido a que es un tema de prueba, los componentes se reemplazan con mucha frecuencia.
Verifique la soldadura que está usando, esto puede ser un problema difícil de resolver.
¿Debo enviar la tabla a Toronto? =) Estimado Spehro, ¿alguna soldadura que pueda recomendar?
Bueno, probablemente podría arreglarlo, pero antes de que te rindas- Kester 44 eutéctico.
@Spehro dijo: "Intente flexionar un poco el tablero y vea si su lectura cambia". Este fue mi primer pensamiento, también. La expansión del material de sustrato de la PCB y, por lo tanto, de los rastros de la PCB, podría ser un lugar para comenzar a buscar. ¿Ha intentado usar anchos de trazo más gruesos para el circuito del puente y las rutas de señal hacia el amplificador de instrumentación para mitigar los cambios en las áreas de la sección transversal de los trazos debido a la expansión/contracción térmica? Además, ¿ha probado múltiples ciclos de calentamiento/enfriamiento para "romper" la placa, para ver si eso mejora la repetibilidad de la placa?
@JimFischer Parece que está usando resistencias de lámina Z de Vishay que cuestan como $ 25 cada una y son muy, muy buenas, por lo que tiendo a descartar esa posibilidad.
@SpehroPefhany / JimFischer Sí, estoy usando resistencias de lámina Vishay. Usualmente 0.02% de tolerancia y 0.2ppm/C. Las resistencias de 200k no tienen la misma clasificación, por lo que podrían estar causando esta molesta deriva e histéresis. Intentaré aplicar sus recomendaciones al diseño y veré cómo va. Muchas gracias por tu ayuda.
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