La salida de TD100 con amplificador de instrumentación no es la esperada

He tenido problemas con mi circuito TD100 durante algunos días y no puedo entender por qué la salida no es la esperada.

Este es el proceso:

Orden de operaciones

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Obtengo alrededor de 3.105 V en la salida para temperatura ambiente, pero espero ~ 500 mV. El puente de Wheatstone y los amplificadores operacionales comparten la fuente de voltaje del Arduino Uno. Estoy usando un LM324 y una referencia de 1.1V de Arduino (actualmente 5V para los voltajes inesperados de> 3V).

El puente de Wheatstone emite los ~ 40,95 mV esperados, el amplificador de instrumentación tiene una ganancia de 10, por lo que estoy confundido por qué no obtengo ~ 409,5 mV al final.

Nota: las resistencias no tienen exactamente estos valores, pero son iguales a ~ 10 ohmios, por ejemplo, R5 = R7 = R9 = R11 = 9.84k

Su circuito parece que debería estar bien. Vuelva a verificar la implementación.

Respuestas (4)

Debería funcionar (típicamente) para tener ~ 410 mV a temperatura ambiente. Entonces sospecho un error en el cableado o una pieza incorrecta o dañada.

Tenga en cuenta, sin embargo, que se requiere que el OA1 absorba Vdiff/5K, por lo que para una salida de 3 V tendrá que absorber aproximadamente 62 uA con un voltaje de salida de aproximadamente -160 mV. Obviamente, no hará eso con un solo suministro de +5V.

De hecho, se quedará sin capacidad de sumidero mucho antes, si observa la hoja de datos, alrededor de 25 uA ( generalmente , a temperatura ambiente ) con un suministro de 5V. El LM324 se comporta bien con una carga conectada a tierra, pero solo tiene un sumidero de corriente débil para permitir que la salida se acerque a Vee cuando se le pide que sumidero de corriente.

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Aumentar R3 a 330 y agregar 220 en serie con el sensor? Aumentando Vcc también. Tal vez esté alimentando el Arduino con 12 V y podría usar esto para la operación. amperios
@vangelo Claro. Una sola resistencia en el lado de tierra también funcionaría y no multiplicaría el error de la (falta) coincidencia de la resistencia. No creo que Vcc sea un problema, y ​​mantenerlo en 5 V o menos es útil porque no es necesario agregar complejidad de sujeción.
Sí, de hecho. Pero tal vez un error sistemático del 2% no sea una gran preocupación considerando la compensación de voltaje de entrada de la operación. amperios ;) Buena captura por cierto. La hoja de datos de OnSemi no proporciona este gráfico.
Gracias por su respuesta, esto es realmente útil. Y gracias @vangelo, probaré esa configuración.
@vangelo He implementado su sugerencia, el puente de Wheatstone genera la diferencia de voltaje correcta. El amplificador operacional que toma el valor estático emite el voltaje esperado, pero el amplificador operacional que sigue al PT100 emite ~ 3.66V. ¿Sabes por qué está ocurriendo esto? Gracias por cualquier ayuda
Mida todos los voltajes de entrada y salida en OA1/OA2.
OA1 y OA2 funcionan como se esperaba ahora, pero nada ha cambiado. Debo estar al borde de un límite
Tal vez tengas una mala conexión. Espero que no estés tratando de hacer esto en una placa de prueba sin soldadura.
@tgshore. Con los nuevos valores, simulé el rango del sensor con los peores casos para las compensaciones de voltaje de entrada y las salidas OA1 y OA2 se mantienen entre 1,0 y 1,5 V. Solo OA3 podría alcanzar el límite de 0 V según la entrada. Entonces, desafortunadamente, para estos voltajes> 3V también estoy considerando que solo los defectos o problemas de conexión quedan como explicaciones (ya que las limitaciones de hundimiento de corriente se descartan en la etapa de entrada).
@vangelo Gracias por ayudarme tanto, me tranquiliza saber que el circuito es correcto

En respuesta a la respuesta de David Mikeska, y lo hago porque es demasiado larga para un comentario:

Creo que necesitaría transponer el voltaje de compensación de su puente de Wheatstone a través de una resistencia para inducir una corriente a través de esta resistencia para producir la señal de entrada.

Lo siento, pero eso no tiene ningún sentido. Los dos puntos de medición son voltajes, producidos (esencialmente) por un par de divisores de voltaje. Parece tener la impresión de que un puente es una fuente actual. Que no es.

Intente colocar una resistencia de 220K en la salida del puente.

Todo lo que hará es reducir ligeramente el voltaje del puente, además de introducir una ligera no linealidad.

También tenga en cuenta que la mayoría de los amplificadores operacionales no son estables en ganancia a la unidad (1) o menos, y se necesita una selección adecuada para usarlos con ganancia unitaria.

Simplemente no. La mayoría de los amplificadores operacionales en estos días son estables con ganancia unitaria. Hay algunos que no lo son, por lo que su advertencia final es precisa, pero no es el tipo de problema que parece hacer. De hecho, el LM324 es estable con ganancia unitaria.

¿Estaba destinado a ser un conjunto de comentarios sobre la respuesta de David Mikeska ...?
@ThreePhaseEel - Sí. Lo lamento. He editado para que quede claro. Gracias por mencionarlo.
Demostrar que es la unidad estable
@DavidMikeska: ¿servirá la hoja de datos del fabricante? ti.com/lit/ds/snosc16d/snosc16d.pdf "Frecuencia compensada internamente por ganancia unitaria" Además, observe la figura 8, que muestra un seguidor que maneja una carga de 50 pF con timbre pero sin oscilación.

¿Cuál es el voltaje de salida de los primeros dos amplificadores operacionales y el voltaje en las entradas de la etapa final?

Con solo un suministro de 5 V, es fácil que las etapas intermedias excedan su rango de salida o el rango de entrada de modo común.

¿Está utilizando realmente dispositivos LM324?

La salida máxima es solo de aproximadamente 3,5 V con la mínima de aproximadamente 0,7 V si se requiere para entregar cualquier corriente significativa con un suministro de 5 V, como lo explica @Spehro.

El voltaje de entrada de modo común también está limitado; puede bajar a tierra, pero solo hasta 1,5 V del riel de suministro (~ 3,5 V con un suministro de 5 V).

La o/p de OA1 es de 495 mV y la de OA2 es de 489 mV, lo mismo en las i/p finales. Estoy usando un LM324. Gracias por tu ayuda, intentaré modificar el circuito con tus consejos.

Creo que vale la pena responder con algún tipo de garantía de que el circuito (como se muestra) debería funcionar como se esperaba. Aquí hay una simulación usando micro-cap 12: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

Por lo tanto, dado que el OP informa que la salida es superior a 3 voltios, es muy probable que el problema sea un problema de implementación (amplificador operacional defectuoso, resistencia de valor incorrecto, mala conexión, conexión incorrecta, amplificador operacional incorrecto, suministro defectuoso, falta de suministro desacoplamiento etc..)

Acabo de notar el problema del voltaje de salida. es un mal amplificador operacional.
@DavidMikeska me alegro de que lo hayas encontrado amigo. ¿Eres TGS por cierto?
La salida de TD100 con amplificador de instrumentación no es la esperada
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