Valor de la resistencia en el puente de Wheatstone

Tengo un sensor basado en resistencia que da el cambio de resistencia cuando se aplica la tensión/fuerza. ¿Cómo medir el cambio de resistencia desconocido usando el circuito del puente de Wheatstone? Me refiero a cuáles son las cosas importantes que debemos tener en cuenta al seleccionar el valor de la resistencia. La resistencia inicial del sensor no es la misma. siempre proporciona el valor de resistencia a la fluencia mientras no se aplica fuerza o bajo carga/fuerza/deformación constante.

Conoces el esquema y la fórmula del puente de Wheatstone, entonces, ¿qué estás preguntando exactamente?
Tengo una resistencia de detección de fuerza que cambia la resistencia de 1,8 Mohm a 0,7 Mohm cuando se aplican 0,45 N y quiero medir el cambio de resistencia usando el puente de Wheatstone y alimentarlo al amplificador de instrumentación. Entonces, ¿cómo seleccionar el valor del circuito puente?
¿Es este un sensor de un solo extremo o tiene dos con uno a cada lado para hacer una medición diferencial más precisa? Luego, decide usar una fuente CC o una fuente CV para una R amplia de 50 % frente a 1 %. Usaría una fuente CC en lugar de un puente Wheatstone con Vref configurado en fuerza nula e I = Icc. Entonces V = IccR, por ejemplo, usando CC = 1uA
¿Es este un sensor de un solo extremo o tiene dos con uno a cada lado para hacer una medición diferencial más precisa? Luego, decide usar una fuente CC o una fuente CV para una R amplia de 50 % frente a 1 %. Usaría una fuente CC en lugar de un puente Wheatstone con Vref configurado en fuerza nula e I = Icc. Luego, V = IccR, por ejemplo, usando CC = 1uA, luego INA brinda un excelente CMRR con Zin >> Zsource como 100M con FET INA
el sensor es como una tira de goma con el electrodo de cobre al final, donde puedo medir el cambio de resistencia cuando se aplica la entrada de fuerza.
@TonyStewart.EEsince'75 El sensor proporciona una disminución de la resistencia de alrededor de 1 Mohm cuando se aplica la fuerza de 0,45 N, pero cuando se elimina la fuerza, la resistencia aumenta hasta 2 Mohm y tardará 5 minutos en alcanzar la resistencia inicial
¿Qué es R para 0.001N, 0.01N, 0.1N 0.2N 0.4N? olvida 0N eso no será exacto
@TonyStewart.EEsince'75 El sensor está hecho de polímero conductor y proporciona el mismo porcentaje de cambio de resistencia cuando se aplica una fuerza entre 0N y 0,45N, pero el valor de resistencia no es el mismo.
He adjuntado el enlace de la característica del sensor. onedrive.live.com/…
TY @parth_bhimani . Mi respuesta sigue siendo correcta. Ahora necesitamos hacer una función de transferencia para obtener V lineal frente a Deformación y no FUERZA, ya que Tensión-Deformación o Fuerza frente a desplazamiento es más no lineal, así que no confunda los dos. Es por eso que te pedí que probaras Force vs R si esto es lo que quieres. Pero veo que solo especifican Strain (desplazamiento) vs R ¿Qué desea y cuándo puede enviar los datos?
@TonyStewart.EEsince'75 Gracias. desde hoy estoy de vacaciones. así que el próximo año enviaré los datos.
todavia de vacaciones? @parthbhimani
@ TonyStewart.EEsince'75 El problema al que me enfrento es que la resistencia del sensor del mismo material no es la misma, por lo que no puedo encontrar ninguna solución en lo que respecta al acondicionamiento de la señal. La resistencia inicial de los valores del sensor varía de 700 KiloOhm a 7 MegaOhm para las distintas muestras.
luego desvíe todos los materiales con 1M como línea de base. este es el valor menos exacto. ¿Dónde están tus datos? El diseño mecánico puede necesitar tensión inicial.

Respuestas (2)

Se usa un puente de Wheatstone para medir pequeños cambios en R usando una V fija que da una I bastante constante. Cuando R cambia un 50%, I ya no es constante. Así que este puente ya no es lineal ni equilibrado con una amplia difusión.

Este "puente de Wheatstone" no pasa los criterios de un pequeño cambio, por lo que no es lineal como pretendía Wheatstone cuando está equilibrado. Normalmente, los cambios de Rg son pequeños en un puente de este tipo, lo que hace que esta configuración sea útil. ingrese la descripción de la imagen aquíSe necesita un puente radiométrico más complejo para hacerlo más lineal, si eso es lo que se desea.

F(x)= Vout = aRg + b Esto es probablemente lo que quiere para Fuerza o Desplazamiento

  • para a = ganancia que será -ve y b = compensación

Pero dado que Force es inversa a R, ¿cuál es la función de transferencia real que desea? V positivo para R inversa o algo más?

Sugeriría algo más como ganancia 1/R con ajuste de desplazamiento nulo alrededor de 1.5 a 2Mohms. intente obtener un rango lineal de 10: 1 a 100: 1, pero el ajuste nulo será un problema para una "solución de diseño de cero automático".

Primero defina sus especificaciones para Forces vs R y luego la tolerancia o el presupuesto de error para la variación de componentes, temperatura, envejecimiento, etc.

A continuación se muestra un "Puente de Wheatstone"

  • Tenga en cuenta que la fórmula cuando Rg cambia no es lineal.

ingrese la descripción de la imagen aquíCambie 2M o use el control de ganancia INA con la referencia Pot para 0 forzar R. para obtener 0 a 5V para lineal 0 a Smax. para Deformación en mm o cm.

Tenga en cuenta que la histéresis en R es mucho mayor de lo que piensa. La hoja de datos muestra una media de 2M, no un pico. Así que espero que haya una gran variación de una muestra a otra para la ganancia y la compensación de la media.

Los datos del gráfico indican una media de 2M pero no unidades para la deformación; sin embargo, solo muestra una excursión del 25 %, por lo que la excursión del 100 % debe ser incluso menos no lineal. La histéresis puede parecer un condensador grande para la activación de CA a corto plazo, como se muestra en mi esquema, el valor C se puede aumentar para que coincida con esto. Hay una ecuación que calculé en una hoja de cálculo para Strain vs R (no estrés en Nt)
+1 ya que no mereces una puntuación de -ve después de todo ese trabajo. Su último diagrama parece mostrar una disposición de resistencias en la escala Mohm indistinguible de un puente de Wheatstone, seguido de un amplificador diferencial.
Sí, hay muchas razones para que las otras resistencias hagan esta amplia excursión. Una vez que obtengamos una función de transferencia verdadera para la fuerza, se puede hacer no lineal para obtener Force vs V. Aquellos que votaron -1 pueden ser demasiado perezosos para comentar. la principal diferencia aquí es un amplio rango pero un rango limitado Vnull ajuste para tensión cero. que creo que puede variar de 2 a 2,7 millones, por lo que se pueden realizar más refinamientos. Dado que NO hay especificaciones de OP, ni siquiera debería haber publicado un diseño, ya que supuse que no tenía idea de cómo definir las especificaciones, mientras que mi motus operandi es bueno f (x) Specs 1st, Design later.
@TonyStewart.EEsince'75 Quiero construir un sensor que pueda registrar la fuerza que se ha aplicado al doblar el elemento de detección.
¿Tienes un resorte o una escala para medir la fuerza? vs R, si no obtiene uno, calibre el resorte f = kx o use pesos conocidos
Espero un archivo de datos de F vs R

Idealmente, un puente de Wheatstone está equilibrado. Donde tiene una resistencia de sentido, esto significa elegir las otras tres resistencias para que sean iguales a su valor de rango medio.

En determinadas circunstancias, es posible que desee utilizar un valor más bajo en el brazo de referencia para un ruido ligeramente más bajo, o valores más bajos a tierra para compensar el modo común desde la escala media, o valores más altos para reducir el consumo de corriente y/o la calefacción. Pero por lo general, todo equilibrado es el lugar para comenzar.

En su caso, con un sensor que oscila entre 0,7 y 1,8 Mohms, la media geométrica de 1,1 o 1,2 Momhs sería ideal, pero 1 M funcionaría bastante bien con un pequeño aumento en el rango de modo común requerido.

Creo que conoces un puente de piedra de trigo a diferencia de esta aplicación. Este no es un amplificador de resistencia lineal ni un amplificador de resistencia inversa cuando la desviación es tan grande > 50% como en este caso. Entonces es un nombre inapropiado. Se amplifica, puede parecer un puente de Wheatstone pero no en rendimiento ya que no hay equilibrio en ningún momento. La fuerza nula simplemente se desplaza cerca o más allá del punto de operación nula en algún lugar entre 1,5 M y 2 M según la retención, la temperatura, etc. ¿Está de acuerdo en que es un nombre inapropiado?
Los datos del gráfico indican una media de 2M pero no unidades para Strain; sin embargo, muestra solo una excursión del 25 %, por lo que la excursión del 100 % debe ser aún más no lineal y no volver a un R máximo de 2,7 M debido a la histéresis.
Valor de la resistencia en el puente de Wheatstone
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