El circuito del anemómetro de temperatura constante no se comporta como se esperaba

Estoy probando un diseño de circuito para un anemómetro de temperatura constante usando un termistor NTC como elemento sensor y el comportamiento del circuito me tiene confundido. Después de luchar con varios cambios en el circuito y volver a leer algunos de los recursos que he usado hasta ahora, quería publicar aquí para ver si alguien podría ofrecer una idea de lo que estoy haciendo mal.

creo _Entiendo la idea básica detrás de un circuito de puente CTA: un elemento de detección en un puente de Wheatstone genera un voltaje diferencial entre los puntos medios de cada pata del puente, que luego corrige un amplificador de diferencia al modular el voltaje de excitación del puente hasta que el elemento de detección se calienta lo suficiente para equilibrar ambos lados del puente. Las perturbaciones (es decir, por el flujo de aire que pasa) hacen que la señal de error reaparezca a medida que el elemento sensor cambia de temperatura, lo que luego es corregido por el amplificador, y el cambio en el voltaje de excitación del puente (o la salida del amplificador, si es diferente) se puede medir para detectar el enfriamiento por convección. . Más allá de ese nivel de detalle, soy mucho menos claro: no he podido encontrar mucha información (consistente) sobre otros parámetros de diseño como ganancia, compensaciones, selección del valor de resistencia del elemento de detección, etc.

Estoy tratando de usar un amplificador de instrumentación (INA126PA) como mi amplificador de detección de diferencias, aunque he visto muchos diseños que usan amplificadores operacionales normales (me tomó un tiempo darme cuenta de que el control del voltaje de excitación del puente, incluso a través de un transistor, funciona como retroalimentación de ganancia en este caso). Además, he visto que muchos diseños usan un BJT como amplificador de corriente entre su amplificador de detección de diferencia y el puente en sí, por lo que estoy usando un transistor NPN (TIP31G) para este propósito. No estoy usando 0 V como voltaje de referencia de mi amplificador de instrumentación porque el INA126PA no es de riel a riel (ni siquiera cerca, la oscilación mínima es de aproximadamente 0,7 V), por lo que estoy alimentando 1 V a través de un divisor de resistencia amortiguado que incorpora un potenciómetro para poder modular este valor. Mi diagrama de circuito está a continuación:

Mi justificación para usar un termistor NTC en la parte inferior de la pata que conduce a la entrada no inversora se basa en la misma estrategia que se usa aquí , lo que parece tener sentido conceptual. Si aumenta el flujo de aire, el termistor se enfría y, dado que es NTC, la resistencia aumentará. Esto aumentará el voltaje en la entrada no inversora, aumentando la señal de error y la corriente base NPN. Esto debería conducir más corriente al puente, aumentando la temperatura NTC y devolviendo el puente al equilibrio.

Aquí es donde las cosas empiezan a salir mal. Comencé mis pruebas con un voltaje de referencia del amplificador de instrumentación establecido en 2,5 V; en teoría, esperaría ver 2,5 V en la salida del amplificador cuando el puente está en equilibrio, independientemente de lo que esté sucediendo. Sin embargo, constantemente veo voltajes por debajo de 150 mV en la salida del amplificador, la "parte superior" del puente y cada una de las entradas. Mi pensamiento inicial fue que el puente necesitaba una "patada" inicial para que fluyera cualquier cantidad de corriente, ya que el BJT comenzará en corte, por lo que supuse que simplemente permanecía en corte (aunque todavía no entiendo por qué el inamp Vref no está introduciendo un desplazamiento en sí mismo). Intenté adaptar la solución mencionada aquí.- agregar una resistencia de 10k a través del colector y el emisor y/o una resistencia de 1M desde la entrada no inversora al riel positivo, pero ninguna combinación pareció marcar la diferencia. Noté que si conecto una resistencia de 10k de manera similar a la resistencia de 1M que acabo de mencionar (entre 5V y la entrada no inversora) observé un pequeño aumento en el voltaje medido (y alguna respuesta al flujo de aire, del orden de unos pocos 10 de mV), pero no creo que esto se deba a que la resistencia de 10k actúe como un "arrancador" porque su eliminación después de alcanzar el equilibrio hace que el voltaje vuelva a caer; creo que solo estaba actuando como una derivación.

FWIW, probé este circuito amplificador de instrumentación con otras fuentes de voltaje (divisores de resistencia fija) y se comportó exactamente como se esperaba, por lo que no creo que esa sea la fuente de la discrepancia. También me di cuenta de que cuando omito el BJT por completo y solo conduzco el puente directamente desde la salida del amplificador, obtengo exactamente el mismo voltaje que con el BJT; esto me hace pensar que no es un problema de la región operativa de BJT, después todo. Además, cuando intento simular este circuito usando Multisim, obtengo voltajes pequeños similares para cada uno de los nodos que ya mencioné (no exactamente lo mismo, pero mucho menos de 1V en todos los casos; asumo tolerancias de resistencia y termistor los cambios de resistencia probablemente explican la diferencia aquí).

En este momento, la ganancia del inamp está configurada en 5, sin resistencia entre los pines 1 y 8. Aumenté la ganancia a alrededor de 85 conectando una resistencia de 1k aquí, sin embargo, cambiar la ganancia parece no tener efecto en el comportamiento del circuito en este caso.

Si alguien tiene alguna sugerencia, o puede señalar los errores cometidos por mi parte, definitivamente agradecería esa información. Si es posible un CTA que funcione usando los componentes que he seleccionado, mi primera preferencia sería hacer que las cosas funcionen cambiando la topología del circuito, sin embargo, también podría probar diferentes amplificadores y/o transistores si es necesario. También tengo algunos otros valores de termistor NTC que podría probar, si eso es relevante (he sustituido termistores 40, 100 y 1k hasta ahora, con resistencias "superiores" apropiadas y resistencias pasivas de pierna más grandes, pero eso no ha sido así). t resolvió el problema hasta ahora). Mi principal interés es tratar de entender lo que no funciona aquí, para poder entender mejor las llamadas a la acción en general. Me imagino que probablemente estoy cometiendo un error tonto, pero yo

¡Gracias de antemano por cualquier ayuda / idea / sugerencia que pueda brindar! Avíseme si necesita cualquier otra información relevante y con gusto se la proporcionaré.