Tensometry i sygnały różnicowe

Ian Bell

Kursy

Sensory

1 grudnia 2022

866

Scott Siler zamieścił jakiś czas temu na forum EEWeb pytanie dotyczące problemu, jaki pojawił się podczas tworzenia wzmacniacza dla tensometru. „Jestem inżynierem lotnictwa i pracuję nad pobocznym projektem polegającym na zbieraniu danych z tensometru za pomocą NI DAQ (urządzenie do akwizycji danych firmy National Instruments). Sygnał wyjściowy wynosi od 0 do 36 mV DC, więc potrzebuję trzykrotnego wzmocnienia, aby lepiej wykorzystać możliwości DAQ. Moje doświadczenie elektroniczne jest ograniczone do kilku zajęć, które odbyłem podczas moich studiów licencjackich. Mam wzmacniacz operacyjny AD8628 i zbudowałem podstawowy, nieodwracający układ z ujemnym sprzężeniem zwrotnym. Napięcie zasilające wynosi od 0 do 3 V DC. Wydaje się, że układ nie ma żadnego wzmocnienia, a zamiast tego napięcie wyjściowe jest w rzeczywistości niższe niż wejściowe. Jestem pewien, że musiałem coś źle podłączyć, ale nie jestem w stanie powiedzieć co. Każda pomoc będzie mile widziana”.

W poście brakuje pewnych szczegółów, ale w ramach dyskusji w odpowiedzi na niego, Scott dodał trochę więcej informacji. Używa więc komercyjnego ogniwa obciążnikowego zamiast podstawowej folii tensometrycznej (wyjaśnienie poniżej) z napięciem wzbudzenia 12 V DC. Ogniwo obciążnikowe posiada sygnał wyjściowy w zakresie 0…36 mV, które Scott próbuje zwiększyć do zakresu 0…100 mV, aby lepiej wykorzystać dostępną rozdzielczość możliwości zapisu DAQ. Wykorzystuje on wejście różnicowe DAQ, które ma rozdzielczość 18 bitów. Nie dysponujemy pełnymi danymi dotyczącymi ogniwa obciążnikowego. Poruszono więc w tym problemie kilka kwestii: tensometry i sposób ich wykorzystania, źródła błędów w takich układach (i ogólnie obróbka sygnałów z czujników) oraz związane z tym kompromisy projektowe. Jednak chyba najbardziej podstawową kwestią, na którą szybko zwrócono uwagę w dyskusji na forum jest to, że wyjście ogniwa obciążnikowego jest sygnałem różnicowym, a zatem wymaga wzmacniacza różnicowego. Jest on bowiem oparty na standardowym wzmacniaczu odwracającym, który zwykle ma pojedyncze wejście (przez rezystor Ri) wraz z wejściem nieodwracającym, uziemionym albo podłączonym do innego napięcia odniesienia. Wejścia nie są symetryczne i będą różnie oddziaływać z obwodami zewnętrznymi, zwłaszcza z układami rezystorów, które zakładamy, że są obecne w ogniwie obciążnikowym (patrz dalsza dyskusja). W tym miesiącu przyjrzymy się pokrótce tensometrom, a następnie omówimy sygnały różnicowe i sposoby ich wzmacniania.

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie

Kup teraz

Firma:

Tagi: Sensory

Tematyka materiału: Tensometry, AD8628, Mostek Wheatstone’a, Tłumienie sygnału współbieżnego, Sygnały różnicowe, Sygnał współbieżny, Wzmacniacz różnicowy, Wzmacniacz pomiarowy,

AUTOR

Ian Bell

ZOBACZ WIĘCEJ ARTYKUŁÓW AUTORA