Độ nhạy và độ chính xác của cầu Wheatstone


7

Từ câu hỏi trước đó của tôi, tôi đã có thể kết nối 2 cảm biến trọng lượng SEN-10245 (mỗi cảm biến tạo thành một nửa cây cầu đá lúa mì ) với điện trở AD620 InAmp & 47 Ohm (để đặt mức tăng lên ~ 1000). Sau đó, tôi đã chạy tín hiệu thông qua Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số MCP3008 và cuối cùng đến Raspberry Pi của tôi.

Bây giờ tôi có mọi thứ lên dây, tôi đang thấy một số hành vi kỳ lạ khi gây áp lực lên các cảm biến trọng lượng.

Khi áp dụng một lượng nhỏ áp suất (ví dụ một lon soda), số đọc cảm biến tăng ~ 15%. Tuy nhiên, nếu tôi thực sự ấn vào cảm biến, nó sẽ giảm từ 30-60%. Tại sao lại thế này?

Mục tiêu cuối cùng là phát hiện các lon soda riêng lẻ trên kệ; Có điều gì tôi có thể làm với mạch của mình để sửa đổi độ nhạy hoặc tăng độ chính xác không?

Xin lưu ý rằng Vref trên InAmp hiện không có nguồn điện áp

Bảng dữ liệu AD620

Bảng dữ liệu MCP3008

Các hình ảnh dưới đây minh họa thiết lập hiện tại của tôi:

nhập mô tả hình ảnh ở đây nhập mô tả hình ảnh ở đây nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tập lệnh Python để đọc các giá trị từ ADC:

import spidev
import time

spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0,0)

# read SPI data from MCP3008 chip, 8 possible adc's (0 - 7)

def readadc(adcnum):
    if ((adcnum > 7) or (adcnum < 0)):
        return -1
    r = spi.xfer2([1,(8+adcnum)<<4,0])
    adcout = ((r[1]&3) << 8) + r[2]
    return adcout

# weight sensor connected to adc#0
weight_adc = 0

while True:
    weight = readadc(weight_adc)
    print "weight:", weight

    time.sleep(1)

Có vẻ như với tôi bạn có vấn đề cơ học phân phối trọng lượng bằng nhau cho hai cảm biến. Nghe có vẻ như là một hiệu ứng "cân bằng" trong đó một cặp đo được hơi "đẩy vào trong" và cặp đo khác, do thiết kế xấu bị kéo ra ngoài như trên một cái cưa.
Andy aka

Câu trả lời:


1

Dự án tuyệt vời!

Tôi nghi ngờ rằng vấn đề của bạn có thể là cơ học, không phải điện. Có vẻ như hình học của cảm biến không hoạt động tốt khi chỉ ngồi trên một mặt phẳng. Bạn phải gắn cảm biến theo các cạnh của giá đỡ hình chữ "E", sau đó áp dụng trọng lượng cho "vết sưng" ở giữa.

Bạn có thể đặt một vài que popsicle dưới các cạnh, để thử nó.

Chúc may mắn :)


1

Trước hết, bạn muốn kết nối Vref của inamp với cùng tham chiếu điện áp thấp hơn mà bạn đang sử dụng cho ADC (trong trường hợp bạn chưa thực hiện điều đó). Đối với hành vi kỳ lạ của máy đo biến dạng, tôi khuyên bạn nên đo điện trở của máy đo biến dạng (sau khi ngắt kết nối nó khỏi mạch) khi bạn đặt một lon soda vào nó và khi bạn tự đẩy nó. Nếu máy đo biến dạng hoạt động như mong đợi, thì có một cái gì đó thú vị xảy ra với mạch của bạn.

Để cải thiện độ nhạy thường, bạn có thể thực hiện một trong hai điều sau: tăng mức tăng của amp (với phạm vi cho phép phạm vi động của bạn) và / hoặc chuyển nửa cầu thành toàn cầu.


0

Tôi nghĩ rằng bạn đã thiết kế xấu cây cầu của bạn. 1000 Gain trông cao hơn rất nhiều. Bạn đã xem xét chế độ đầu vào khác biệt cho nó? Tôi nghĩ rằng bạn chỉ ở ngoài phạm vi khi bạn nhấn mạnh vào cảm biến. Xin vui lòng gửi sơ đồ và phạm vi điện trở cảm biến.


0

Bạn muốn hai tế bào tải nửa cầu hoạt động với nhau trong mạch, vì vậy hãy chuyển đổi cực cho một trong các màu đen trắng. Sau đó, màu đỏ trong một sẽ làm tăng điện áp, trong khi cái còn lại làm giảm điện áp, cộng các tải lại với nhau trong việc làm mất cân bằng cầu Wheatstone, thay vì phân biệt chúng trước khi chúng thậm chí đến được op-amp.

Ngoài ra, buộc chân ref (5) của op-amp thành một cái gì đó trên 0, vì sự khác biệt có thể xuống dưới 0 và tín hiệu khuếch đại cần phải nằm trong phạm vi của ADC. Với 1mv / V ở mức đầy đủ, kích thích 5V và hai nửa cầu trái ngược nhau, tải đầy 50kg trên mỗi cảm biến sẽ giúp bạn có S + / S- (5V * 1mV / V - - (5V * 1mV / V)) = 10mV chênh lệch (tùy thuộc vào hình học và độ phân cực), số lần tăng 1000 = 10V được cắt ở phạm vi 0 / 5V của in-amp.

Ngoài ra, mỗi tế bào tải có hai cảm biến điện trở được gắn ở hai đầu của thanh trung tâm - một cảm biến nén và một ở trạng thái căng. Cẩn thận để hỗ trợ các phần bên ngoài của 'E' và ấn vào ngòi trung tâm, không có bất kỳ lực nào trên đinh tán, vì vậy hai đầu của thanh trung tâm, nơi gắn đồng hồ đo biến dạng, được uốn cong tự do. Nếu bạn không cẩn thận thực hiện ứng dụng lực ở hai đầu của thanh trung tâm, thì sẽ không xác định được liệu tải của bạn có bị căng hay nén các đồng hồ đo thích hợp ở mặt dưới của các thanh trong ảnh không. Đặt các ô tải lên trong một cây cầu vật lý đẹp và kiểm tra xem chênh lệch không tải gần bằng 0 và 50kg tải đó đặt 25kg cho mỗi ô, và chênh lệch S + / S- là ~ 5mV. Bằng cách hoán đổi các cảm biến và S + / S- xung quanh bạn, bạn sẽ có thể nhận được sự gia tăng luôn tích cực và đơn điệu khi tăng tải S + / S- trong phạm vi 0-10mV. Nếu điều đó không gần với sự thật, có một vấn đề trong cơ chế cảm biến và bạn cần khắc phục điều đó trước khi bạn làm việc trên phần còn lại của mạch.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.