Làm thế nào để nối dây cho máy đo / biến dạng tải 3 dây và bộ khuếch đại?

Tôi có một cảm biến tải 3 dây trông như thế này:

Tôi đang cố gắng kết nối nó với Arduino của tôi để phát hiện những thay đổi về trọng lượng. Theo những gì tôi hiểu, những thay đổi về điện áp rất nhỏ đến mức Arduino không thể phát hiện ra những thay đổi mà không khuếch đại điện áp. Vì vậy, tôi đã mua một Op-amp LM741CN 8 chân tại Radio Shack trông giống cái này:

Tôi tìm thấy video này cho thấy làm thế nào để kết nối mọi thứ. Tuy nhiên, tôi không thể tìm ra sơ đồ và lý do tại sao họ sử dụng hai cảm biến tải thay vì chỉ một. Họ cũng đề cập đến điện trở nhưng tôi không chắc tại sao họ lại sử dụng chúng (và tại sao kích thước họ chọn), hoặc nơi đặt trong mạch.

Ai đó có thể vui lòng giúp tôi tìm ra cách nối thứ này lên để phát hiện sự thay đổi điện áp không? Ngoài ra, có cách nào để làm điều này bằng cách chỉ sử dụng một trong những cảm biến này không? Đây là những gì tôi đã làm cho đến nay:

Bộ khuếch đại cũng có một số chân mà tôi không hiểu: Offset null, NC. Những chân này để làm gì? Tôi có nên sử dụng chúng?

Cập nhật: Bây giờ tôi đang làm việc với Bộ khuếch đại Thiết bị ( AD623 ). Bây giờ tôi cũng có một cảm biến tải 4 dây mà tôi đang chơi. Vẫn không thể làm cho nó hoạt động, nhưng tôi nghĩ tôi sẽ cố gắng hiểu điều đó trước khi chuyển sang cảm biến tải 3 dây.

Máy đo biến dạng là một điện trở thay đổi, vì vậy ý ​​tưởng đầu tiên của bạn có thể là xây dựng một bộ chia điện trở với một điện trở cố định thứ hai để phát hiện các biến thể như một sự thay đổi điện áp.
Thật không may, đồng hồ đo biến dạng là điện trở biến đổi rất nhạy cảm , có điện trở chỉ thay đổi rất ít khi trọng lượng được áp dụng cho chúng. Một bộ chia điện trở không đủ nhạy để phát hiện các thay đổi. Vì vậy, chúng ta cần một cách tiếp cận khác.
Một cây cầu Wheatstone là giải pháp.

Máy đo biến dạng cùng với R2 vẫn tạo thành một bộ chia điện trở, vậy nó khác nhau như thế nào? Giả sử rằng tất cả các điện trở có cùng giá trị, bằng với điện trở của máy đo biến dạng khi nghỉ. Khi đó điện áp trên đồng hồ đo điện áp sẽ bằng 0 thay vì một nửa nguồn điện. Vì việc đọc của chúng tôi bằng không được tham chiếu, chúng tôi có thể khuếch đại nó dễ dàng để có độ nhạy cao hơn cho mạch hoàn chỉnh.
Oli đã đề cập đến bộ khuếch đại vi sai , nhưng điều này sẽ không đủ. Chúng tôi không muốn ảnh hưởng đến việc đọc bằng cách đặt tải cho nó, giống như bộ khuếch đại vi sai. Chúng ta cần một bộ khuếch đại thiết bị , đó là một bộ khuếch đại vi sai có trở kháng đầu vào rất cao. Đây là cấu hình bộ khuếch đại thiết bị được sử dụng nhiều nhất,

$R_G$$\times$$\times$

Bây giờ, làm thế nào để chúng ta kết nối máy đo biến dạng, bởi vì nó có ba dây chứ không phải hai dây như trong sơ đồ trên? Một lần nữa, biểu dữ liệu không được sử dụng ở đây, nhưng bạn có thể kết nối nó như thế này:

$R_{WIRE 1}$

$WIRE 1$$WIRE 3$

Bạn kết nối các kết nối đồng hồ đo điện áp của cầu Wheatstone với các đầu vào của bộ khuếch đại thiết bị.

hình ảnh từ trang web này

Tôi sẽ không bình luận về thiết kế mạch, vì điều đó dường như đang được chú ý, nhưng tôi đã xây dựng một dự án nơi tôi đã hack quy mô phòng tắm để nó được kích hoạt mạng và có một máy chủ web để phục vụ trọng lượng hiện tại, và tôi có một vài suy nghĩ về việc đặt toàn bộ lại với nhau

Trước khi bạn xây dựng amp của mình, để có được ý tưởng sơ bộ về cách đặt mức tăng, trước tiên hãy xây dựng mạch đo biến dạng, cấp nguồn và sử dụng đồng hồ vạn năng (nhạy hơn nhiều so với ADC của Arduino) để đo đầu ra điện áp từ mạch đo biến dạng của bạn với tải dự kiến ​​tối đa được áp dụng. Sau đó, khi bạn xây dựng mạch khuếch đại của mình, bạn có thể chọn các điện trở đạt được công suất tối đa của amp đến 5V (mẫu ADC của ADC 0-5V) và bạn sẽ nhận được nhiều nhất từ ​​ADC của mình.

Lý do để làm điều này là phạm vi và độ phân giải của ADC bị giới hạn và kín đáo, vì vậy nếu bạn muốn đo 0-1000 pounds, với độ phân giải 10 bit của ADC của ADC, tốt nhất bạn nên chính xác trong một pound nếu tín hiệu đầu ra của amp của bạn đi từ 0-5V khi trọng lượng tăng từ 0-1000 lbs. Nếu bạn chỉ thực hiện một nửa hoặc đoán với các điện trở khuếch đại hoặc bắt đầu với thử và lỗi thuần túy và cảm thấy nhàm chán và không sử dụng phạm vi đầy đủ, bạn sẽ vứt bỏ độ chính xác. Giả sử bạn lắp ghép một amp và nó chỉ đưa ra 0-2,5V, sau đó bạn sẽ ném đi một nửa phạm vi và chỉ chính xác trong vòng 2 lbs. cho cùng phạm vi 1000 lb.

Nó phụ thuộc vào dự án và mức độ bạn quan tâm mặc dù. Khi tôi xây dựng thang đo bị hack, tôi cần một phạm vi 0-200lbs. Nhưng tôi không quan tâm lắm đến độ chính xác. Về cơ bản, mục tiêu của tôi là xác định xem một container trên thang đo có trống hay đầy hay không, với độ phân giải rất thấp có thể vượt quá mức như đầy đủ, đầy đủ 3/4, loại đó. Tôi chỉ chế tạo mạch khuếch đại vi sai opamp đơn giản nhất mà tôi có thể tìm thấy với opamp điện áp thấp đầu tiên tôi có trong túi phụ tùng của mình, với bộ khuếch đại để nó bão hòa ADC ở mức ~ 200 lbs. Ngay cả với cấu trúc siêu đơn giản này, nó chính xác và tuyến tính một cách đáng ngạc nhiên, chắc chắn là tốt đối với đồng bảng Anh (nó tốt hơn đáng kể nhưng tôi thậm chí không cần độ chính xác của lb. bảng dữ liệu hiệu chuẩn của tôi).

Sơ đồ thêm theo yêu cầu:

Đây ít nhiều là sơ đồ cho mạch tôi đã xây dựng, nhưng tôi đã đặt nó trên một bảng mạch không hàn để hy vọng không có quá nhiều kỹ thuật thực địa trong những gì tôi thực sự đang làm việc. Phần bị xóa là một điện trở và chiết áp bổ sung được cho là có thể điều chỉnh mạch đo biến dạng để đầu ra chính xác là 0v không tải, nhưng tôi đã kết thúc với một điện áp dương rất nhẹ cho dù tôi có làm gì, và nó không phải là Điều đó rất quan trọng vì vậy tôi không buồn gỡ lỗi. Sig + / Sig- là nơi các máy đo biến dạng được nối với mạch amp. Tôi đã không xây dựng mạch đo biến dạng của mình, tôi đã sử dụng thang đo, vì vậy tôi thực sự không cảm thấy hiểu biết về các chi tiết làm việc với máy đo biến dạng, tôi chỉ tìm ra cách sử dụng những gì ở đó. Của tôi có hai cặp đồng hồ đo và mỗi cặp có dây tín hiệu V +, V- và tín hiệu.

Các giá trị điện trở trong mạch của tôi không nhất thiết có ý nghĩa gì với bạn, vì chúng được chọn để mang lại lợi ích tôi cần. Chọn của bạn theo nhu cầu của bạn.

Lưu ý - Tôi đã để phần dưới cùng là một tùy chọn khác vì tôi không nhận thấy sự khác biệt của gói ngay lập tức .. chỉnh sửa vẫn không hoàn toàn chắc chắn có bao nhiêu opamp có sẵn.

Bạn có thể muốn đọc lên lý thuyết opamp (cơ bản) (mà tôi chưa đi sâu vào vì nó được giải thích tốt hơn tôi có thể ở nhiều nơi , và có thể / không điền vào sách) trước khi thử bất kỳ điều nào trong số này, vì nó rất dễ dàng có vấn đề (ngay cả khi bạn được cho là biết bạn đang làm gì) Họ không thích một số IC "chỉ hoạt động" và là nguồn gây thất vọng thường xuyên cho người dùng mới của họ.

Phần bạn liên kết đến là một opamp kép (hai opamp trong một gói) không có chân null hoặc chân NC nào (xem bên dưới để giải thích về những điều này) Dưới đây là sơ đồ chân từ biểu dữ liệu:

Bạn vẫn có thể thực hiện tùy chọn amp đơn bên dưới, nhưng vì bạn có hai opamp, hai phiên bản opamp ở trang 4 của ghi chú ứng dụng TI là lựa chọn tốt hơn (hoạt động tốt hơn một chút vì nó không ảnh hưởng đến tín hiệu đầu vào nhiều) Điện trở các giá trị có thể được thực hiện với phương trình, nhằm đạt được mức tăng (phần Vo của phương trình)> 100. Lưu ý rằng Steven đi sâu vào chi tiết hơn về nhược điểm của tùy chọn này và nói rằng nó sẽ không "đủ". Tôi không hoàn toàn đồng ý - điều đó thật xa vời, nhưng nó có thể được thực hiện nếu bạn điều chỉnh mức tăng để bù cho việc tải, như được giải thích trong ghi chú ứng dụng TI được liên kết ở trên. Tuy nhiên, kết quả sẽ hơi phi tuyến tính khi trở kháng thay đổi với điện áp đầu vào ở đầu vào đảo ngược. Vì vậy, nếu bạn có nhiều hơn một opamp, bộ khuếch đại thiết bị là cách để đi.

Tùy chọn opamp đơn

Bạn cần tạo một bộ khuếch đại vi sai, như thế này:

Đối với ứng dụng của bạn, một cái gì đó giống như các giá trị trên trang 3 của ghi chú ứng dụng này sẽ phù hợp. Tốt hơn là sử dụng một cái gì đó gọi là amp thiết bị cho việc này, sử dụng 3 opamp, nhưng bạn có thể làm cho nó hoạt động tốt với một. Các điện trở thiết lập mức tăng của opamp.

NC có nghĩa là "Không kết nối", vì vậy đừng lo lắng về pin đó. Giá trị null được sử dụng để cắt phần bù rất nhỏ (thường là mV hoặc hơn) giữa hai đầu vào (lý tưởng là không có phần bù)

Lưu ý - một câu hỏi rất giống đã được hỏi ở đây vài ngày trước. Người hỏi đã sử dụng bộ khuếch đại 3 thiết bị opamp, nhưng nó vẫn phải là thông tin.

Hãy thử đảo ngược điện áp với một trong hai đồng hồ đo biến dạng. Điều này có tác dụng tăng gấp đôi lượng thay đổi điện áp. Đấu nối chúng cùng tạo ra ~ cùng một điện áp ở cả hai đầu vào amp tương đương với chênh lệch bằng không.