Question:
Configuration de l'amplificateur d'instrumentation INA126 pour l'acquisition de données
terrace
2010-04-17 05:23:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Je possède un amplificateur d'instrumentation TI INA126 ( fiche technique) que je souhaite utiliser pour amplifier un signal bruyant de bas niveau à partir d'un capteur d'étirement résistif à base de tissu.

Les plages de résistance des capteurs en tissu varient en fonction de la façon dont ils sont coupés. Parfois, la plage est de 50Ω-100Ω. Idéalement, c'est 300Ω-600Ω. Supposons d'abord la plage 200Ω-300Ω .

Avec un simple diviseur de tension (R2 = 250Ω) et en travaillant avec 5V, j'obtiens une tension plage d'environ 0,5 V de 2,27 V à 2,77 V .

(250 / (250 + 200)) * 5 - (250 / (250 + 300)) * 5 = 0,5

Donc, je dois supprimer le mode commun de 2,77 V et amplifier la différence dans l'oscillation de sortie de l'INA126 (0,8 V-4,2 V).

L'équation de l'INA126 est:

Vo = (Vin + - Vin -) * G

G = 5+ ( 80kΩ / Rg)

Le réglage du gain est très simple (une résistance entre les broches 1 et 8). Un tableau est fourni dans la fiche technique.

J'ai du mal à comprendre comment tout configurer. Je l'ai configuré comme suit:

  1. Rg (pas de résistance pour une amplification 5x)
  2. V-in (3.3V? 5V? 2.7V? Grnd?)
  3. V + in (capteur in)
  4. V- (grnd)
  5. Ref (grnd)
  6. Vout (sortie)
  7. V + (+ 5V)
  8. Rg (pas de résistance pour une amplification 5x)

Avec la configuration ci-dessus et V-in connecté à 2,2 V à partir d'une alimentation CC alimentation et V + connecté à l'alimentation Arduino 5V, la plage de sortie devient:

2,65-2,98

Cela n'a pas de sens selon les calculs:

(2.27-2.1) * 5 = 0.85
(2.77-2.1) * 5 = 3.35

Généralement l'ampli ne semble pas faire ce que je veux. Qu'est-ce que je fais mal?

EDIT1: J'ai accès à une alimentation CC (avec tension négative). Peut-être que cela m'aidera?

EDIT2: Je vais essayer une fois de plus avec un pont de Wheatstone et la double alimentation. Si cela ne fonctionne pas, je commande des amplificateurs moins pointilleux en mode d'alimentation unique (avec des résistances à 1%) et j'essaye à nouveau lundi.

Quatre réponses:
#1
+2
aReddishGreen
2010-04-17 06:22:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Je ne vois pas vraiment de raison pour que cela ne fonctionne pas comme vous le souhaitez avec les connexions que vous avez répertoriées ici. Puis-je suggérer des étapes de débogage?

1) Voyez ce qui arrive à la plage de sortie lorsque vous mettez un gros Rg (disons 27k ohms) dans le circuit. L'oscillation de sortie change-t-elle du tout? 2) Avez-vous vérifié les entrées pour vous assurer qu'elles sont comme prévu avec l'amplificateur connecté? Si tel est le cas, que diriez-vous d'utiliser un POT de résistance plus grand pour simuler votre diviseur de résistance juste pour retirer le capteur de l'image jusqu'à ce que le circuit fonctionne. 3) L'explication la plus simple pourrait être que l'INA126 lui-même est mauvais. Avez-vous une pièce de rechange à tester?

J'ai juste échangé l'ampli quelques fois et reconstruit le circuit et maintenant la sortie est épinglée à 4,4V. Je ne sais pas ce qui se passe, je vais continuer d'essayer!
On dirait que vous saturez votre ampli. Si vous n'avez que 5 V sur la broche V +, alors (selon la fiche technique) votre tension de sortie ne peut être que (V +) - 0,75, ce qui signifie 5-.75 = 4,25 V avec une charge de 25 kohm. Puisque vous voyez votre sortie épinglée à 4,4 V (au-dessus du 4,25 mentionné ci-dessus), vous avez probablement saturé les amplificateurs opérationnels.
Avec une seule alimentation, je suggérerais plutôt de regarder l'INA210 et de l'installer du côté bas. Il a un CMRR qui s'étend en dessous de 0. Je l'ai déjà utilisé, c'est un excellent petit ampli. Vous pourriez probablement vous passer de composants externes en plus de votre résistance shunt. Et un capuchon de contournement ...
#2
+2
jluciani
2010-04-17 06:38:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Je ne crois pas que vous puissiez utiliser cet ampli d'instrument (IA) en mode d'alimentation unique. Consultez la page 8 de la fiche technique (Input Common-Mode Range). Il indique que le rail bas de A2 (l'ampli le plus bas dans l'ampli différentiel) est

VO2 = 1.25 * VIN- + (VIN + - VIN-) * 10K / RG

qui pour votre configuration serait VO2 = 1,25 * 2,1 + 0 = 2,625

2,625 est essentiellement la faible valeur que vous obtenez dans votre expérience. La différence de tension n'est pas valide en raison de la limitation de tension de A2.

Vous avez besoin d'un seul ampli d'instrument d'alimentation (et de préférence un IA rail-à-rail). Quelques-uns de mes favoris sont l'AD623 et l'AD8235. Je suis sûr que TI (division BB), Linear Tech ou ADI aura un certain nombre d'autres options.

[EDIT] J'ai peut-être parlé trop tôt sur le single opération d'alimentation. Consultez la page 9. Vous pourrez peut-être polariser la broche de référence vers le haut pour décaler la tension de sortie A2. Malheureusement, l'exemple qui est montré est un peu différent d'un ADC Arduino. [/ EDIT]

Le "mode à alimentation unique" signifie-t-il qu'il peut fonctionner avec une seule alimentation? Qu'en est-il de cette ligne à la page 8: "L'INA126 / 2126 peut fonctionner à partir d'une seule alimentation en faisant très attention à la plage d'entrée en mode commun, à la variation de tension de sortie des deux amplis opérationnels et à la tension appliquée à la borne Ref."?
Le remplacement de V + et V- par 5V à partir d'une alimentation séparée a un peu changé les choses. Maintenant, ma plage de sortie est de 0,26-0,92! La modification de la résistance de gain n'a aucun effet sur la plage de sortie.
«Mode d'alimentation unique» signifie une tension d'alimentation. Pour la plupart des applications, V + serait connecté à une tension positive et V- à GND. Après avoir écrit la réponse, j'ai vu cette note (et le circuit à la page 9). Je n'ai pas parcouru les spécifications en détail, mais l'application d'une tension de référence à Vref pourrait fonctionner. Vous voudrez peut-être voir s'il existe des notes d'application qui donnent les équations, sinon vous pourriez dériver les équations vous-même. Toutes les valeurs des composants sont affichées dans le schéma interne.
vous aviez raison de faire attention à la plage de mode commun, vous remarquerez dans la note d'application sur la configuration de l'alimentation unique qu'ils polarisaient les bornes d'entrée sur 2,5 V et une plage différentielle basse le maintenant vraisemblablement sous le point de saturation de 2,65 V. Si vous utilisez un pont de Wheatstone, vous devez appliquer une tension à Vref car la différence peut maintenant être négative en fonction de ce que vous choisissez le point d'équilibre dans le pont.
Cela devient plus compliqué que ce à quoi je m'attendais. Quelle serait selon vous la solution la plus simple?
J'ai quelques OP27 que je peux utiliser à la place ... pensez-vous que je pourrais m'en sortir avec une configuration d'amplificateur différentiel simple?
L'AD623;) Voir http://tinyurl.com/y3sj6kz
Peut être. Cela dépend de la précision dont vous avez besoin, de la quantité de bruit, etc. Vous serez beaucoup mieux avec un amplificateur d'instrument. Une IA a été conçue pour faire exactement la fonction dont vous avez besoin.
Si seulement Digikey était expédié le samedi!
Je n'arrive pas à faire fonctionner l'INA126 même avec l'alimentation CC, donc j'essaye un OP27 dans une configuration différentielle.
Avez-vous essayé de polariser la broche de référence sur 2,1 V?
Oui je l'ai fait. J'ai essayé à peu près toutes les configurations auxquelles je pouvais penser et le résultat était toujours une gamme plus petite.
Encore un commentaire sur cette très longue chaîne. Avez-vous essayé de lui donner une tension positive et négative? C'est beaucoup plus facile à faire que de polariser les amplis. Donc V + serait 5V et V- serait -5V avec la broche 5 (ref) étant 0V par rapport à votre V + et V-.
il doit de toute façon biaiser la sortie. L'ADC qu'il utilise n'acceptera que 0-5Vish.
En ce qui concerne les autres amplis d'instrumentation à essayer, je suis un grand fan du TI INA333 pour les applications à alimentation unique à ou en dessous de 5V. Je les utilise beaucoup dans mon travail et ils ne m'ont jamais donné ce genre de maux de tête.
#3
+2
Mark
2010-04-17 06:39:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

ce que je ferais, c'est de construire une échelle pour obtenir le différentiel de tension souhaité sur une résistance.

Comme ceci:

texte alternatif http: // www.kegs-tapped.com/images/opamp.jpg

R1 serait la résistance variable de votre capteur.

R2 + R3 serait choisi pour le niveau de courant

R2 est choisi pour produire la chute de tension souhaitée en fonction de la plage de courant que vous venez de définir.

Vref pourrait être lié à une référence de tension fournie par l'ADC (tamponnée avec un ampli op) ou lié à la terre. Notez que Vref définit le décalage CC de la sortie de l'ampli de sorte qu'il doit être utilisé pour s'assurer que la sortie se termine dans la plage que l'ADC peut gérer.

Merci Mark. Proposez-vous que je continue à utiliser l'INA126 ou que je le remplace par un ampli opérationnel général?
Je ne vois aucune raison de ne pas utiliser cet IC. Vous pouvez également examiner un pont de Wheatstone par opposition à ce que j'ai publié, cela fonctionnera peut-être mieux dans votre application.
Je soutiendrai le pont de Wheatstone. Il vous donnera une tension différentielle à mesurer agréable et facile à utiliser, ce qui devrait rendre le circuit amplificateur facile à concevoir.
Ok, merci pour la suggestion. Je vais essayer. Les résistances de précision sont-elles indispensables?
Idéalement, vous voudriez des résistances assorties, mais comme vous allez devoir faire correspondre empiriquement une quantité de pliage de tissu à une valeur de tension et créer cette relation dans l'uC et être souvent au point d'équilibre est peu probable, je ne pense pas que ce serait critique. J'utilise toujours des résistances à 1% de toute façon sauf sur des valeurs très lentes où elles sont chères.
#4
+2
Richard
2012-09-03 16:29:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Je n'ai pas eu de chance avec l'INA126P.

Ils ne fonctionnent jamais. Surtout sur une seule alimentation.

Si vous faites le circuit exactement comme dans la fiche technique, alimentation 5V1. Offset 2V.Avec un pont de résistances 2,5V sur chaque entrée.

Les entrées limiteront la tension à 0,9V.

J'ai du mal à croire qu'une pièce TI serait fondamentalement cassée.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 2.0 sous laquelle il est distribué.
Loading...