Pregunta:
Configuración del amplificador de instrumentación INA126 para la adquisición de datos
terrace
2010-04-17 05:23:56 UTC
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Tengo un amplificador de instrumentación TI INA126 ( hoja de datos) que quiero usar para amplificar una señal ruidosa de bajo nivel de un sensor de estiramiento resistivo basado en tela.

Los rangos de resistencia de los sensores de tejido varían en función de cómo se cortan. A veces, el rango es 50Ω-100Ω. Idealmente es 300Ω-600Ω. Asumamos el rango 200Ω-300Ω al principio.

Con un divisor de voltaje simple (R2 = 250Ω) y trabajando con 5V, obtengo un voltaje rango de aproximadamente 0,5 V de 2,27 V a 2,77 V .

(250 / (250 + 200)) * 5 - (250 / (250 + 300)) * 5 = 0.5

Entonces, necesito eliminar el modo común de 2.77V y amplificar la diferencia en la oscilación de salida del INA126 (0.8V-4.2V).

La ecuación para INA126 es:

Vo = (Vin + - Vin -) * G

G = 5+ ( 80kΩ / Rg)

Configurar la ganancia es muy fácil (una resistencia en los pines 1 y 8). Se proporciona una tabla en la hoja de datos.

Tengo problemas para averiguar cómo configurar todo. Lo tengo configurado de la siguiente manera:

  1. Rg (sin resistencia para amplificación 5x)
  2. Entrada V (3.3V? 5V? 2.7V? Grnd?)
  3. V + in (sensor in)
  4. V- (grnd)
  5. Ref (grnd)
  6. Vout (salida)
  7. V + (+ 5V)
  8. Rg (sin resistencia para amplificación 5x)

Con la configuración anterior y V-in conectado a 2.2V desde una fuente de alimentación de CC suministro y V + conectado al suministro de Arduino 5V, el rango de salida se convierte en:

2.65-2.98

Esto no tiene sentido según los cálculos:

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

Generalmente el amplificador no parece hacer lo que quiero. ¿Qué estoy haciendo mal?

EDIT1: Tengo acceso a una fuente de alimentación de CC (con voltaje negativo). ¿Quizás esto me ayude?

EDIT2: Lo intentaré una vez más con un puente de Wheatstone y la fuente de alimentación dual. Si eso no funciona, estoy pidiendo amplificadores que sean menos exigentes en el modo de suministro único (junto con algunas resistencias del 1%) y lo intentaré nuevamente el lunes.

Cuatro respuestas:
#1
+2
aReddishGreen
2010-04-17 06:22:27 UTC
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Realmente no veo una razón para que esto no funcione de la manera esperada con las conexiones que ha enumerado aquí. ¿Puedo sugerir algunos pasos de depuración?

1) Vea qué sucede con el rango de salida cuando coloca un Rg grande (digamos 27k ohmios) en el circuito. ¿La oscilación de salida cambia en absoluto? 2) ¿Ha verificado las entradas para asegurarse de que sean las esperadas con el amplificador conectado? Si es así, ¿qué tal si usa un POT de resistencia más grande para simular su divisor de resistencia solo para quitar el sensor de la imagen hasta que el circuito funcione? 3) Quizás la explicación más simple podría ser que el INA126 en sí es malo. ¿Tiene un repuesto que pueda pasar para probar?

Cambié el amplificador varias veces y reconstruí el circuito y ahora la salida está fijada a 4.4V. No estoy seguro de lo que está pasando, ¡seguiré intentándolo!
Parece que estás saturando tu amplificador. Si solo tiene 5v en el pin V +, entonces (de acuerdo con la hoja de datos) su voltaje de salida solo puede ser (V +) - 0.75, lo que significa 5-.75 = 4.25V con una carga de 25kohm. Dado que está viendo su salida fijada a 4.4V (por encima del 4.25 mencionado anteriormente), lo más probable es que haya saturado los amplificadores operacionales.
Con un solo suministro, sugeriría mirar el INA210 en su lugar y colocarlo en el lado bajo. Tiene un CMRR que se extiende por debajo de 0. Lo he usado antes, es un pequeño amplificador excelente. Probablemente podría prescindir de componentes externos además de su resistencia de derivación. Y una tapa de bypass ...
#2
+2
jluciani
2010-04-17 06:38:11 UTC
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No creo que pueda operar ese amplificador de instrumento (IA) en modo de suministro único. Eche un vistazo a la página 8 de la hoja de datos (Rango de modo común de entrada). Establece que el carril bajo de A2 (el amplificador inferior en el amplificador diferencial) es

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

que para su configuración sería VO2 = 1.25 * 2.1 + 0 = 2.625

2.625 es esencialmente el valor bajo que obtiene en su experimento. La diferencia de voltaje no es válida debido a la limitación de voltaje de A2.

Necesita un amplificador de instrumento de suministro único (y preferiblemente un IA de riel a riel). Un par de mis favoritos son el AD623 y el AD8235. Estoy seguro de que TI (división BB), Linear Tech o ADI tendrán otras opciones.

[EDIT] Es posible que haya hablado demasiado pronto sobre el sencillo operación de suministro. Mire la página 9. Es posible que pueda desviar el pin de referencia hacia arriba para compensar el voltaje de salida A2. Desafortunadamente, el ejemplo que se muestra se ve un poco diferente al de un ADC de Arduino. [/ EDIT]

¿El "modo de suministro único" significa que se puede operar con una sola fuente de alimentación? ¿Qué pasa con esta línea en la página 8: "El INA126 / 2126 se puede operar desde una sola fuente de alimentación con especial atención al rango de entrada en modo común, la oscilación del voltaje de salida de ambos amplificadores operacionales y el voltaje aplicado al terminal Ref"?
Reemplazar V + y V- con 5V de una fuente de alimentación separada cambió un poco las cosas. ¡Ahora mi rango de salida es 0.26-0.92! Cambiar la resistencia de ganancia no tiene ningún efecto en el rango de salida.
"Modo de suministro único" significa un voltaje de suministro. Para la mayoría de las aplicaciones, V + estaría conectado a un voltaje positivo y V- a GND. Después de escribir la respuesta, vi esa nota (y el circuito en la página 9). No revisé la especificación en detalle, pero aplicar un voltaje de referencia a Vref podría funcionar. Es posible que desee ver si hay notas de la aplicación que proporcionen las ecuaciones; de lo contrario, podría derivar las ecuaciones usted mismo. Todos los valores de los componentes se muestran en el esquema interno.
tenía razón al tener cuidado con el rango de modo común, notará en la nota de aplicación sobre la configuración de suministro único que polarizaron los terminales de entrada a 2.5V y un rango diferencial bajo presumiblemente manteniéndolo por debajo del punto de saturación de 2.65V. Si usa un puente de piedra de trigo, debe aplicar un voltaje a Vref ya que la diferencia ahora podría ser negativa dependiendo de cuál elija el punto de equilibrio para estar en el puente.
Esto se está volviendo más complicado de lo que esperaba. ¿Cuál crees que sería la solución más simple?
Tengo algunos OP27 que puedo usar en su lugar ... ¿crees que podría salirme con la mía con una configuración de amplificador diferencial simple?
El AD623;) Ver http://tinyurl.com/y3sj6kz
Tal vez. Depende de la precisión que necesite, la cantidad de ruido, etc. Estará mucho mejor con un amplificador de instrumento. Una IA fue diseñada para realizar la función exacta que necesita.
¡Si tan solo Digikey se enviara los sábados!
Parece que no puedo hacer que el INA126 funcione incluso con la fuente de alimentación de CC, así que estoy probando un OP27 en una configuración diferencial.
¿Intentó desviar el pin de referencia a 2,1 V?
Sí, lo hice. Probé casi todas las configuraciones que se me ocurrieron y el resultado fue siempre un rango menor.
Un comentario más a esta larguísima cadena. ¿Ha intentado darle un voltaje positivo y negativo? Esto es mucho más fácil de hacer que polarizar los amplificadores. Entonces, V + sería 5V y V- sería -5V con el pin 5 (ref) siendo 0V en relación con su V + y V-.
él necesita sesgar la salida de todos modos. El ADC que está usando solo aceptará 0-5Vish.
Con respecto a otros amplificadores de instrumentación para probar, soy un gran admirador del TI INA333 para aplicaciones de suministro único a 5V o menos. Los uso mucho en mi trabajo y nunca me han dado este tipo de dolores de cabeza.
#3
+2
Mark
2010-04-17 06:39:12 UTC
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Lo que haría es construir una escalera de modo que obtenga el diferencial de voltaje que desea a través de una resistencia.

Así:

texto alternativo http: // www.kegs-tapped.com/images/opamp.jpg

R1 sería la resistencia variable de su sensor.

R2 + R3 serían elegidos para el deseado nivel de corriente

R2 se elige para producir la caída de voltaje deseada en función del rango de corriente que acaba de definir.

Vref podría vincularse a una referencia de voltaje suministrada por el ADC (amortiguado con un amplificador operacional) o conectado a tierra. Tenga en cuenta que Vref establece la compensación de CC de la salida de amperios para que se use para asegurarse de que la salida termine en el rango que el ADC puede manejar.

Gracias Mark. ¿Está sugiriendo que siga usando el INA126 o que lo sustituya por un amplificador operacional de propósito general?
No veo ninguna razón para no usar ese IC. También puede buscar un puente de Wheatstone en lugar de lo que publiqué, puede funcionar mejor en su aplicación.
Apoyaré el puente de Wheatstone. Le dará un voltaje diferencial agradable y fácil de usar para medir, lo que debería hacer que el circuito del amplificador sea fácil de diseñar.
Ok, gracias por la sugerencia. Lo probaré. ¿Son imprescindibles las resistencias de precisión?
Idealmente, querría resistencias combinadas, pero como tendrá que hacer coincidir empíricamente una cantidad de pliegue de tela con un valor de voltaje y crear esa relación en el uC y estar en el punto de equilibrio a menudo es poco probable, no creo que sea crítico. Siempre uso resistencias del 1% de todos modos, excepto en valores muy lentos donde son costosos.
#4
+2
Richard
2012-09-03 16:29:31 UTC
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No he tenido suerte con el INA126P.

Nunca funcionan. Especialmente con suministro único.

Si haces el circuito exactamente como en la hoja de datos, fuente de alimentación de 5V1. Desplazamiento de 2V. Con un puente de resistencia de 2.5V en cada entrada.

Las entradas fijarán el voltaje a 0.9V. Encuentre un amplificador de instrumentación de suministro único que funcione.

Me cuesta creer que una pieza de TI esté básicamente rota.


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 2.0 bajo la que se distribuye.
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