3 선식 로드셀 / 스트레인 게이지와 앰프를 배선하는 방법은 무엇입니까?

다음과 같은 3 선식 부하 센서 가 있습니다.

무게 변화를 감지하기 위해 Arduino에 연결하려고합니다. 내가 이해 한 바에 따르면 전압의 변화는 너무 작아서 Arduino는 전압을 증폭하지 않고 변화를 감지 할 수 없습니다. 그래서 Radio Shack 에서 다음과 같은 8 핀 LM741CN Op-Amp 를 구입했습니다 .

모든 것을 연결하는 방법을 보여주는 비디오 를 찾았 습니다. 그러나 회로도를 파악할 수 없으며 왜 하나가 아닌 두 개의로드 센서를 사용하는지 알 수 없습니다. 그들은 또한 저항에 대해 언급하지만 왜 그들이 왜 저항을 사용하는지 (그리고 왜 크기를 선택했는지) 또는 회로에서 어디에 위치 시킬지 잘 모르겠습니다.

전압 변화를 감지하기 위해이 것을 배선하는 방법을 알아낼 수 있습니까? 또한 이러한 센서 중 하나만 사용하여이를 수행 할 수있는 방법이 있습니까? 이것이 내가 지금까지 한 일입니다.

이 앰프에는 이해하지 못하는 핀이 있습니다. Offset null, NC. 이 핀은 무엇입니까? 그것들을 사용해야합니까?

업데이트 : 이제 계측 증폭기 ( AD623 )로 작업하고 있습니다. 또한 지금 가지고있는 4 와이어로드 센서가 있습니다. 여전히 작동하지는 않지만 3 선식 부하 센서로 이동하기 전에 이해하려고 노력했습니다.

스트레인 게이지는 가변 저항이므로 첫 번째 아이디어는 전압의 변화에 ​​따른 변화를 감지하기 위해 고정 된 두 번째 저항으로 저항 분배기를 구축하는 것입니다.
불행히도 스트레인 게이지는 매우 둔감 한 가변 저항으로 무게가 가해지면 저항이 거의 변하지 않습니다. 저항 분배기는 변화를 감지하기에 충분히 민감하지 않습니다. 따라서 우리는 또 다른 접근법이 필요합니다. 휘트 스톤 브리지 솔루션입니다.

R2와 함께 스트레인 게이지는 여전히 저항 분배기를 형성하므로 어떻게 다른가요? 모든 저항기의 값이 동일하고 스트레인 게이지의 정지 저항과 같다고 가정합니다. 그러면 전압계의 전압이 전원 공급 장치의 절반이 아닌 0이됩니다. 판독 값이 제로 기준이므로 전체 회로에 대해 더 높은 감도를 얻기 위해 쉽게 증폭 할 수 있습니다.
올리는 차동 증폭기에 대해 언급 했지만 이것으로는 충분하지 않습니다. 우리는 차동 증폭기처럼 부하에 부하를 가하여 판독 값에 영향을주고 싶지 않습니다. 입력 임피던스가 매우 높은 차동 증폭기 인 계측 증폭기 가 필요합니다 . 가장 많이 사용되는 계측 증폭기 구성입니다.

$R_G$$\times$$\times$

이제 스트레인 게이지는 위의 회로도와 같이 두 개가 아닌 세 개의 와이어를 가지고 있기 때문에 어떻게 연결합니까? 다시 한 번 데이터 시트는 사용되지 않지만 다음과 같이 연결하십시오.

$R_{WIRE 1}$

$WIRE 1$$WIRE 3$

휘트 스톤 브리지의 전압계 연결을 계측 증폭기의 입력에 연결합니다.

이 웹 사이트의 이미지

회로 설계에 대해서는 언급하지 않을 것입니다. 많은 관심을 끌고 있지만 욕실 스케일을 해킹하여 네트워크를 사용할 수 있고 현재 무게를 제공하는 웹 서버가있는 프로젝트를 만들었습니다. 모든 것을 하나로 모으는 것에 대해 몇 가지 생각을합니다.

앰프를 제작하기 전에 게인을 설정하고 스트레인 게이지 회로를 먼저 구축하고 전원을 켜고 멀티 미터 (Arduino의 ADC보다 훨씬 민감한)를 사용하여 출력을 측정하는 방법에 대한 대략적인 아이디어를 얻으려면 최대 예상 부하가 적용된 스트레인 게이지 회로의 전압. 그런 다음 앰프 회로를 구축 할 때 앰프의 최대 출력을 5V (Arduino의 ADC 샘플 0-5V)로 가져 오는 게인 저항을 선택할 수 있으며 ADC의 최대 범위를 얻을 수 있습니다.

이렇게하는 이유는 ADC의 범위와 분해능이 제한적이고 신중하기 때문입니다. 따라서 AVR ADC의 10 비트 분해능으로 0-1000 파운드를 측정하려는 경우, 무게가 0-1000 lbs에서 증가함에 따라 앰프의 출력 신호가 0-5V에서 나오는 경우 파운드. 반값을 얻거나 이득 저항으로 추측하거나 순수한 시행 착오로 시작하여 지루하고 전체 범위를 사용하지 않으면 정확도가 떨어집니다. 앰프를 하나로 묶고 0-2.5V 만 끄면 범위의 절반을 버리고 2 파운드 이내의 정확도 만냅니다. 동일한 1000 파운드 범위에 대해.

그것은 프로젝트와 얼마나 관심이 있는지에 달려 있습니다. 해킹 스케일을 만들 때 0-200lbs의 범위가 필요했지만 정확성에 대해서는 크게 신경 쓰지 않았습니다. 기본적으로 내 목표는 스케일의 컨테이너가 비어 있는지 또는 가득 찼는 지 여부를 결정하는 것이 었습니다 .1 / 8 전체, 3/4 전체와 같은 매우 낮은 해상도로 그런 종류의 것입니다. 방금 부품 가방에 넣은 최초의 저전압 opamp로 찾을 수있는 가장 단순한 단일 opamp 차동 증폭기 회로를 만들었습니다. 게인은 ~ 200lbs에서 ADC를 포화 시키도록 설정되었습니다. 이 초간단 한 구성으로도 놀랍도록 정확하고 선형이며 파운드에 확실히 좋습니다 (그보다 상당히 낫지 만 파운드 정확도는 필요하지 않으므로 교정 할 때 무게를 5 파운드 증가시켜 추가했습니다. 교정 데이터 표).

요청에 의해 추가 된 회로도 :

이것은 내가 만든 회로의 회로도입니다.하지만 납땜이없는 브레드 보드에 결합 했으므로 실제로 작업 한 분야에서 너무 많은 현장 공학이 없었기를 바랍니다. 삭제 된 부분은 스트레인 게이지 회로를 튜닝 할 수있는 여분의 저항 및 전위차계 였으므로 출력은 부하없이 정확히 0v 였지만, 내가 한 일에 관계없이 매우 약간의 양의 전압으로 끝났습니다. 중요하지 않아서 디버깅을 귀찮게하지 않았습니다. Sig + / Sig-는 스트레인 게이지가 앰프 회로에 연결된 곳입니다. 나는 스트레인 게이지 회로를 만들지 않았고 스케일을 사용했기 때문에 실제로 스트레인 게이지 작업에 대한 세부 사항에 대해 알 수없는 느낌이 들지 않았습니다. 광산에는 두 쌍의 게이지가 있었고 각 쌍에는 V +, V- 및 신호 와이어가있었습니다.

내 회로의 저항 값이 내가 원하는 게인을 제공하도록 선택 되었기 때문에 반드시 의미가있는 것은 아닙니다. 필요에 따라 당신을 선택하십시오.

참고-패키지 차이를 바로 알 수 없으므로 아래쪽 부분을 다른 옵션으로 남겨 두었습니다. 편집 가능한 opamp 수는 아직 확실하지 않습니다.

당신은 (기본) OPAMP 이론에 읽을 할 수 있습니다 (I는 많은에서 내가 할 수있는 것보다 더 나은 설명으로 들어갔하지 않은 장소 , 그리고 수 / 채우기 책을한다) 그것의,이 중 하나를 시도하기 전에 아주 쉬운을위한 잘못 될 것 (당신이하고있는 일을 알고있을 때조차도) 그것들은 "작동하는"일부 IC와 같지 않으며, 새로운 사용자를위한 많은 좌절의 원천입니다.

연결하는 부분은 잔상 null 또는 NC 핀이없는 이중 opamp (한 패키지에 2 개의 opamp)입니다 (자세한 내용은 아래 참조). 데이터 시트의 핀아웃은 다음과 같습니다.

아래에서 단일 앰프 옵션을 여전히 수행 할 수 있지만, 2 개의 opamp가 있으므로 TI 애플리케이션 노트 4 페이지의 2 개의 opamp 버전 이 더 나은 선택입니다 (입력 신호에 영향을 미치지 않으므로 조금 더 잘 작동) 값은 방정식으로 계산할 수 있으며 100보다 큰 이득 (방정식의 Vo 부분)을 목표로합니다. Steven은이 옵션의 단점에 대해 자세히 설명하고 "충분하지"않을 것이라고 말합니다. 전적으로 동의하지는 않습니다. 이상적이지는 않지만 위의 TI 애플리케이션 노트에 설명 된대로로드를 보상하기 위해 게인을 조정하면 작동하도록 만들 수 있습니다. 그러나 인 버팅 입력에서 입력 전압에 따라 임피던스가 변하기 때문에 결과는 약간 비선형 적입니다. 따라서 opamp가 두 개 이상인 경우 계측 증폭기를 사용하는 것이 좋습니다.

단일 opamp 옵션

다음과 같이 차동 증폭기를 만들어야합니다.

응용 프로그램의 경우이 응용 프로그램 노트 3 페이지의 값과 같은 것이 적절합니다. 이것을 위해 계측 증폭기라고 불리는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 3 개의 opamp를 사용하지만 하나를 사용하면 정상적으로 작동 할 수 있습니다. 저항은 opamp의 이득을 설정합니다.

NC는 "연결 없음"을 의미하므로 해당 핀에 대해 걱정하지 마십시오. 오프셋 널은 두 입력 사이의 매우 작은 오프셋 (보통 mV 정도)을 트리밍하는 데 사용됩니다 (이상적으로 오프셋이 없음).

참고- 며칠 전에 매우 비슷한 질문이 여기 에 요청 되었습니다. asker는 3 opamp 계측 증폭기를 사용하고 있었지만 여전히 유익합니다.

전압을 두 스트레인 게이지 중 하나로 역전 시키십시오. 이것은 전압 변화량을 두 배로하는 효과가있다. 그것들을 동일하게 연결하면 두 개의 앰프 입력에서 0 차동과 같은 ~ 동일한 전압이 생성됩니다.