[auric 0]

Понятно что есть стандартные рекомендуемые схемы из даташитов производителя, и даже рекомендуемые значения элементов в фильтрах, но хотелось услышать альтернативное мнение: обычно мост подключают на 5В, опорное берут с этого питания, по схемам тексаса заводят только с дифференциальным фильтром (конденсатор 90-100nF), входной идет RC+дифференциальный (конденсатор), но встречаются и другие схемы.

Отсюда два вопроса:

1. учитывая что тензодатчики все равно калибруют, а коэффициент передачи в среднем 2мВ/В, что говорит о том что опорное в 5В будет достаточно большим по сравнению с полезным измеряемым сигналом, насколько полезно/плохо брать опорное напряжение через делитель, приближая его измеряемому? Хотелось бы услышать все минусы и плюсы, если такое тоже применяли (ну как я понял, а такое я видел в схемах, наверное хотели получить большую точность за счет масштабирования опорного, оставив зависимости от поданного для компенсации, но при этом получив большее напряжение приходящееся на один разряд - дискрету).

2. для разных схем, других, например для термосопротивления, сигнал на опорное напряжение для диф. измерения, опорное напряжение берется извне - с шунта, для тензодатчика - с питания датчика, но так или иначе оно "грязное" и там и там, тк проводники расположены "в поле", то есть имеет примерно одинаковые характеристики для разных схем, я лично не нашел такой разницы, чтобы понять, где фильтры можно не применять, а где они нужны. Так например для терморезисторов в схеме приема опорного применяются конденсаторы и от синфазных помех (каждый проводник опорного на землю) и даже RC-фильтры, а для тензометрии достаточно только диф.конденсатора. Для меня не совсем понятно, чем так отличаются схемы, что для тензометрии тексас например тот же не предложил на подачу опорного напряжения на REFn и REFp применить RC фильтр.

[Plain 226]

Вход опорного у типового СД АЦП низкоомный, никакие фильтры не помогут, а TI иногда делает АЦП с буфером на данном входе — отсюда и разночтения.

Правильно — это измерять сопротивление моста посредством эталона сопротивления, для этого достаточно диффвходов типового, но с буфером входов, разумеется, СД АЦП и разделения по времени.

Изменено 22 июля, 2023 пользователем Plain

[auric 0]

12 часов назад, Plain сказал:

Вход опорного у типового СД АЦП низкоомный, никакие фильтры не помогут, а TI иногда делает АЦП с буфером на данном входе — отсюда и разночтения.

Правильно — это измерять сопротивление моста посредством эталона сопротивления, для этого достаточно диффвходов типового, но с буфером входов, разумеется, СД АЦП и разделения по времени.

 

Смотрю на примере ADS1220 - "All reference inputs are internally buffered to increase input impedance." Собственно вот и схемы для наглядности рекомендуемых схем "фильтров":

Спойлер

А вот по поводу "измерять сопротивление моста посредством эталона сопротивления" это я пока в апноутах не встречал (ну у тексаса и AD вроде как EXC+ и EXC+ заводятся на REFp и REFn), это кто так "предлагает", у тексаса как выше привел пример вот такое решение. Но как уже писал мне бы посмотреть мнение специалистов, оценить плюсы и минусы, в том числе и схемы, где изменяется эталонное сопротивление. Лично я пока не совсем понимаю чем лучше эталон сопротивления в тензометрии, по сути тот же делитель, в случае с термосопротивлением смысл в том, что имеется связь через один ток, а вот в тензометрии ток не особо важен, важно напряжение "возбуждения".

Тут же кстати на форуме и такое вот встречал (референс с настраиваемым делителем без каких либо фильтров, вход с внешним буферным усилителем, фильтр дифференциальный):

Спойлер

Кстати как понять вообще, что требуется фильтрация от синфазных "помех", по схеме (предположение) и по сигналу?

[Plain 226]

10 минут назад, auric сказал:

пока в апноутах не встречал

Это потому, что конкретно им такой метрологии достаточно, а вообще-то, коэффициент логично зависит от температуры.

52 минуты назад, auric сказал:

без каких либо фильтров

ФЛЧ обязателен на входе любого АЦП.

49 минут назад, auric сказал:

как понять вообще, что требуется фильтрация от синфазных "помех"

По наличию кабеля, очевидно. Ну и по наличию буфера, который суть типовой усилитель, а значит с КОСС в полосе у него совсем плохо.

[UART 23]

В 22.07.2023 в 19:06, auric сказал:

Понятно что есть стандартные рекомендуемые схемы из даташитов производителя, и даже рекомендуемые значения элементов в фильтрах, но хотелось услышать альтернативное мнение: обычно мост подключают на 5В, опорное берут с этого питания, по схемам тексаса заводят только с дифференциальным фильтром (конденсатор 90-100nF), входной идет RC+дифференциальный (конденсатор), но встречаются и другие схемы.

Отсюда два вопроса:

1. учитывая что тензодатчики все равно калибруют, а коэффициент передачи в среднем 2мВ/В, что говорит о том что опорное в 5В будет достаточно большим по сравнению с полезным измеряемым сигналом, насколько полезно/плохо брать опорное напряжение через делитель, приближая его измеряемому? Хотелось бы услышать все минусы и плюсы, если такое тоже применяли (ну как я понял, а такое я видел в схемах, наверное хотели получить большую точность за счет масштабирования опорного, оставив зависимости от поданного для компенсации, но при этом получив большее напряжение приходящееся на один разряд - дискрету).

2. для разных схем, других, например для термосопротивления, сигнал на опорное напряжение для диф. измерения, опорное напряжение берется извне - с шунта, для тензодатчика - с питания датчика, но так или иначе оно "грязное" и там и там, тк проводники расположены "в поле", то есть имеет примерно одинаковые характеристики для разных схем, я лично не нашел такой разницы, чтобы понять, где фильтры можно не применять, а где они нужны. Так например для терморезисторов в схеме приема опорного применяются конденсаторы и от синфазных помех (каждый проводник опорного на землю) и даже RC-фильтры, а для тензометрии достаточно только диф.конденсатора. Для меня не совсем понятно, чем так отличаются схемы, что для тензометрии тексас например тот же не предложил на подачу опорного напряжения на REFn и REFp применить RC фильтр.

1) схема с 5В показана условно. Вы можете использовать по идее любое удобное напряжение. Данная схема показана для датчиков близкорасположенных. У данной схемы есть недостаток в виде смещения. 

Гораздо лучше применять ADS1260 со встроенным генератором для моста лишенного этого недостатка. Рекомендую хороший документ описывающий мостовые измерения: https://www.ti.com/lit/an/sbaa290a/sbaa290a.pdf 

Через делитель - вопрос тех характеристик. Потому что с температурой у вас будут плавать сопротивления. Хотя все зависит от точности и разрешения, с которой вы хотите вес измерять. 

Смотрите лучше схемы на отладочные платы и реф дизайны. В описаниях приводят упрощенные типовые схемы. НАпример: https://www.ti.com/tool/TIPD188 и https://www.ti.com/lit/ug/tiduac1a/tiduac1a.pdf 

 

 

2) в Сигма-Дельта АЦП цифровые фильтры SINC3 и SINC4. Они подавляют сигнал 50Гц очень сильно (выше 120 дБ)... и гармоники. А это будет самая сильная помеха. Другие помехи случайные фильтруются внешними RC цепями. 

Но они сильно не мешают... потому что у вас измерения веса будут до 20 раз в секунду думаю... Все остальное отфильтруется... 

 

Изменено 23 июля, 2023 пользователем UART

[auric 0]

В 24.07.2023 в 00:28, UART сказал:

1) схема с 5В показана условно. Вы можете использовать по идее любое удобное напряжение. Данная схема показана для датчиков близкорасположенных. У данной схемы есть недостаток в виде смещения. 

Гораздо лучше применять ADS1260 со встроенным генератором для моста лишенного этого недостатка. Рекомендую хороший документ описывающий мостовые измерения: https://www.ti.com/lit/an/sbaa290a/sbaa290a.pdf 

Через делитель - вопрос тех характеристик. Потому что с температурой у вас будут плавать сопротивления. Хотя все зависит от точности и разрешения, с которой вы хотите вес измерять. 

Смотрите лучше схемы на отладочные платы и реф дизайны. В описаниях приводят упрощенные типовые схемы. НАпример: https://www.ti.com/tool/TIPD188 и https://www.ti.com/lit/ug/tiduac1a/tiduac1a.pdf 

 

 

2) в Сигма-Дельта АЦП цифровые фильтры SINC3 и SINC4. Они подавляют сигнал 50Гц очень сильно (выше 120 дБ)... и гармоники. А это будет самая сильная помеха. Другие помехи случайные фильтруются внешними RC цепями. 

Но они сильно не мешают... потому что у вас измерения веса будут до 20 раз в секунду думаю... Все остальное отфильтруется... 

 

 

Это все конечно здорово, за ссылки на документацию спасибо, как раз не так давно читал статью примерно о том же, но во-первых предложенные АЦП (в том числе и аналоги от AD с возможностью возбуждения AC) стоят значительно дороже тех же ADS1220, а хотелось бы побюджетнее использовать, а в идеале еще и доступнее (имеется ввиду аналоги из поставляемых без санкций), а такие обычно без наворотов все же, а во-вторых, сейчас смотрю схемотехнику модуля одного известного производителя ПЛК, там стоит АЦП 1260, по идее даже они не стали применять возбуждение переменной полярностью, хотя ценник и на 1260 совсем не дешевый.

В итоге все еще интересно посмотреть доводы про использование делителей и иных "финтов ушами", которые с одной стороны все еще оставляют зависимость от подаваемого напряжения, пусть и вносят определённые негативные моменты, как раз хочется понять эту грань, где плюсы  будут преобладать над минусами, либо наоборот кто-то опровергнет эту мысль.

Ну и по поводу фильтров все же не совсем ясно, вроде кабель есть (это я про то, что наводки будут), буфер есть (это про наличие буфера в цепях опорного напряжения), даже производитель рекомендует, но для другого применения ставить не только кондер для диф.фильтрации, но и RC от синфазных помех, но на практике встречаю отсутствующие цепи (кондеры на синфазные не впаяны, а резисторы нулевки), при этом вполне сносную работу и лестные отзывы.

Изменено 26 июля, 2023 пользователем auric

[UART 23]

1 час назад, auric сказал:

Это все конечно здорово, за ссылки на документацию спасибо, как раз не так давно читал статью примерно о том же, но во-первых предложенные АЦП (в том числе и аналоги от AD с возможностью возбуждения AC) стоят значительно дороже тех же ADS1220, а хотелось бы побюджетнее использовать, а в идеале еще и доступнее (имеется ввиду аналоги из поставляемых без санкций), а такие обычно без наворотов все же, а во-вторых, сейчас смотрю схемотехнику модуля одного известного производителя ПЛК, там стоит АЦП 1260, по идее даже они не стали применять возбуждение переменной полярностью, хотя ценник и на 1260 совсем не дешевый.

В итоге все еще интересно посмотреть доводы про использование делителей и иных "финтов ушами", которые с одной стороны все еще оставляют зависимость от подаваемого напряжения, пусть и вносят определённые негативные моменты, как раз хочется понять эту грань, где плюсы  будут преобладать над минусами, либо наоборот кто-то опровергнет эту мысль.

Ну и по поводу фильтров все же не совсем ясно, вроде кабель есть (это я про то, что наводки будут), буфер есть (это про наличие буфера в цепях опорного напряжения), даже производитель рекомендует, но для другого применения ставить не только кондер для диф.фильтрации, но и RC от синфазных помех, но на практике встречаю отсутствующие цепи (кондеры на синфазные не впаяны, а резисторы нулевки), при этом вполне сносную работу и лестные отзывы.

кто вас в чем будет убеждать? 

RC фильтры эти чаще не от помех, а наоборот, чтобы шумы от АЦП на вход не лезли. 

ПЛК и весы вообще разные вещи...

[Plain 226]

11 часов назад, auric сказал:

побюджетнее использовать ... такие обычно без наворотов

Если без диффбуфера, тогда потребуется внешний, и перед ним ещё диффмультиплексор — для калибровки, и собственно входов, поэтому считайте время-деньги.

[auric 0]

17 часов назад, UART сказал:

ПЛК и весы вообще разные вещи...

Так модуль то весовой. Просто как расширение плк.

А по поводу убеждения, так понятно, что есть разные решения и инструменты, но мне суть важнее, то есть не решив одно (а под этим я подразумеваю решение по разумности принимаемых мер), закрывать вопрос более навороченным АЦП и получив таким образом заведомо лучший результат, но не применив всей базы знаний как-то не мой путь. Потому хочется посмотреть ответы в указанных рамках.

7 часов назад, Plain сказал:

Если без диффбуфера, тогда потребуется внешний, и перед ним ещё диффмультиплексор — для калибровки, и собственно входов, поэтому считайте время-деньги.

все проще - пока смотрю хотя бы на ADS1220, если буду искать аналог, то только с его характеристиками (не хуже). А вот в сторону 1262 пока не очень хочется.

[UART 23]

В 27.07.2023 в 13:55, auric сказал:

А по поводу убеждения, так понятно, что есть разные решения и инструменты, но мне суть важнее, то есть не решив одно (а под этим я подразумеваю решение по разумности принимаемых мер), закрывать вопрос более навороченным АЦП и получив таким образом заведомо лучший результат, но не применив всей базы знаний как-то не мой путь. Потому хочется посмотреть ответы в указанных рамках.

люди годами это изучают и описать на форуме это все нет ни сил ни возможности. Иначе книгу придется выпускать... 

лучше почитайте литературу от самих производителей АЦП. Благо онлайн переводчики сейчас и по фото норм переводят с англ.

ну и не сделав пару макетов - не узнаете.

сперва нужно начать с вычислений на бумаге - чувствительность моста, его напряжения, сколько нужно разрешение и с какой точностью, температурный дрейф, смещения и т.д.

можно и 32 битный АЦП поставить и получить в итоге 12 бит эффективных, а можно 16 бит и получить 14-15... все еще зависит от дизайна и схемотехники

Изменено 28 июля, 2023 пользователем UART

[Ruslan1 17]

Делал устройство с большим диапазоном Vexc, 2-10V, и сопротивление моста может быть 100R-1K.

1. Сделал напряжение Vexc (2-10V). Тут самая хитрость- это малошумящий источник с хорошим КПД (взял DC/DC плюс следящий LDO).

2. поделил его на два (два точных резистора+ операционник), получил Vref в разрешенных для АЦП пределах (1-5 V).

3. Поделил это Vref (опять же два резистора+операционник), получил среднюю точку Vcm для дифф усилителя (типа АД620).

Измеряю и Vexc от датчика (поделенный на два), и выход моста(усиленный), и еще знаю что выдал на сенсор полный размах АЦП. Так что могу и падение на проводах компенсировать в неполной схеме подключения, и вся схема Ratiometric: при изменении подаваемого Vexc результат не меняется, получаю то же значение ADC code.  Ну и коэффициенты калибровки канала присутствуют в программе обработки, для точной настройки.

 

Но на самом деле можно и не извращаться с Vref, если Vexc постоянное и известное. Обычно в АЦП битов больше, чем шумов от реального сенсора.

Реверсил одну систему, чтоб подсмотреть идеи у "мэтров" - так там LT1009 используют (с подстроечными резисторами для калибровки на заводе), и преобразуют в нужные им напряжения через операционники типа OP262, который совсем не такой уж и прецизионный. И ничего кроме выхода моста не измеряют, и АЦП там 16 бит (Vref ~= Vexc), и только 4-проводка. И работает (по отзывам клиентов) отлично.

On 7/23/2023 at 9:28 PM, UART said:

2) в Сигма-Дельта АЦП цифровые фильтры SINC3 и SINC4. Они подавляют сигнал 50Гц очень сильно (выше 120 дБ)... и гармоники. А это будет самая сильная помеха. Другие помехи случайные фильтруются внешними RC цепями. 

По моему опыту- мало только первую гармонику фильтровать. следующие гармоники тоже фонят сильно. что-то типа картинки ниже. Обязательно софтовые фильтры-пробки нужны.

[UART 23]

для относительных (ratiometric) измерений дрейф ИОН не так критичен.

так как питание REF входа АЦП и напряжение на мосте изменяются одинаково. 

следовательно вы получаете то же самое значение. 

гармоники 50 Гц для Сигма-Дельта не проблема, если измерения медленные. 

Они и так будут за диапазоном. Вы оцифровываете только условно "постоянные" напряжения. 

Давление/вес/температура не могут изменяться 50 раз в секунду. 

[Plain 226]

В 27.07.2023 в 13:55, auric сказал:

все проще - пока смотрю хотя бы на

Обычно смотрят в ТЗ, где указано конкретно требуемое, а не абстрактный "лучший результат".

Повторю, двухбуферного АЦП всё равно не хватит для измерения за один такт моста и его температуры, тем более, народу обычно достаточно измерять на переменном токе с разделением по времени любым однобуферным АЦП, т.е. 50 Гц / 18.

[auric 0]

В 03.08.2023 в 09:07, Plain сказал:

Обычно смотрят в ТЗ, где указано конкретно требуемое, а не абстрактный "лучший результат".

Повторю, двухбуферного АЦП всё равно не хватит для измерения за один такт моста и его температуры, тем более, народу обычно достаточно измерять на переменном токе с разделением по времени любым однобуферным АЦП, т.е. 50 Гц / 18.

На данный момент я параллельно пытаюсь и сделать разумный выбор и понять, как этот выбор правильно "обвязать", вполне реальный подход, или вы только по ТЗ, где указаны комплектующие решаете. Да и причем вообще здесь ТЗ, я сам себе задачу ставлю, на ADS1220 смотрю, тк у тексаса получше чем у тех же AD на мой взгляд подход к описанию "Typical Applications" ну или "рекомендаций по внедрению" если по-русски, а именно на модель ADS1220, потому как встречал в применениях, да и на мой взгляд она пока оптимальный вариант, тк не наворочена до нельзя и более доступна, на случай, если все-таки выбор падет на нее (китайские аналоги смотрел, пока не готов, а вот с ADS1220 уже пробовал работать, на столе в лабораторных условиях вполне успешно). Задачу я как мне кажется описал вполне понятно, если вглядеться в картинки второго поста, то вообще все предельно ясно, одна и та же АЦП, подобные применения, и разные обвязки, мне интересно почему, Ваш ответ на вопрос "как понять вообще, что требуется фильтрация от синфазных "помех", -"По наличию кабеля, очевидно" подтвердил мой первый пост о том, что условия двух схем идентичны, соответственно вопрос так и остался для меня не понятым по поводу тексаса (спишем на то, что не заморочились), но вполне понятным с точки зрения своего пути... ставить надо, разве что для синфазных помех может немного поменять реализацию ФНЧ через синфазный дроссель вместо резисторов, уж больно не нравится мне то, что RC-фильтр требует либо гигантских емкостей и низких сопротивлений (что некоторые рекомендуют с точки зрения устойчивости, но я опять же не встречал вживую и вообще сомневаюсь, что получится), либо больших сопротивлений, на которых будет падать напряжение, что тоже "не есть гут", ну и мнение про устойчивость писал.

Кстати ничего не понял по поводу второго предложения ответа: что за двухбуферное АЦП??? И по поводу измерения температуры моста, мне кажется в промышленных решениях этим не заморачиваются? 

[Plain 226]

53 минуты назад, auric сказал:

Задачу я как мне кажется описал вполне понятно, если вглядеться в картинки второго поста

В 26.07.2023 в 19:10, auric сказал:

вроде кабель есть (это я про то, что наводки будут)

Да, ТЗ можете и сами себе сочинять, но в нём не пишут "кажется" и "вроде" — ни на одной чужой схеме нет кабелей, а схем лично от Вас ещё не было.

58 минут назад, auric сказал:

что за двухбуферное АЦП?

Перечитайте второе сообщение темы.

59 минут назад, auric сказал:

по поводу измерения температуры моста, мне кажется в промышленных решениях этим не заморачиваются? 

Повторю, это лишь когда в конкретном ТЗ такой метрологии не требуется.