Работа с тензодатчиком

micoss · 21.12.2010, 22:29

Вам нужен модуль WAD-A-MAX от компании Акон (http://www.akon.com.ua/)
- очень удобная вещь для работы с тензодатчиками (работал и работаю сам и другим рекомендую) - не воспринимайте как рекламу, но без опыта работы получить такую метрологию очень и очень проблематично
или модули БПТ-2 компании МИКРОЛ (http://www.microl.ua/index.php?page=...mart&Itemid=71).
Работал с теми и другими. Первый вариант более удобный в работе.

P.S. Не забывайте о качестве питания тензодатчиков - указанные модули качество обеспечивают

DmitriyVDN · 21.12.2010, 22:36

Сообщение от Yurkin2007

Вам нужно что-то вроде этого. При 100кг выход -12.5мВ, при 150 выход +12.5мВ. Резисторы создадут необходимое смещение.

ваше предложение это танец с бубном
не вводите топикстартера в заблуждение
напряжение смещения данной МС 200мкВ
а топикстартеру требуется точность на уровне 1мкВ
получить оную можно только пользуя сигма-дельта АЦП (24бита) AD7730
посмотрите этот http://www.cas.ua/products/product/1...-CI-5200A.html

Alex9797 · 21.12.2010, 23:49

В сообщениях ТС проскочило несколько арифметических ошибок, которые мешают понять, что ему надо (возможно и сам он пока не до конца разобрался), и мешают принять однозначное решение проблемы.

Сообщение от alexab80

мне нужно как можно точнее померить вес, а как я понимаю получается если программно ноль реализовать то минимальный вес который я смогу замерить (если конечно не лезть в дебри механической чувствительности датчика) получается 300кг/32768 = 9.15 гр, а хотелось бы реализовать 50 кг/32768 = 1.52 гр ... при разрядности АЦП 15

Во-первых, изначально речь шла о постоянной нагрузке 100кг, которую надо компенсировать, и о полезном диапазоне 50кг. Всего 100+50=150.
То есть, без компенсации диапазон измерения не 300, а 150кг, отсюда вес ЕМР не 9,15гр, а вдвое меньше. То есть, по любому выигрыш от ввода компенсации начального веса не в шесть, а всего в три раза.

Возможно, уже этот факт остановит от дальнейших шагов.

Сообщение от alexab80

нужно между ними поставить какой то девайс чтоб при 100 кг у него на выходе было 0 а при 150 было 15 мВ

Если сделать, чтобы при 100кг был ноль, то при 150кг будет не 15, а 5мВ...

Ну, а если еще не перехотелось компенсировать начальный вес 100кг, то я бы на месте ТС поступил так - при помощи термостабильных резисторов ввел бы в тензомост перекос, с таким расчетом, что при нагрузке 100кг был ноль на выходе. Естественно, при этом изменятся и входное, и выходное сопротивления моста, и его коэффициент преобразования. Но все эти параметры легко поддаются несложному расчету. В крайнем случае, можно и калибровкой в конце пройтись, для очистки совести.

Аргументы в пользу таких действий:

1. Все равно упоминаемый прибор M-7016 предполагалось использовать не стандартно, если делать задуманное смещение.

2. Не добавляется дополнительных погрешностей, связанных с входным смещением усилителей, и температурной нестабильностью этого напряжения смещения. При этом лишь придется подкорректировать уменьшившийся коэффициент преобразования тензомоста. Корректировать можно двумя путями - или в приборе M-7016, или увеличением напряжения питания тензомоста.

3. Совсем не обязательно добиваться полной компенсации начальной нагрузки 100кг. Тем более, что любой подстроечный резистор, по сравнению с постоянным резистором - это дополнительный источник нестабильности и погрешности. Достаточно при помощи только постоянных резисторов подобрать перекос моста, как можно ближе к желаемому. Тем самым удастся добиться главного - уменьшения минимального веса младшего разряда АЦП. Важно, чтобы остаточное смещение оствалось стабильным. Тогда его можно скомпенсировать в самом приборе, или в контроллере, куда поступают измеренные значения с прибора.

Yurkin2007 · 22.12.2010, 07:15

Сообщение от alexab80

... мне нужно как можно точнее померить вес ... а хотелось бы реализовать 50 кг/32768 = 1.52 гр ... при разрядности АЦП 15

Насчёт 15 разрядов АЦП не стоит обольщаться !
Обратите внимание на такое явление, как нелинейность. У датчика 563YH производитель указывает нелинейность плюс-минус 0.017%. Это обуславливает заявленную точность датчика (минимальный достоверный интервал) 0.02%. Это примерно 5000 точек на всю шкалу от 0 до 300кг. То есть для Вашего датчика 300кг/5000=60гр., это означает, что если измерять с таким шагом, то выходное напряжение прямо пропорционально приложенному весу. Слишком мелкое дробление выходного напряжения, например, шаг=1.52гр, не имеет смысла, т.к. за счёт нелинейности выходное напряжение для 100.000 кг будет соответствовать весу 100.016 кг, например.
Далее. Ваш измеритель М-7016 имеет точность 0.05% от всей шкалы измерения. Это, кстати, только 2000 достоверных точек на шкалу. Что примерно в три раза хуже, чем параметры датчика. Высокоточный датчик ( 0.02% это очень хороший показатель) и менее точный измеритель.
Для максимальной нагрузки 300кг выходное напряжение датчика равно 30мВ при питании 10В, то есть используемый диапазон М-7016 равен 50мВ. Ошибка измерения равна 500кг/2000=250г, что гораздо выше ошибки датчика.
Поэтому для измерения от 100кг до 150кг есть смысл, как Вы упоминали, использовать часть диапазона измерения датчика, сдвинутую и усиленную в несколько раз. В идеале, нужно иметь для 100кг = -15мВ, а для 150кг = +15мВ, и сдвиг ноля в -15мВ даст шкалу от 0 до 50кг. Использовать диапазон М-7016 плюс-минус 15мВ. При этом ошибка измерителя будет 25кг/2000=12.5г
Однако, даже в этом случае суммарная ошибка датчика и измерителя составит SQRT(60*60+12.5*12.5)=61гр. Никакая хитрая система измерения не улучшит точность датчика !
Плюс не надо забывать о нелинейности усилителя, которая для AD627 составляет 0.001%.
Это только мысли о нелинейности. А ещё есть термостабильность, повторяемость измерений, гистерезис датчика, нестабильность питающего напряжения и т.д.

alexab80 · 22.12.2010, 07:49

Спасибо, растолковали подробно...если можно то хотелось бы узнать как связаны нелинейность датчика или АЦП с количеством точек на шкалу

Сообщение от Yurkin2007

Насчёт 15 разрядов АЦП не стоит обольщаться !
Обратите внимание на такое явление, как нелинейность. У датчика 563YH производитель указывает нелинейность плюс-минус 0.017%. Это обуславливает заявленную точность датчика (минимальный достоверный интервал) 0.02%. Это примерно 5000 точек на всю шкалу от 0 до 300кг. То есть для Вашего датчика 300кг/5000=60гр., это означает, что если измерять с таким шагом, то выходное напряжение прямо пропорционально приложенному весу. Слишком мелкое дробление выходного напряжения, например, шаг=1.52гр, не имеет смысла, т.к. за счёт нелинейности выходное напряжение для 100.000 кг будет соответствовать весу 100.016 кг, например.
Далее. Ваш измеритель М-7016 имеет точность 0.05% от всей шкалы измерения. Это, кстати, только 2000 достоверных точек на шкалу. Что примерно в три раза хуже, чем параметры датчика. Высокоточный датчик ( 0.02% это очень хороший показатель) и менее точный измеритель.
Для максимальной нагрузки 300кг выходное напряжение датчика равно 30мВ при питании 10В, то есть используемый диапазон М-7016 равен 50мВ. Ошибка измерения равна 500кг/2000=250г, что гораздо выше ошибки датчика.
Поэтому для измерения от 100кг до 150кг есть смысл, как Вы упоминали, использовать часть диапазона измерения датчика, сдвинутую и усиленную в несколько раз. В идеале, нужно иметь для 100кг = -15мВ, а для 150кг = +15мВ, и сдвиг ноля в -15мВ даст шкалу от 0 до 50кг. Использовать диапазон М-7016 плюс-минус 15мВ. При этом ошибка измерителя будет 25кг/2000=12.5г
Однако, даже в этом случае суммарная ошибка датчика и измерителя составит SQRT(60+12.5)=61гр. Никакая хитрая система измерения не улучшит точность датчика !
Плюс не надо забывать о нелинейности усилителя, которая для AD627 составляет 0.01%.
Это только мысли о нелинейности. А ещё есть термостабильность, повторяемость измерений, гистерезис датчика, нестабильность питающего напряжения и т.д.

Sukhanov · 22.12.2010, 08:20

Доброго времени.
alexab80 Имею наглость обратить Ваше внимание на следующее:

Сообщение от Alex9797

...Ну, а если еще не перехотелось компенсировать начальный вес 100кг, то я бы на месте ТС поступил так - при помощи термостабильных резисторов ввел бы в тензомост перекос, с таким расчетом, что при нагрузке 100кг был ноль на выходе. Естественно, при этом изменятся и входное, и выходное сопротивления моста, и его коэффициент преобразования. Но все эти параметры легко поддаются несложному расчету. В крайнем случае, можно и калибровкой в конце пройтись, для очистки совести....

Я в своей практике, подобное делал (только моя задача была "наоборот": "приподнять" над "0" рабочий диапазон тензодатчика)!!!! Вполне рабочий вариант!

С уважением, Сергей.

Yurkin2007 · 22.12.2010, 14:20

Сообщение от Sukhanov

Я в своей практике, подобное делал (только моя задача была "наоборот": "приподнять" над "0" рабочий диапазон тензодатчика)!!!! Вполне рабочий вариант!

Да, если надо только сдвинуть ноль, я думаю, что подходит.

Но у топикстартера другой случай. Здесь измерительная система имеет точность в три раза хуже , чем точность датчика ! Что не есть гуд ! Поэтому автор топика и хочет растянуть часть диапазона выходных напряжений датчика так, чтобы основная ошибка измерения определялась только датчиком.

Yurkin2007 · 22.12.2010, 14:45

Сообщение от alexab80

Спасибо, растолковали подробно...если можно то хотелось бы узнать как связаны нелинейность датчика или АЦП с количеством точек на шкалу

Нелинейность датчика составляет 0.017% от шкалы 300кг. Это значит, что где-то, неизвестно где, отличие реальной передаточной функции от идеальной составляет 51г. То есть датчик выдаёт напряжение, соответствующее М килограмм, хотя приложено М+51гр. Причём эта величина нелинейности - средняя величина по множеству датчиков. Ваш конкретный датчик может иметь гораздо лучшую характеристику.
То есть если взять параметр 0.02% или 1/5000 от всей шкалы, и разобьём всю шкалу на 5000 ячеек, то реальная измеренная величина и идеальная будут находиться внутри одной ячейки. Можно использовать такую линейную формулу для этой ячейки, что вес М = V / K, где V - измеренное напряжение, а К - коэффициент датчика.
Про ошибки АЦП можно прочитать здесь.
На практике шаг квантования АЦП должен быть меньше ошибки датчика раза в два или лучше. То есть для Вашего случая 10000 уровней квантования для положительного веса и столько же для отрицательного. Всего 20000, что составляет не менее log2(20000)=14.3 разряда АЦП.

BOLEG · 22.12.2010, 17:33

Доброго времени.
http://metra.obninsk.ru/catalogue_m0803-3.html
Технические характеристики

напряжение питания тензодатчика 5 В постоянного или переменного тока
сопротивление нагрузки по цепи питания тензодатчика не менее 80 Ом
рабочий диапазон измерений входного сигнала от –0,25 до +3,75 мВ/В
погрешность преобразования ± 0,01 %
нелинейность ± 0,002 %
частота измерений от 10 до 400 Гц
интерфейс RS485
скорость обмена от 1200 до 115200 бит/с
напряжение питания от 10 до 30 В постоянного тока
гальваническая развязка от цепей RS485 и питания
встроенные элементы грозозащиты по всем внешним цепям
диапазон рабочих теиператур -30…+40 °С
масса 1,4 кг
габаритные размеры 225 х 150 х 160
диаметр подсоединяемых кабелей от 4 до 7,6 мм
сохранение настроек в EEPROM

Sukhanov · 23.12.2010, 11:56

Доброго времени.
2 - alexab80
Как дела с тензором???
Кстати, недавно отстраивал газоаналитическую аппаратуру..., пришлось повозится с мостовым термосопротивлением...
Методика в двух словах:
Надо "занулить" комнатную температуру (18гр.Ц.)- для этого при 18гр., на плечах моста замеряем напряжение миливольтметром (хорошим цифровиком), и где самое большое значение - впаиваю много-оборотный подстроечник (типа СП5, на 300кОм), ...., кручу верчу - добиться равенства моста хочу (при комнатной температуре), ..., выпаиваю подстроечник, и впаиваю максимально близккое по значению постоянное сопротивление. Всей операции около часа.
Может и вам подойдет!!!?
Вывесить 100кг, замерить на плечах напряжениеи и зашунтировать "излишки"!!? Т.Е. привести к 0 разность показаний плечей тензомоста при 100кг-й нагрузке ( все плечи моста, приведены , допустим, к 1.355 В. (равны 1,355 В., каждый, при 100кг-ой нагрузке))

С уважением, Сергей.