Jak zbudować wagę na bazie tensometru AP 150 C3 z przetwornikiem 24-bitowym?

Wed Jun 25, 2008 12:16 am   

Witam.
Mam tensometr AP 150 C3, ale moglby byc kazdy inny.
Chcialbym sie dowiedziec wicej o tym jak zrobic z niego wage. Niewiele
znalezlem w sieci.
Zepsul sie uklad do wagi i chce zrobic nowy. Stary byl na
mikrokontrolerze Motoroli + 24 bitowy przetwornik A/D.

Tensometr ma 6 wyprowadzen.

Green > 0V
Brown > +5V
Zasilanie, wszystko jasne.

Yellow > +E
White > -E
To sygnal wyjsciowy.

Grey > +R
Pink > -R
Napiecie referencyjne.

Max. obciazenie = 150kg
Czulosc = 2mV/V

Napiecie zasilajace jest stale i nic z nim nie robie, a referencyjne
mierze z wyjsc R+ i R- i sluzy mi do wyrownywania bledow kabli,
temperatury ..itd. Dobrze rozumuje ?

Ten tensometr dziala w mostku, ma zasilanie i na wyjsciu powinno sie
zmieniac napiecie, wg wzoru Uwy=(ladunek/
max_nosnosc)*Uzasilania*czulosc.
Czulosc wg katalogu, to 2mV/V czyli przy pelnym obciazeniu 150kg i
zasilaniu z 5V powinienem miec 10mV na wyjsciu. Bez obciazenia powinno
byc ok. 0V.

I watpliwosc: mierzylem napiecie na wyjciach +-R i nic sie nie
zmienialo przy obciazaniu.
Moze mialem "za slaby" miernik, ale za to zmienial sie ladnie
(liniowo) opor.
No i teraz sam juz nie wiem. W starym ukladzie czujnik "wchodzil" na
przetwornik A/D, przez rezystor, wiec moze to go zamienialo z oporu na
napiecie... ale cos mi sie wydaje, ze jednak
powinienem dostac na wyjsciu czyste zmiany napiecia, a nie oporu.

II watpliwosc: zmiany napiecia to zaledwie od 0 do 10mV i dlatego
warto uzyc az 24 bitowego przetwornika ? Szkoda, ze nie podaja jak
zmienia sie opor w zaleznosci od wagi..Mam sobie to sam zmierzyc ?
Skoro tak, to :

2^8 to tylko 256 wartosci napiecia.
2^24 to az 16777216 wartosci napiecia.

10mV/ 256 = 39,0625 uV
10mV/ 16777216 = 596,0464478 pV
Taka by byla rozdzielczosc w zaleznosci od przetwornika.

Waga ma procedure kalibracji. Zapisuje pomiar bez obciazenia i przy
obciazeniu 50kg (taki sobie widac wybrali wzorzec, bo wiecej niz 50kg
nie beda wazyc - chociaz tensometr wytrzymuje do 150kg). Czyli uklad
korzysta chyba z liniowosci czujnika i dzieli sobie roznice z tych
napiec przez 50kg.

Z tego mozna policzyc ile przypada napiecia na dana jednostke wagi, a
to mnie glownie interesuje. Wiem ze bedzie 10mV dla pelnego obciazenia
czyli 150kg.
Mamy zatem 10mV/150kg = 66,66 [uV/kg].

Z proporcji by wynikalo, ze dla 50kg bedzie 3,3333333mV.
Po podzieleniu 3,3333333mV/50000g = 66,6666666nV/g

Nie wiem komu sie bedzie chcialo to czytac, ale jesli sie ktos
znajdzie, to prosze o info czy ten wynik wyglada ok. Wielkosci rzedu
nV nie zmierze przetwornikiem 8-bitowym (uV), ale 24-bitywym juz tak
(pV).

No to jeszcze proba dla 12bitow:
2^12 to 4096 wartosci napiecia.
10mV/4096 = 2,44 uV..czyli nadal zbyt malo...
Jednym slowej pozostaje przetwornik A/D 24 bity ?

Pozdrawiam,
Mariusz

Wed Jun 25, 2008 12:16 am   

Witam


No faktycznie niezły elaborat napisałeś.


Polecam zerknąć na stronę Analog Devices. O ile mnie pamięć nie myli
temat był poruszany w którymś z numerów Analog Dialogue. Oczywiście pod
kątem zastosowania elementów Analoga ale w tym przypadku to nie jest wadą.
Do zastosowań hobbystycznych jak najbardziej możesz popróbować. O ile
myślisz jednak o zastosowaniach przemysłowych, to moim zdaniem szkoda
czasu. Z moich doświadczeń z ukladami wagowymi wynika że nawet niektóre
rozwiązania fabryczne/profesjonalne miały kłopoty ze stabilnością i
zdarzało im się iść w krzaki w obliczu silniejszych zakłóceń EM.

Paweł

Wed Jun 25, 2008 12:16 am   

Witam


No faktycznie niezły elaborat napisałeś.


Polecam zerknąć na stronę Analog Devives. O ile mnie pamięć nie myli
temat był poruszany w którymś z numerów Analog Dialogue. Oczywiście pod
kątem zastosowania elementów Analoga ale w tym przypadku to nie jest wadą.
Do zastosowań hobbystycznych jak najbardziej możesz popróbować. O ile
myślisz jednak o zastosowaniach przemysłowych, to moim zdaniem szkoda
czasu. Z moich doświadczeń z ukladami wagowymi wynika że nawet niektóre
rozwiązania fabryczne/profesjonalne miały kłopoty ze stabilnością i
zdarzało im się iść w krzaki w obliczu silniejszych zakłóceń EM.

Paweł

Wed Jun 25, 2008 7:39 am   

On Tue, 24 Jun 2008 14:16:33 -0700 (PDT), marcom wrote:

Jakis pdf do tego czujnika ? Bo to pewnie caly czujnik a nie
sam tensometr.


A patrzyles na allegro ile taka waga kosztuje ?

Lazienkowe sa za smieszne pieniadze.


Byc moze. Sprawdzilbym czy R nie sa polaczone wprost z zasilaniem.
No chyba ze przez dzielnik.


To jest mostek, wiec mierzysz napiecie. Opor moze byc niemal staly.
A moze byc w srodku jakas elektronika.


Te przetworniki sa po prostu dobre i tanie [bo 1 bit].
I maja 24 bity dla wyzszych napiec, ale dokladnodnosc kroku jest wtedy
taka ze 10mV pozwala na ~15bit, a wiecej ci nie trzeba.


Masz mierzyc napiecie.


Przede wszystkim to bedzie 12 bit na zakresie ok 4V.
czyli jakis 1mV. W konkretnym typie moze da sie zejsc do 2V czy 1V ..
10mV chyba nie probowali. Trzeba by wzmacniacz dodac ...
tylko po co, skoro masz takowy w kostce 24 bit, o stosownej
dokladnosci i w dobrej cenie.

P.S. mam jakas stara lazienkowa. Zrobiona na Hcostam, odpowiednik
LM324 - czyli popularnego opampa o miernych obecnie parametrach,
z niedokladnoscia na wejsciu rzedu kilku mV. Ale tym sie nie
przejmuja, proocedura jest wlaczyc wage, poczekac az sie wyzeruje,
wejsc na wage .. przez tych kilka sekund widac stabilnosc jest dobra.

I nie ma A/D - zrobili na jednym z opampow, skonfigurowali w
integrator, czyli konwersja dual-slope.

J.

Wed Jun 25, 2008 2:23 pm   

Witam,

Jakie są wartości rezystancji pomiędzy poszczególnymi końcówkami?
Po podłączeniu 5V do podobnego tensometru i ściśnięciu ręką napięcie
na wyściu daje się zmierzyć Metexem na zakresie 200mV.
Zastanów się, czy użycie wzmacniacza instrumentalnego, lub chociaż
przyzwoitego operacyjnego (np. AD8552), nie byłoby lepszym
rozwiązaniem niż bezpośrednie podłączenie do przetwornika A/D.

Pozdrawiam,
Paweł

Wed Jun 25, 2008 9:15 pm   

On Wed, 25 Jun 2008 12:04:35 -0700 (PDT), marcom wrote:

do d* z taka dokumentacja, do d* z takim producentem :-)


Tensometr zmienia opor o grosze - tzn o ulamki procenta.
Co w praktyce znaczy ze metalowy ma opor kilkuset om i zmienia o 1
[om].

Dlatego wlasnie pracuje w mostku i mierzy sie napiecie roznicowe.



Cos tu jest nie tak.


Za taka dokladnosc to taniocha :-)

Ale to juz potrafi 30-50zl kosztowac.


Chodzi o to ze wiele przetwornikow A/D pozwala zadac napiecie
odniesienia. Uklad jest zasilany np z 5V, ale jako odniesienie
mozna dac np 4.096V, zeby miec okragly 1mV/bit, tzn na jednostke
12-bitowego przetwornika. Jesli mierzymy male napiecia, to moze miec
sens zadanie referencji nizszej, np 1,024V


Ale producenci takich klasycznych przetwornikow raczej nie probowali
podac napiecia odniesienia 10mV.


technologia ukladow scalonych zrobila postep.

P.S. TI mial kostke jak dla ciebie - 24bit AD + 8051 w jednym ..
sprawdzilbym po ile to contrans oferuje, a po ile $ TI w USA.

J.

Wed Jun 25, 2008 9:33 pm   

On 25 Cze, 15:23, Paweł Pawłowicz <pa...@wnoz.ar.wroc[kropka]pl>
wrote:

Ja nie chce wlasciwie mierzyc wagi w sposob ciagly i dokladny.
Cos wpada na wage puste (i juz wazy np. 10kg), napelnia sie i jak
bedzie wazylo 20kg ..albo 33kg..albo 38,5kg
( to juz sie programuje z pulpitu ), to zostaje odlaczone od
napelniania i tyle.
To co teraz dzialalo dobrze ( dopoki sie nie zaczelo psuc ) nie
mialo zadnego wzmacniacza.
Mialo przetwornik CS5532 i motorole MC68HC908GP32. To w zupelnosci
wystarczalo, wiec nie chce kombinowac
ze wzmacniaczem, zeby bylo "super". Ten A/D sam w sobie juz ma
regulacje wzmocnienia, chociaz ja bym z niej chyba nie korzystal, bo
cos tam sie wtedy pogarszalo..z tego co pamietam.
Co mi da taki wzmacniacz ? Wieksza skale (bo zamiast max. 10mV bede
mial np. max.10V ?). Szumy i inne znieksztalcenia sie pojawia, a jak
juz pisalem..to dzialalo ok bez zadnych dodatkow i tego bym sie chcial
trzymac.
Bardziej mnie interesuje jak wplywa zmiana napiecia zasilania ( i
referencyjnego ) na wynik i jak te zle wplywy zniwelowac...Jak, to
nawet sie domyslam i znalazlem schematy ze wzmacniaczami operacyjnymi,
ktore sledza te zmiany i wprowadzaja poprawki do wynikow. Tylko
nigdzie nie ma wzorow...

Mariusz

Wed Jun 25, 2008 9:40 pm   

On 25 Cze, 00:46, Paweł Sujkowski <pawel.sujkow...@nospam.com> wrote:

Witam.
Gdybys widzial jak zrobiona jest plytka drukowana do tego urzadzenia,
to bys sie zdziwil
To naprawde dzialalo, a raczej sie sprawdzalo.
Tylko przetwornik byl na oddzielnej ..malutkiej plytce drukowanej,
ktorej dolna czesc byla cala pokryta miedzia (masa).
Reszta elementow byle jaka, sciezki cienkie i zadnej masy dodatkowej w
postaci miedzi.
Moze dlatego to dziala, ze zasilacze sa jakies specjalne i chyba 1
sztuka kosztuje 1000 pln.

Mariusz

Wed Jun 25, 2008 10:04 pm   

Producent:
http://www.scaime.com/en/11/produit/aluminum-single-point-load-cell.html
Link do PDF-a:
http://www.pwvita.pl/TENS.pdf





parametrow...bo poki co zbil mnie z tropu opor, ktory sie ladnie
zmienial, a nie mialem danych tensometru i moze dlatego nie zauwazylem
zmian napiecia - wzialem zwykly miernik za pare zlotych.


kg).
Musze jechac i zmierzyc napiecie lepszym miernikiem.


tanie, ponad 100 zlotych za sztuke....




4,75V, ale to pewnie kwestia kabli.
W kazdym razie latwiej sie liczy dla 5V, bo wtedy bedzie dokladnie
10mV przy max. obciazeniu.
Dla 4V byloby 8mV - jaki mialbym z tego zysk ?










latwo zrobic nie da.

Mariusz

Fri Jun 27, 2008 12:48 am   

I tu chyba cos nie do konca zrozumiales. ADC ma napiecie referencyjne,
powiedzmy 4,096V i 12 bitow. Czyli mozesz mierzyc roznice 1mV, czyli
jesli twoj tensometr daje na wyjsciu 0-10mV przy zmianie 0-150kg to
mozesz co najwyzej zmierzyc to z dokladnoscia 150kg/10=15kg. 24 bitowy
ADC teoretycznie zwiekszy ci dokladosc o ile bedziesz mial stabilne
24-bity w co szczerze watpie. Niestety napiecia referencyjnego 10mV (co
pozwalaloby by ci wykorzystac pelne 12 bitow z ADC) nie podasz, bo nie
widzialem ADC, ktory by tolerowal takie Uref. Stad tez koniecznosci
wykorzystania wzmacniacza, albo naprawde wstawienie tam 24-bitowego ADC
i zadbanie, zebys mial rzeczywiscie stabilne chociaz 18 bitow.

--
Inteligentny dom - http://idom.wizzard.one.pl
Teraz takze forum dyskusyjne
Zobacz, wyslij uwagi, dolacz do projektu.

Fri Jun 27, 2008 12:12 pm   

On Wed, 25 Jun 2008 11:33:13 -0700 (PDT), marcom
<marcom@marcom.webserwer.pl> wrote:


A po co sobie komplikować życie? Do tłumienia sygnału wspólnego, a
więc właśnie zmian napięcia zasilającego mostek, służy właśnie
wzmacniacz instrumentalny.
I przy okazji: nie podniecaj się opisami typu "24 bity". Jeśli
uzyskasz efektywne 16 bitów to już będzie dużo. A wzmzcniacze w
przetwornikach mają na ogół dużo gorsze parametry niż wzmzcniacze
instrumentalne.
Nawiasem mówiąc, jeden z przedpiszców pisał o 8051 z TI z 24 bitowym
przetwornikiem. To MSC1210, korzystałem z nich, bardzo symaatyczna
zabawka.

Pozdrawiam,
Paweł

Fri Jun 27, 2008 11:43 pm   

Z tym nie byloby problemu, bo Uref moglbys sobie dowolnie zmniejszyc,
problem w tym jakie minimalne Uref akceptuje ADC, a to z pewnoscia nie
beda mV.


Ojoj, 20g rozdzielczosci?


Juz sprawdzilem, min. Uref to 1V.


Sygnal, ktory podajesz na ADC. Skoro masz 10mV, a Uref min. 1V, to
znaczy, ze wykorzystujesz tylko 1% zakresu ADC, jesli wzmocnisz sygnal
100x to wykorzystasz pelny zakres. Zakladajac, ze wzmacniacz nie
wprowadzi zadnego bledu to rozdzielczosc wzrosnie ci 100x.


Dokladnie tak.


Jesli masz rzeczywiscie uzyteczne 24 bity to po nic. Ale prosciej
wzmocnic sygnal niz zaprojektowac uklad tak, zeby mial naprawde
uzyteczne 24 bity.


Chcesz miec rozdzielczosc 20g, to znaczy, ze musisz miec rozdzielczosc
1,3mikroV. Jesli nie wzmocnisz sygnalu, to przy Uref=1V potrzebujesz 20
uzytecznych bitow. Da sie to zrobic, ale nie bedzie latwo, w dodatku to
ma dzialac w warunkach przemyslowych...
Nie jestem profesjonalista moze dlatego do tej pory udalo mi sie
wyciagnac max 15-16 uzytecznych bitow.
Wstaw porzadny wzmacniacz a zadanie stanie sie latwiejsze,
niewykluczone, ze da sie to zrobic na wbudowanym wzmacniaczu w ten ADC.

--
Inteligentny dom - http://idom.wizzard.one.pl
Teraz takze forum dyskusyjne
Zobacz, wyslij uwagi, dolacz do projektu.

Sat Jun 28, 2008 12:44 am   

On 27 Cze, 01:48, "T.M.F." <tfran...@nospam.mp.pl> wrote:

ja pytam powyzej
Mnie juz nie chodzilo o to co robi napiecie referencyjne czy
zasilajace.. ale jak to wyslac do jakiegos
komparatora czy wzmacniacza operacyjnego i dzieki temu zmniejszyc
bledy calego ukladu.


Przy uref=2,048 mam juz 500uV czyli 150kg/20=7,5kg, przy uref=1,024 to
bedzie 250uV czyli 150kg/40=3,75kg.
Moze isc tym tropem ? Ciekawe jakie robia gotowe uklady "Uref" (o
jakiej minimalnej wartosci).
Gdyby tak miec 512mV, to przy 12 bitach bedzie juz 125uV....czyli
1,875kg.
Wiem, ze licze i licze, ale to mi pomaga Tylko, ze do mojej
rozdzielczosci 20 gramow jeszcze daleko...

Myslalem, ze skoro stary uklad mial procesor zasilany z 5V, to takie
tez bedzie napiecie zasilania tensometru.
Na miejscu sie okazalo, ze tam wystepuje 4,75. Nie zmierzylem
zasilania procesora, ale sadzac po prostym PCB
zasilanie procesora i tensometru jest jednakowe - wszystko dziala na
4,75V. Jestem ciekaw czy specjalnie, czy przez spadki napiec. To bede
musial tez wyjasnic na miejscu.


kupilem na allegro - pewnie probka z AD, ale
przynajmniej nie musze kupic 2tys. sztuk w Alfine czy gdzies tam...
Bylo o nim troche napisane w sieci, wiec mysle, ze sie sprawdzi.


Ma spowodowac, ze napiecie bedzie sie zmieniac zamiast od 0 do 10mV na
przyklad od 0 do 10V ?
Wedy da sie jakies duze Uref i mozna bedzie wykorzystac z powodzeniem
przetwornik 12-bitowy ?
Te A/D tez maja wzmacniacze, chyba nawet x 128, ale po co mi to przy
24 bitach...


taki przetwornik.
Moze masz na mysli to, ze sie zastanawialem czemu nie dac 12-sto
bitowego....



Policze jak to wszystko wyglada przy 18 bitach.

Dzieki za pomoc,
Mariusz

Mon Jun 30, 2008 9:08 pm