Wägezellen mit 3 Leiteranschluß auswerten...

P

Peter Heitzer

Guest
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.

Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?


--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
Am 24.01.22 um 11:40 schrieb Peter Heitzer:
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.

Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Hallo,

auf einem Steckbrett ist das doch schnell aufgebaut.

Allgemein würde ich für Instrumentenverstärker mit Opamps aber eher was
Besseres nehmen.

Für die gepaarten Widerstände nehme ich gerne Widerstandsarrays. Selbst
bei 2% Toleranz der Absolutwerte ist die Paarung oftmals deutlich
besser. Mit einem Mulitmeter kann man das ja leicht überprüfen.


Bernd Mayer
 
Am 24.01.2022 um 11:40 schrieb Peter Heitzer:
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.

Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Auf was beziehen sich die 1% die Widerstände? Auf die
Halbbrücke selbst, auf die Schaltung Deines Instrumentenverstärkers
oder auf Alles?

\"3 Opamps\" heißt Du möchtest diese Schaltung bauen?
<https://www.mikrocontroller.net/attachment/86479/Bridge-Amp_2.JPG>

Wie sieht die Speisung der Brücke aus?
Wenn die beiden Vin zu nahe an einer der Versorgungsspannung des
Instrumentenverstärkers liegen und eine hohe Verstärkung benötigt
wird funktioniert dieses Setup nicht weil die OPs in die Sättigung
gehen.

Mein Tip wäre dann den LT1167 zu nehmen

O.J.
 
Ole Jansen <remove.this.kaspernasebaer@gmx.de> wrote:
Am 24.01.2022 um 11:40 schrieb Peter Heitzer:
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.

Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Auf was beziehen sich die 1% die Widerstände? Auf die
Halbbrücke selbst, auf die Schaltung Deines Instrumentenverstärkers
oder auf Alles?
Auf alles. In der Halbbrücke kämen dann 1k Widerstände, da die DMS in
der Wägezelle auch 1k haben.

\"3 Opamps\" heißt Du möchtest diese Schaltung bauen?
https://www.mikrocontroller.net/attachment/86479/Bridge-Amp_2.JPG

Wie sieht die Speisung der Brücke aus?
Wenn die beiden Vin zu nahe an einer der Versorgungsspannung des
Instrumentenverstärkers liegen und eine hohe Verstärkung benötigt
wird funktioniert dieses Setup nicht weil die OPs in die Sättigung
gehen.

Die Brücke würde mit 5 V versorgt; der LM324 mit 12 V.


--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
Am 24.01.2022 um 15:59 schrieb Peter Heitzer:
Ole Jansen <remove.this.kaspernasebaer@gmx.de> wrote:
Am 24.01.2022 um 11:40 schrieb Peter Heitzer:
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.

Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Auf was beziehen sich die 1% die Widerstände? Auf die
Halbbrücke selbst, auf die Schaltung Deines Instrumentenverstärkers
oder auf Alles?
Auf alles. In der Halbbrücke kämen dann 1k Widerstände, da die DMS in
der Wägezelle auch 1k haben.

Ist der Nennkennwert der Zellen bekannt?

Ich habe hier Wiegebalken mit 40kG Nennlast, die
arbeiten zwischen 2-5 mV/V.

Die Brücke würde mit 5 V versorgt; der LM324 mit 12 V.
Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können.

Die Werte sind jetzt geraten.
Angenommen ein Balken hätte 100kg Nennlast und
als Nennkennwert 5mV/V. Bei 5V Speisespannung wäre
delta U bei 1kg Belastung 0.25mV.

Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Du müsstest einen ausreichend guten und stabilen Nullabgleich
hinbekommen (Tip mit dem Widerstandsnetzwerk!) dass Du a) die
Verstärkung Deines Instrumentenverstärkers so niedrig wählen
kannst dass Du keinen der OPs an den Poller fährst (500x?)
und b) noch genug Pegel hast um z.B. einen Komparator
anzusteuern.

O.J.
 
Ole Jansen <remove.this.kaspernasebaer@gmx.de> wrote:
Am 24.01.2022 um 15:59 schrieb Peter Heitzer:
Ole Jansen <remove.this.kaspernasebaer@gmx.de> wrote:
Am 24.01.2022 um 11:40 schrieb Peter Heitzer:
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.

Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Auf was beziehen sich die 1% die Widerstände? Auf die
Halbbrücke selbst, auf die Schaltung Deines Instrumentenverstärkers
oder auf Alles?
Auf alles. In der Halbbrücke kämen dann 1k Widerstände, da die DMS in
der Wägezelle auch 1k haben.

Ist der Nennkennwert der Zellen bekannt?

Ich habe hier Wiegebalken mit 40kG Nennlast, die
arbeiten zwischen 2-5 mV/V.

Die Brücke würde mit 5 V versorgt; der LM324 mit 12 V.
Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können.

Die Werte sind jetzt geraten.
Angenommen ein Balken hätte 100kg Nennlast und
als Nennkennwert 5mV/V. Bei 5V Speisespannung wäre
delta U bei 1kg Belastung 0.25mV.
Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Du müsstest einen ausreichend guten und stabilen Nullabgleich
hinbekommen (Tip mit dem Widerstandsnetzwerk!) dass Du a) die
Verstärkung Deines Instrumentenverstärkers so niedrig wählen
kannst dass Du keinen der OPs an den Poller fährst (500x?)
und b) noch genug Pegel hast um z.B. einen Komparator
anzusteuern.

O.J.
Bei 250 µV wird das mit einem LM324 sicher nichts. Ich werde erstmal
die Brücke aufbauen und mit meinem UT61E Multimeter die Spannung messen.
Das Multimeter dürfte dafür ausreichend genau sein.


--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
Hi Peter,
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.

Dafür gibt es handliche Makerboards mit HX-711 ADC-Chip drauf. Arduino
hat Bibliotheken dafür einfacher und wahrscheinlich auch billiger wirst
Du es in kleinen Serien nicht bekommen.
Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\" und
mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür ein
selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324 mit 1%
Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Kommt drauf an, was Du erreichen magst. Die Teile sind hinreichend
niederohmig, Du brauchst eigentlich nicht zwingend eine
Impedanzwandlerstufe davor. Andererseits sind die Waagen und
insbesondere die Störsignale nicht sooo schnell, so dass Du mit 2-OP-INA
genausogut klar kommen solltest. Solange die Widerstände von einem Gurt
kommen oder zu Fuß abgeglichen werden, braucht Dich dann nur noch der
Offset stören und selbst den kannst Du einfach wegkalibrieren.

Bleibt eben die Offsetdrift. Da wir aber nichts zu Deinen Anforderungen
wissen, ist der Rest Kaffesatzlesen.

Marte
 
Wägezellen mit jeweils drei Anschlüssen...Halbbrückenschaltung

Ich möchte nun eine solche Zelle nutzen, um zwischen \"unbelastet\"
und mit mind. 1 kg belastet unterscheiden zu können. Reicht dafür
ein selbstgebauter Instrumentenverstärker aus 3 Opamps eines LM324
mit 1% Widerständen aus oder braucht es was besseres?

Der LM324 hat typ 7, max 30µV/K Drift.
Welche Dauerspannung hält denn der DMS aus? Gepulst und höher wäre besser.
DMS Mittelspannung messen, 1kg Belasten, Spannungsdifferenz ermitteln.
Wie ist der Messwert?

Wie wäre es mit einem OP07 für 1€, der driftet 20x weniger.
Einer als Komparator geschaltet reicht zur ja/nein Erkennung.

Ein LTC1050 kostet auch nur 5€ und hat nochmal 20fach weniger Drift
(typ 10nV/K), da kämpft man dann ehr mit Thermospannungen.
 
Hi Wolfgang,

Ein LTC1050 kostet auch nur 5€ und hat nochmal 20fach weniger Drift (typ
10nV/K), da kämpft man dann ehr mit Thermospannungen.

HEy! Endlich mal wieder Thermospannungen über Temperaturgradienten von
wenigen µK!

Marte
 
Peter Heitzer <peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de> wrote:
Aus zwei defekten Personenwaagen habe ich die Wägezellen ausgebaut.
Es handelt sich um Zellen mit jeweils drei Anschlüssen.
AFAIK handelt es sich dabei um Zellen, die zwei DMS enthalten und
in Halbbrückenschaltung wie Abb. 6 auf
https://wiki.tum.de/display/zfp/DMS+und+Dehnungsmessung
betrieben werden.
Ich habe gestern abend noch schnell einen Testaufbau gemacht.
Auf einem kleinen Stück Platine habe ich eine Brücke mit der Wägezelle
und zwei 1k SMD Widerständen mit 1% gemacht. Zu einem der Widerstände habe
ich ein 1 Meg Trimmpoti parallel geschaltet und damit die Brücke auf
0 abgeglichen mithilfe meines UT61E im mV Bereich. Die DMS wurden mit
5 V versorgt. Bei Belastung mit geschätzt 20-50 N konnte ich eine
Spannungsdifferenz von etwa 100-300 µV messen.
Mit einem LM324 wird das also definitiv nichts. OP07 habe ich allerdings
auch ein paar herumliegen. Der sollte als Komparator geschaltet für eine
simple Erkennung zwischen unbelastet und belastet ausreichen.
Aus alten Akkupacks habe ich auch noch ein paar OP293 in SO8. Die dürften
sogar mit Single-supply funktionieren.

--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
Peter Heitzer wrote:
Bei Belastung mit geschätzt 20-50 N konnte ich eine
Spannungsdifferenz von etwa 100-300 µV messen.
Mit einem LM324 wird das also definitiv nichts.

Wie ist denn das Zeitverhalten Deiner angedachten Anwendung? Wenn die
Zelle lange unbelastwet und immer nur kurz belastet ist, kannst Du mit
einem langsamen Integrator auf null abgleichen. Die Offsetdrift ist dann
weg. Zehntel Millivolt sollte deutlich über dem Rauschen liegen.


--
/¯\\ No | Dipl.-Ing. F. Axel Berger Tel: +49/ 221/ 7771 8067
\\ / HTML | Roald-Amundsen-Straße 2a Fax: +49/ 221/ 7771 8069
 X in | D-50829 Köln-Ossendorf http://berger-odenthal.de
/ \\ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --
 
Am Di.,25.1.2022 um 08:04 schrieb Marte Schwarz:
Hi Wolfgang,
Ein LTC1050 kostet auch nur 5€ und hat nochmal 20fach weniger
Drift (typ 10nV/K), da kämpft man dann ehr mit Thermospannungen.
HEy! Endlich mal wieder Thermospannungen über Temperaturgradienten
von wenigen µK!
Jeder Brückenzweig hat 2x1kOhm. Bei 5V Speisung 12,5mW je Zweig. Der
aufgeklebte DMS ist gekühlt, der Referenzzweig mit 2x1kOhm nicht.
Das wegen Tracking vorgeschlagene R-Array verträgt 0,2W je R bis
150°C, folglich 130K/200mW also 4K/6,25mW.
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=B400%2FSIL-Netzwerke%23YAG.pdf

Ich fürchte, der Unterschied ist somit mehr wie wenige µK.

Da das Array Dickschicht ist, ist das Tracking nur mit TK50 angegeben.
Ich empfehle den Referenzzweig aus vier MPR 2,00k von Reichelt (20ct)
aufzubauen. Die haben absolut TK25 und aus einer Charge kann man auf
ein deutlich besseres Tracking hoffen. Bei vier Stück bleibt die
Erwärmung zudem unter 1K (130K/600mW...0,65K/3mW).
 
On 1/25/22 12:46 PM, Wolfgang Martens wrote:

Jeder Brückenzweig hat 2x1kOhm. Bei 5V Speisung 12,5mW je Zweig. Der
aufgeklebte DMS ist gekühlt, der Referenzzweig mit 2x1kOhm nicht.
Das wegen Tracking vorgeschlagene R-Array verträgt 0,2W je R bis 150°C,
folglich 130K/200mW also 4K/6,25mW.

Es sind doch mehrere Module vorhanden, von denen eines als Referenzzweig
verwendet werden kann. Mit gleichem Offset und Temperaturkoeffizienten,
und bei geeigneter Montage mit ziemlich gleicher Temperatur.

DoDi
 
Axel Berger <Spam@berger-odenthal.de> wrote:
Peter Heitzer wrote:
Bei Belastung mit geschätzt 20-50 N konnte ich eine
Spannungsdifferenz von etwa 100-300 µV messen.
Mit einem LM324 wird das also definitiv nichts.

Wie ist denn das Zeitverhalten Deiner angedachten Anwendung? Wenn die
Zelle lange unbelastwet und immer nur kurz belastet ist, kannst Du mit
einem langsamen Integrator auf null abgleichen. Die Offsetdrift ist dann
weg. Zehntel Millivolt sollte deutlich über dem Rauschen liegen.
Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht, aber vermutlich wird es in
Richtung Fußtaster gehen, also eher kurze Belastung.


--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
On 1/25/22 1:28 PM, Peter Heitzer wrote:

Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht, aber vermutlich wird es in
Richtung Fußtaster gehen, also eher kurze Belastung.

Dann empfiehlt sich doch AC (kapazitive) Ankopplung, unter Wegfall aller
Temperaturabhängigkeiten, Drifts und Offsets.

DoDi
 
Peter Heitzer wrote:
Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht, aber vermutlich wird es in
Richtung Fußtaster gehen, also eher kurze Belastung.

Auch wenn er für Dich umsonst vom Laster gefallen ist, halte ich einen
hochlinearen Analoggeber für ein reines ein/aus Signal für keine ideale
Lösung.


--
/¯\\ No | Dipl.-Ing. F. Axel Berger Tel: +49/ 221/ 7771 8067
\\ / HTML | Roald-Amundsen-Straße 2a Fax: +49/ 221/ 7771 8069
 X in | D-50829 Köln-Ossendorf http://berger-odenthal.de
/ \\ Mail | -- No unannounced, large, binary attachments, please! --
 
Am Di.,25.1.2022 um 13:28 schrieb Peter Heitzer:
Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht, aber vermutlich wird
es in Richtung Fußtaster gehen, also eher kurze Belastung.

Und der ganze Aufwand für Elektronik, Versorgung und Mechanik rentiert
sich im Vergleich zu einem 23€ Fußschalter?
https://www.reichelt.de/fussschalter-6-2-5-a-250v-tastend-wechsler-mar-2410-0401-p108214.html
 
On Tue, 25 Jan 2022 23:42:19 +0100, Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de>
wrote:

Am Di.,25.1.2022 um 13:28 schrieb Peter Heitzer:
Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht, aber vermutlich wird
es in Richtung Fußtaster gehen, also eher kurze Belastung.

Und der ganze Aufwand für Elektronik, Versorgung und Mechanik rentiert
sich im Vergleich zu einem 23€ Fußschalter?
https://www.reichelt.de/fussschalter-6-2-5-a-250v-tastend-wechsler-mar-2410-0401-p108214.html

Erstmal \"pfft dasgehtauchbilliger\"

https://www.pollin.de/p/fusstaster-pfs-135a-10-a-250-v-420705

aber \"Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht\" hört sich für mich nach Sport
und Fingerübung an. E-Schrott aufschrauben, Bastelkiste auf und los, mal
schauen. (Mach ich inzwischen viel zu wenig...)


Thomas Prufer
 
Thomas Prufer <prufer.public@mnet-online.de.invalid> wrote:
On Tue, 25 Jan 2022 23:42:19 +0100, Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de
wrote:

Am Di.,25.1.2022 um 13:28 schrieb Peter Heitzer:
Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht, aber vermutlich wird
es in Richtung Fußtaster gehen, also eher kurze Belastung.

Und der ganze Aufwand für Elektronik, Versorgung und Mechanik rentiert
sich im Vergleich zu einem 23€ Fußschalter?
https://www.reichelt.de/fussschalter-6-2-5-a-250v-tastend-wechsler-mar-2410-0401-p108214.html

Erstmal \"pfft dasgehtauchbilliger\"

https://www.pollin.de/p/fusstaster-pfs-135a-10-a-250-v-420705

aber \"Eine konkrete Anwendung habe ich noch nicht\" hört sich für mich nach Sport
und Fingerübung an. E-Schrott aufschrauben, Bastelkiste auf und los, mal
schauen. (Mach ich inzwischen viel zu wenig...)
Du hast es erfasst. Bzgl. Fußtaster: Ein schnöder ein/aus soll es nicht werden;
ich dachte schon an etwas dynamisches, z.B. ein Fußbetriebenes Drumpad.
Aber dafür muss ich erstmal Erfahrungen mit dem Zeug sammeln.


--
Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de
 
Hi Peter,
> Bei Belastung mit geschätzt 20-50 N

Was heißt geschätzt?

Aus alten Akkupacks habe ich auch noch ein paar OP293 in SO8. Die dürften
sogar mit Single-supply funktionieren.

Was willst Du hier mit Single-Supply? Dein Arbeitspunkt liegt ziemlich
gut in der Mitte der Versorgungsspannung. Wenn Du also keine Ausschläge
bis an die Rails brauchst, kann Dir das völlig egal sein, egal wohin Du
Dein Bezugspotential legst.

Marte
 

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