Amplificateur de Load Cell : problème de symétrie...

[Yex2]

Bonsoir à tous,

J'essaye de terminer un projet qui traine depuis longtemps. Mes neveux et niaises vont rappliquer à Noel et vont certainement demander à Tonton de jouer avec les fusées…

Voilà, il s’agit d’un capteur de force pour moteur de fusée amateur fait maison.

J’ai acheté un Load Cell sur eBAY de 30 lbs (15 kg). Son impédance d'entrée est de ± 400 Ohm et sa sortie est à ± 350 Ohm. Son alimentation est de 10 V. Il génère seulement 2 mV sur toute sa plage. Mon acquisiteur de données n’est pas assez sensible pour lire de si petite variation de voltage. J’ai donc fait un ampli différentiel de base. Son gain est d’environ 870 et il est linéaire, ce qui est parfait !

L’alimentation actuelle provient de deux piles de 9 Volts réduit à ± 5V via des régulateurs 78L05 & 79L05. Les lectures de voltage exacte son + 5.12 V et -5.05 V.

La configuration actuelle fonctionne de façon linéaire sauf que la sortie V out n’est pas à 0 V par rapport au GND lorsqu’il n’y a pas de force d’appliquée. Il y a un offset de± 2.54 V. Mon acquisiteur me permet de balancer ce offset mais honnêtement je n’aime pas ça. Et de plus j’aimerais comprendre pourquoi l’ampli n’est pas balancer, et comment faire pour ajuster cet offset sans affecter le gain ?

Merci de vos lumières,

Yex2

Voici le desing actuel :

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[Yex2]

Bonjour,

Je me permet de remonter le sujet parce que je n'ai pas eu de réponse.

Des idées quelqu'un ?

Merci,

Yex2

[DAUDET78]

J’ai donc fait un ampli différentiel de base. Son gain est d’environ 870 et il est linéaire, ce qui est parfait !

mais peu stable en température ...... Il faut utiliser un ampli d'instrumentation

L’alimentation actuelle provient de deux piles de 9 Volts réduit à ± 5V

Tu n'as besoin que d'une seule tension

sauf que la sortie V out n’est pas à 0 V par rapport au GND lorsqu’il n’y a pas de force d’appliquée. Il y a un offset de± 2.54 V.

C'est normal, un pont de Wheatstone, c'est deux diviseurs de tension

Mon acquisiteur me permet de balancer ce offset mais honnêtement je n’aime pas ça.

Et alors ? pourquoi on a inventé les amplis différentiel ?

[Yex2]

mais peu stable en température ...... Il faut utiliser un ampli d'instrumentation

Allo Daudet. As-tu des modèles d'ampli d'instrumentation stable ayant un gain d'environ 800 ? Le signal maximum de la cellule est de 2 mV sur toute sa plage. Même un gain de 800 c'est pas beaucoup mais suffisant pour mon capteur de données.

Tu n'as besoin que d'une seule tension

À date, toutes mes tentatives d'amplifier le signale en utilisant un ampli alimenté par une seule tension positive ont échoué. D'ailleur c'était le tout premier sujet que j'ai lancé ici le mois dernier mais qui est resté sans réponse. Seul les amplis avec alimentation positive/négative réussisent à amplifier le signal. Je ne sais pas pourquoi. Est-ce une particuliarité du Load Cell ?

C'est normal, un pont de Wheatstone, c'est deux diviseurs de tension Et alors ? pourquoi on a inventé les amplis différentiel ?

Selon ce que je sais, et je me trompe peut-être, un ampli différence sert à amplifier la différence entre deux signaux. Hors c'est ce que j'ai du capteur de force. 2 fils d'alimentation et 2 fils de signaux.

Voilà où je suis confus : lorsque je n’applique aucune charge, je n'ai aucun signaux aux bornes de la cellule (0 V). Alors pourquoi l’ampli différentiel me donne 2.54 V quand même ? Vs * 854 devrait donner Vo = 0 V non ?

Quelque chose m'échappe ! Qu’est-ce que je comprends pas ???

Merci,

Yex2

[A voir en vidéo sur Futura]

[Forhorse]

Comme Daudet l'a dit, il faut un ampli d'instrumentation. Tu peux essayer de t'en bricoler un avec 2 ou 3 ampli-op ou en utiliser un "integré" qui sera beaucoup plus précis. (INA125 par exemple)

[DAUDET78]

As-tu des modèles d'ampli d'instrumentation stable ayant un gain d'environ 800 ?

AD8030 AD8237

Voilà où je suis confus : lorsque je n’applique aucune charge, je n'ai aucun signaux aux bornes de la cellule (0 V). Alors pourquoi l’ampli différentiel me donne 2.54 V quand même ? Vs * 854 devrait donner Vo = 0 V non ?

Ton montage n'est pas un ampli différentiel, mais un inverseur avec 2,54V sur In+ . tu as donc Vout=In+ si ton pont est équilibré (et si l'ampliOP est parfait).

PS : R1 sert à rien ....

[Yex2]

AD8030 AD8237Ton montage n'est pas un ampli différentiel, mais un inverseur avec 2,54V sur In+ . tu as donc Vout=In+ si ton pont est équilibré (et si l'ampliOP est parfait).

PS : R1 sert à rien ....

Merci Daudet, je vais regarder pour ce CI que tu propse et revérifier mon montage actuel. Tu me donne une piste que je n'ai pas vérifier...

Oui je sais que le montage actuel n'est pas un différentiel. Mais sur wikipedia il l'appèle quand même "différentiel. [URL="http://fr.wikipedia.org/wiki/Amplificateur_diff%C3%A9rentie l#Amplificateur_diff.C3.A9rent iel"] En effet, R1dans mon montage ne sert à rien. J'ai essayer avec et sans et pas constaté de différence. C'est juste que je le voit tout le temps dans les montages proposés sur sepc sheet. Même sur Wikipedia elle s'y trouve (R2) ?

J'ai essayer des différentiels avec haute impédance mais encore une fois, ça nefonctionnait pas si j'avais une alimentation uniquement positive. Il fonctionnait seulement avec une alimentation +/-.

Voici un modèle que j'ai essayé sans succès avec une alimentation positive :



Ma question demeure. Pourquoi ?!?!?!

Merci,

Yex2

[DAUDET78]

Parce qu'il faut relier R3 à une masse virtuelle ( Valim/2) et pas au 0V
Dans ce cas Vout=Valim/2 si ton pont est équilibré .
Au fait, tu utilisais quoi comme ampliOP?

[Yex2]

Parce qu'il faut relier R3 à une masse virtuelle ( Valim/2) et pas au 0V
Dans ce cas Vout=Valim/2 si ton pont est équilibré .
Au fait, tu utilisais quoi comme ampliOP?

J'ai une cinquentaine de LM 358 qui accumule la poussière alors j'essaye de les passer...


Mais l'idée d'utiliser une seul source positive c'était justement pour ne pas avoir une masse virtuel et d'éviter d'utiliser deux piles de 9V.

Bon alord, si je comprends ce que tu me dit, en utilisant deux piles de 9V comme alimentation et en branchant la masse de l'ampli différentiel au point entre les deux piles (masse virtuelle), je devais pouvoir faire fonctionner l'ampli différentiel corectement ?

Ou bien j'utilise une seul source positive et me fait une masse virtuel avec les circuit que tu m'a donner dans un autre post...

C'est bien ça ?

Merci,

Yex2

[DAUDET78]

Ou bien j'utilise une seul source positive et me fait une masse virtuel avec les circuit que tu m'a donner dans un autre post...

Dans le cas présent, c'est encore plus simple
La R3 du bas :
- Tu la retires
- Tu mets deux résistances égales à R3 en série et placées entre le In+ de l'AOP de droite et le 0V
- Tu mets deux résistances égales à R3 en série et placées entre le In+ de l'AOP de droite et le Valim

[Tropique]

Même avec des composants idéaux employés dans un contexte optimal, tu n'arriveras pas à une sortie de zéro pour zéro force appliquée. Il y a toujours des imperfections, asymétries et offsets qui vont décaler le niveau.
Ce n'est pas une raison pour en rajouter, mais il y a des moyens simples de traiter le signal, même précisément et avec une seule alim. Aucun besoin de coûteux ampli différentiel.
Les balances low-cost à 10 euros ne font pas autre chose.
Une possibilité est d'employer une des sorties de la load-cell comme masse virtuelle. Ces montages sont généralement assez foireux, et vont la plupart du temps ruiner la précision. Leur élimination est un premier pas dans la bonne direction.
Ensuite, il faut accepter qu'il y aura un offset, qu'il soit interne ou externe.
A partir de là, on fait une procédure de tarage pour l'éliminer, à chaque mise sous tension, ou à chaque fois que c'est nécessaire.

Pour ce genre de traitement, les convertisseurs A/D à rampe sont idéaux: il y a des condensateurs, avec des switches pour les brancher où on veut au moment nécessaire, ce qui permet de compenser les offsets, etc, avec des erreurs négligeables.
Une entrée analogique de µC ne permet pas ce genre de fantaisie, et nécessite pas mal de chose en externe pour arriver au même résultat (en moins précis).

Si tu cherches dans les sujets récents, j'ai aussi donné un exemple de traitement simplifié pour ces capteurs (je ne sais plus pourquoi, pour qui, ni dans quel contexte, mais il y a peut-être des idées qui peuvent t’intéresser).

[romulus123]

Bonsoir,

Si tu cherches dans les sujets récents, j'ai aussi donné un exemple de traitement simplifié pour ces capteurs (je ne sais plus pourquoi, pour qui, ni dans quel contexte, mais il y a peut-être des idées qui peuvent t’intéresser).

Ici ==> http://forums.futura-sciences.com/el...nte-0-10v.html

[Yex2]

Dans le cas présent, c'est encore plus simple
La R3 du bas :
- Tu la retires
- Tu mets deux résistances égales à R3 en série et placées entre le In+ de l'AOP de droite et le 0V
- Tu mets deux résistances égales à R3 en série et placées entre le In+ de l'AOP de droite et le Valim

Donc tu crée une masse virtuelle avec un simple diviseur de potentiel. C'est simple, j'aime !

Comme ceci :

[Yex2]

Merci Tropique et Romulus pour ce lien. C'est exactement ce que je cherche à faire.

Je vais essayer la modif proposée par Daudet ainsi que l'ampli proposé par Tropique dans l’autre sujet. Je vous tiens au courant des résultats...

De toute, il faut pas virer fou avec la précision. Comme je dis souvent, c'est pas une fusée qu'on construit.

Ha mais que dis-je, que dis-je !?!?!! C'EST une fusée que je construis !

Yex2

[Yex2]

Question pour Tropique : dans ton post #8 du lien sur les capteurs de force, les entrées du capteur sont représentés par V1 (10) et l'alimentation du circuit par V2 (15) ?

Est-ce que je peux substitué un LM358 à la place du LTC1047 que tu proposes ? J'ai un tas de LM358 ici mais pas l'autre...

Merci,

Yex2

[Tropique]

Le capteur, c'est les 4 résistances de 350 ohm. Il est alimenté par V1, dont la stabilité va se répercuter sur le résultat. V2 c'est l'alim de l'électronique qui ne doit pas être particulièrement stable ou précise.

Un LM358 ne fonctionnera pas ici, la précision est tout à fait insuffisante. Pour constituer un ampli d'instrumentation non plus d'ailleurs. En mettant deux opérateurs d'un même boitier en entrée, ce serait peut-être jouable, mais il restera pas mal d'offset à rectifier et ça risque de ne pas être très stable.

Idéalement, pour employer des AOP de basse précision, il faudrait travailler avec des capas commutées, mais ça va vite devenir très compliqué alors qu'avec un ampli zéro-drift (il y a beaucoup de modèles), c'est un jeu d'enfant

[Yex2]

Le capteur, c'est les 4 résistances de 350 ohm. Il est alimenté par V1, dont la stabilité va se répercuter sur le résultat. V2 c'est l'alim de l'électronique qui ne doit pas être particulièrement stable ou précise.

D'accord j'ai compris maintenant. Tu l'expliquais dans ton introduction de ce mêmepost mais j'avais pas pigé...

À quoi set le pot de 470k avec la résistance de 100k que tu ajoutes entre les bornes des signaux de sortie du capteur ? Est-ce justement pour équilibrer la sortie au besoin ?

Dans le cas de mon capteur, les résistances ne sont pas égales. Les sorties sont à 350 Ohm mais l'entrée est à 400 Ohm. Ceci correspond au valeurs mesurées et également à celle donnée sur le datasheet du capteur. Quelle sont donc les valeurs exactes de chaque résistance R1,2,3,4 ? Je ne me souviens plus comment on calcule un pont de Wheatstone. Mes cours sont trop loin...

Un LM358 ne fonctionnera pas ici, la précision est tout à fait insuffisante. Pour constituer un ampli d'instrumentation non plus d'ailleurs. En mettant deux opérateurs d'un même boitier en entrée, ce serait peut-être jouable, mais il restera pas mal d'offset à rectifier et ça risque de ne pas être très stable.

Idéalement, pour employer des AOP de basse précision, il faudrait travailler avec des capas commutées, mais ça va vite devenir très compliqué alors qu'avec un ampli zéro-drift (il y a beaucoup de modèles), c'est un jeu d'enfant

Compris, je vais tenter de trouver les amplis suggérés. Mes trois sources locales habituelles en n'ont pas. Je vais essayer chez un gros revendeur américain. D'habitude ils ont tous mais leur prix ne sont pas donné...

Yex2

[Tropique]

À quoi set le pot de 470k avec la résistance de 100k que tu ajoutes entre les bornes des signaux de sortie du capteur ? Est-ce justement pour équilibrer la sortie au besoin ?

Oui

Dans le cas de mon capteur, les résistances ne sont pas égales. Les sorties sont à 350 Ohm mais l'entrée est à 400 Ohm. Ceci correspond au valeurs mesurées et également à celle donnée sur le datasheet du capteur. Quelle sont donc les valeurs exactes de chaque résistance R1,2,3,4 ? Je ne me souviens plus comment on calcule un pont de Wheatstone. Mes cours sont trop loin...

Les valeurs exactes sont sans importance: on alimente par une diagonale, et on a le signal sur l'autre

Compris, je vais tenter de trouver les amplis suggérés. Mes trois sources locales habituelles en n'ont pas. Je vais essayer chez un gros revendeur américain. D'habitude ils ont tous mais leur prix ne sont pas donné...

Il y a un choix énorme en AOP zero-drift (=chopper stabilized). Le plus ancien est le ICL7650, il doit être courant et peu cher