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Choix ampli d'instrumentation



  1. #1
    Thoms08

    Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour,

    Dans la réalisation d’un montage affichant via un bargraphe le niveau de luminosité capté par une LDR, je dois utiliser un ampli d’instrumentation (à la sortie de la LDR, cfr circuit annexé, désolé pour la qualité).
    Je pense choisir une photorésistance LDR04 (75...300 Ω à 10 MΩ suivant la luminosité). Quel ampli d’instrumentation conviendrait ? D’avance merci

    Thom

    -----

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  3. #2
    PIXEL

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    pas besoin d'ampli d'instrumentation derrière une LDR !!

    un honnête AOP de base suffit largement

  4. #3
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    L’utilisation de l’ampli d’instrumentation est imposée par le prof… si après les tests je vois que ça n’apporte rien, je le préciserai dans mon rapport.

  5. #4
    PIXEL

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    ah bon , alors prend un "pas cher"

    plus généralement , un ampli d'instrumentation est utile quand tu taquines le microvolt.

    en OPTO , l'usage d'une photodiode par exemple.

    mais avec une LDR...
    Dernière modification par PIXEL ; 02/12/2014 à 15h44.

  6. #5
    remy01

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour,
    voir peut-être les INA 118, INA 128 ..... ils ne sont pas trop chers !
    A+ ....Rémy.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour,

    Quelques exemples en plus de ceux déjà proposés :
    http://www.ti.com/lsds/ti/amplifiers...-products.page
    http://para.maximintegrated.com/search.mvp?fam=di_amp
    http://www.linear.com/parametric/ins...ion_amplifiers
    http://www.analog.com/en/specialty-a...cts/index.html
    ...

    et chez un revendeur ayant un moteur de recherche bien fourni : http://fr.farnell.com/instrumentation

    Mais ta prof ne veut-elle pas que tu réalises toi même l'ampli à partir de 3 AOP quelconques ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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  10. #7
    Montd'est

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message

    Mais ta prof ne veut-elle pas que tu réalises toi même l'ampli à partir de 3 AOP quelconques ?
    Ce serait un peu surprenant au vue de la performance revue à la baisse...

  11. #8
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonsoir,
    Citation Envoyé par Montd'est Voir le message
    Ce serait un peu surprenant au vue de la performance revue à la baisse...
    C'est une prof : le but est d'apprendre.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  12. #9
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour, merci pour vos réponses. En fait ma prof m’a demandé de prendre un ampli d’instrumentation tout fait pour le montage (+ pour les tests avec oscilloscope) mais je fais l’analyse détaillée dans mon rapport et sur Orcad pour la simulation théorique.
    J’ai reproduis l’amplificateur INA217 (trouvé sur Farwell à 3,8€, datasheet : http://www.farnell.com/datasheets/1836473.pdf ) sur Orcad avec 3 amplis quelconques, j’ai pris une LDR04 (75...300 Ω à 10 MΩ). Voici ci-joints mon circuit + la simulation. En espérant ne pas m’être planté, c’est ma première utilisation de ce logiciel. On voit bien une amplification mais la tension de sortie ne correspond pas à celle de la formule de l’ampli d’instrumentation : Vs = (1+2*(R/R_gain))*deltaV , c’est normal ?

    Circuit ampli inst.PNG
    Simulation ampli inst.PNG

  13. #10
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour,

    Ton ampli sature : alimenté par 15V et chargé par 1kOhm, le LM324 ne peut pas donner plus de 12V.
    Il faut diminuer le gain ou la tension d'entrée ou accroître la tension de sortie.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  14. #11
    PIXEL

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    d'autre part , le montage de l'entrée impose un mode commun insupportable pour un AI

  15. #12
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Mince oui, en effet les ampli saturent, merci.
    Donc il faudrait que je réduise suffisamment la différence de potentiel aux bornes de l’ampli d’instrumentation et que les deux tensions ne soient pas trop élevées pour réduire la tension de mode commun. Cependant, je ne vois pas comment réduire cette variation de potentiel. J'ai fait un pont diviseur de tension pour la borne du dessus mais comment gérer la variation de tension générée par ma LDR (300 à 10M ohms)?
    PS : Je suis passé chez Gotronic et j’ai acheté un LM324N (quadruple ampli op, datasheet) vraiment pas cher à la place d’un AI car ils n’en avaient pas. Je vais donc finalement essayer de faire un ampli d’instrumentation « maison » avec cet ensemble. Le vendeur m’a par contre dit que ça s'avérait compliqué

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  17. #13
    Montd'est

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Citation Envoyé par Thoms08 Voir le message
    je ne vois pas comment réduire cette variation de potentiel ................... mais comment gérer la variation de tension générée par ma LDR (300 à 10M ohms)
    En ajoutant des résistances "tampon" calculées intelligemment autour de la LDR plutôt que de "l'alimenter" simplement avec une unique résistance en série.

  18. #14
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour,
    [QUOTE=Thoms08;5043063]Donc il faudrait que je réduise suffisamment la différence de potentiel aux bornes de l’ampli d’instrumentation et que les deux tensions ne soient pas trop élevées pour réduire la tension de mode commun. Cependant, je ne vois pas comment réduire cette variation de potentiel. J'ai fait un pont diviseur de tension pour la borne du dessus mais comment gérer la variation de tension générée par ma LDR (300 à 10M ohms)?[quote]

    J'imagine que tu ne t'intéresses pas à toute la gamme de variation de résistance, mais qu'à une partie. C'est à partir de ces valeurs que tu dois déterminer la résistance R68 (ou équivalent) de ton schéma du post 68.
    Exemple : si tu t'intéresses principalement aux luminosités donnant une résistance de l'ordre du kOhm, tu prendras une R68~1kOhm, de manière à avoir le maximum de variation de tension en sortie (je te laisse écrire la démonstration ).

    Tu peux voir ton montage comme deux amplificateurs en série, dont le gain global est le produit des gain des amplis. Le premier est celui qui prend la lumière et sort une tension au milieu du pont diviseur, le second est composé de l'AI. Tu as un gain max, fixé par les tensions de saturation de l'AI. Ce gain peut-être réparti comme tu veux entre le premier et le 2e étage. Or, sans contrainte additionnelle, il est optimal de mettre autant de gain que possible sur le premier étage. Pour éviter la saturation de l'AI, il ne faut donc pas modifier R68, mais diminuer le gain de l'AI.

    Ton pont diviseur sort une tension à mesurer entre Vcc et un truc compris (en fonction de la luminosité) entre 0 et Vcc. Il suffit d'échanger la LDR et R68 pour devoir mesurer une tension entre 0 et un truc compris entre 0 et Vcc.

    Tu pourras ensuite t'interroger quant à la pertinence de l'alimentation symétrique.

    Je suis passé chez Gotronic et j’ai acheté un LM324N (quadruple ampli op, datasheet) vraiment pas cher à la place d’un AI car ils n’en avaient pas. Je vais donc finalement essayer de faire un ampli d’instrumentation « maison » avec cet ensemble. Le vendeur m’a par contre dit que ça s'avérait compliqué
    Ca demande des composants ayant des valeurs "identiques", ce qui peut être approché en choisissant bien ses résistances ou en les accompagnant de potentiomètres.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  19. #15
    Zenertransil

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Ca demande des composants ayant des valeurs "identiques", ce qui peut être approché en choisissant bien ses résistances ou en les accompagnant de potentiomètres.
    Soit dit en passant, il existe aussi des réseaux de résistances appariées, comme ça : http://www.linear.com/product/LT5400
    Choisis un travail que tu aimes, et tu n'auras pas à travailler un seul jour de ta vie

  20. #16
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour, merci pour vos réponses. J’ai fait quelques recherches sur les ponts diviseur, ça m’a permis de modifier mon circuit (Figure 1) de sorte à réduire la différence de potentiel à amplifier + la tension en mode commun. Ainsi j’obtiens pour R_LDR = 300 ohms (éclairée par une lampe de poche) une tension de sortie de +25mV (Figure 2) et pour R_LDR = 1000000 (couverte d’un drap) une tension de sortie de +6,2V (Figure 3). Je n’ai pas réduit le gain du 3ème ampli dans ce cas-ci (gain de l’ensemble = 3). Je travaille avec la gamme de variation de la LDR presque complète (vérifié avec multimètre).
    Les tensions de mes entrées sont négatives, est-ce que cela peut poser problème? Ce montage est-il réalisable sur plaque de test et quel est le risque de faire claquer mes amplis ?
    @Antoane : ça m’intéresse l’alimentation symétrique car je ne comprends pas l’intérêt de cette méthode, et est-ce compatible avec mon système de LM324? Je ne maîtrise pas encore trop bien les différents systèmes/méthodes d'alimentation

    Amicalement

    Figure 1.PNG
    Figure 2.PNG
    Figure 3.PNG

  21. #17
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour,
    Tant que les tension d'entrées des AOP sont dans entre leurs tensions d'alimentation, il n'y a pas de risque pour les composants.
    Il peut y avoir dysfonctionnement si un AOP essaye de sortir une tension située en dehors de sa plage d'alimentation. Pour déterminer si c'est le cas avec ton montage, il faut exprimer la tension de sortie de chaque AOP en supposant qu'elle peut prendre n'importe quelle valeur (positive ou négative), puis voir si elle peut sortir des rails d'alimentation. Tu détermines ainsi (et considérant mon 1er point) si tu peux alimenter le circuit en asymétrique.

    http://forums.futura-sciences.com/at...n-figure-1.png
    est très étrange... pourquoi tout ce fatras de résistances ? La plage d'entrée du LM324 s'étend jusqu'à son rail d'alimentation négatif (cf la datasheet), sers-toi-s-en !
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  22. #18
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Ce système de résistance me permet d’étalonner ma LDR, ainsi ma tension de sortie varie de 0 (éclairée) à 6V (sombre). J’ai réduis mes tensions d’entrée avec mon fatras de résistances (j’ai pris ce que j’avais sous la main) car un commentaire précédent m’a inquiété concernant la tension en mode commun insupportable pour un AI.

    Aussi je compte utiliser un circuit intégré à la sortie de l’AI pour contrôler mon bargraphe, il demande un signal de 0-5V.

    J’ai suivi votre conseil en utilisant un peu plus la plage d’entrée négative du LM324 tout en évitant la saturation. Voici mon circuit et la variation de tension de sortie (courbe bleue) suivant R_LDR

    PS : J’ai changé les valeur des résistances de l’AI car j’ai obtenu par un ami un ampli d’instrumentation tout fait AD620

    Figure 1.PNG
    Figure 2.jpg

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  24. #19
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonsoir,

    J’ai réalisé mon circuit sur plaquette test et ça marche, merci pour le coup de pouce. J'ai néanmoins quelques interrogations :

    - tout d’abord, je me demande vraiment ce qu’apporte l’ampli AD620 dans mon dispositif. Y a-t-il un plus à l’utiliser dans mon cas à la place d’un ampli op classique ? par ex pour la réduction du bruit ? Je n’exploite d’ailleurs pas son gain important.
    - aussi, lorsque la résistance de ma LDR est basse j’ai souvent un peu de négatif en sortie de l’AI (pas loin de 0), c’est dû au manque de précision de mes sources et des résistances ? J’ai mis une résistance de 10k en série avec pour compenser.
    - j’ai voulu tester un truc ce matin : brancher un second bargraphe et son contrôleur (LM3914) en cascade avec le premier suivant un schéma dans la datasheet du LM3914, ben j’ai cramé ou très affaiblie la plupart des leds de mon premier bargraphe… heu, qu’est-ce qui s’est passé ?
    - dans ma simulation pspice je remplace mon bargraphe par un comparateur et une led, voici le graphe de ma simulation (Figure 2). Je ne comprends pas pourquoi la sortie du comparateur n’est pas à zéro quand la tension à sa borne + est inférieure à la tension de référence en entrée - .

    Merci d’avance pour votre aide, j'en ai presque le sommeil troublé pour le moment

    Thom

    Figure 1.PNG
    Figure 2.jpg

  25. #20
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonsoir,
    Citation Envoyé par Thoms08 Voir le message
    - tout d’abord, je me demande vraiment ce qu’apporte l’ampli AD620 dans mon dispositif. Y a-t-il un plus à l’utiliser dans mon cas à la place d’un ampli op classique ? par ex pour la réduction du bruit ? Je n’exploite d’ailleurs pas son gain important.
    Ici, pas grand chose... Comme on l'a dit au début de la discussion
    L'ampli d'instrumentation à plusieurs avantages, dont tu ne te serts pas vraiment. La mesure différentielle est peut-être utile si la sonde est placée loin de l'ampli.
    - j’ai voulu tester un truc ce matin : brancher un second bargraphe et son contrôleur (LM3914) en cascade avec le premier suivant un schéma dans la datasheet du LM3914, ben j’ai cramé ou très affaiblie la plupart des leds de mon premier bargraphe… heu, qu’est-ce qui s’est passé ?
    Schéma ?
    Une led abîmée, c'est généralement une led morte ou qui semble en bonne santé. donc
    - dans ma simulation pspice je remplace mon bargraphe par un comparateur et une led, voici le graphe de ma simulation (Figure 2). Je ne comprends pas pourquoi la sortie du comparateur n’est pas à zéro quand la tension à sa borne + est inférieure à la tension de référence en entrée - .
    Référence du comparateur ?
    Ton câblage de la led est mauvais : il y a plusieurs techniques mais le plus classique consiste à mettre la led en série avec la résistance entre la sortie du comparateur et le Vcc.
    Dernière modification par Antoane ; 14/12/2014 à 18h38.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  26. #21
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Pour le bargraphe foireux, j'ai tenté de faire le circuit sur la figure ci-dessous
    J'avais branché le signal de sortie de l'ad620 au deux lm3914, j'avais fixé la référence basse du deuxième à la référence haute du premier, et branché la pin "mode" comme dans le schéma.
    Via cette entrée mode, suivant son alimentation ou pas, je pouvais switcher entre le dot mode (une barre) et le bar mode (les leds restent allumées). Maintenant je ne sais plus me mettre en bar mode et mes LEDs sont faiblardes voir ne marchent plus.

    Pour le comparateur, c'est uniquement pour une simulation, je ne l'utilise pas sur la plaquette. J'ai donc pris le premier venu, un LM324
    J'ai modifié le câblage de ma led mais ça ne résout pas le problème

    Figure 1.PNG

  27. #22
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonjour,

    http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3914.pdf le schéma complet est donné en page 18. C'est un circuit éprouvé, s'il ne fonctionne pas, c'est que tu as fait une erreur ou utilises des composants défaillants.

    Aucun composant ne peux sortir exactement 0V ou Vcc s'il est est alimenté sous 0/Vcc et débite du courant. Le LM324, par exemple sortira ~300mV et Vcc-2V en usage normal. Note que Vcc-2V, c'est suffisant pour faire légèrement briller une led reliée au Vcc, il convient dans ce cas de câbler la led et sa résistance entre la sortie du LM324 et la masse.
    Dernière modification par Antoane ; 15/12/2014 à 08h22.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  28. #23
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Aucun composant ne peux sortir exactement 0V ou Vcc s'il est est alimenté sous 0/Vcc et débite du courant. Le LM324, par exemple sortira ~300mV et Vcc-2V en usage normal. Note que Vcc-2V, c'est suffisant pour faire légèrement briller une led reliée au Vcc, il convient dans ce cas de câbler la led et sa résistance entre la sortie du LM324 et la masse.
    Yep, ça marche! Merci pour l'info, c'est plus clair dans ma tête.
    Pour le bargraphe, j'ai probablement fait une erreur dans mon câblage, dommage que je ne la trouve pas (j'ai décâblé aussitôt après). Je pense que ça se situe au niveau du branchement des pin "mode" car quand j'ai essayé pour la première fois en cascade, ça marchait mais c'était mi-ponctuel mi-bargraphe et de pire en pire...

    Concernant mon problème de petite tension négative en sortie de mon ampli, ça vient d'où? c'est un peu emmerdant car la référence basse de mon bargraphe est à 0V, et ajouter une résistance en série avec la LDR c'est un peu bourrin.
    Je viens de voir dans un livre que je pouvais monter ma LDR dans un pont de Wheatstone, je pense que ça me permettrait de mieux exploiter mon AI et je pourrais travailler avec des variations de luminosité plus importantes. Qu'en penses-tu?

  29. #24
    Antoane

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Bonsoir,
    le pont de Wheatstone est utile lorsque tu veux étudier des petites variations de résistances autour d'un point donné. Par exemple si tu as une jauge de contrainte qui fait 980Ohm lorsqu'elle est au repos et 992Ohm lorsqu'elle est comprimée.
    Tu n'es pas dans cette situation.

    C'est cependant un peu ce que tu as fais ici : http://forums.futura-sciences.com/at...n-figure-1.png
    Il suffit de réarranger le placement des composants sur la feuille pour s'en persuader, mais electriquement, c'est le cas.

    - aussi, lorsque la résistance de ma LDR est basse j’ai souvent un peu de négatif en sortie de l’AI (pas loin de 0), c’est dû au manque de précision de mes sources et des résistances ? J’ai mis une résistance de 10k en série avec pour compenser.
    Avec l'AI intégré : ça peut être du au fait que le AD620 http://www.analog.com/static/importe...eets/AD620.pdf n'est pas prévu pour fonctionner près de ses tensions d'alimentations
    Avec l'AI composé des 3 AOP distincts et de résistances discretes : ça vient très probablement de résistance non exactement identiques.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  30. Publicité
  31. #25
    Thoms08

    Re : Choix ampli d'instrumentation

    Ok, je viens de tester le pont de Wheastone avec mon circuit sur PSPICE. A plus de 20kohm de ma LDR, la différence de potentiel aux entrées de l’ampli reste constante à 2,2V.
    Si le problème des tensions négatives vient de mes tensions d’entrée trop hautes, une solution est de peut-être utiliser une source différente en plus, plus basse. Par exemple une pile de 9V et j’alimente l’AD620 avec le +15/-15 du générateur de l’école.

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