[projet] shield arduino pour lire des capteurs de force

[jjehl]

Bonjour,

J'ai des capteurs de force qui renvoie une tension en microvolt proportionnelle à la force appliquée.

La carte arduino n'est pas assez sensible pour lire des tensions très faibles sur l'entrée analogique. Il faut donc amplifier la tension avant de relier le signal.

Je pensais utiliser un AOP en amplificateur non-inverseur pour cela. J'ai 4 capteurs de force donc 4 signaux indépendants.

Todo list :
_ Retrouver la datasheet des capteurs de force pour la mettre sur le forum
_ Choisir l'AOP
_ Faire le schéma (j'utilise circuit maker)
_ Faire les tests théoriques
_ Faire le routage du circuit
_ Faire prototyper les cartes
_ Tester les cartes

J'ai besoin d'aide (surtout pour faire un schéma qui fonctionnera bien !).

Déjà première question : est-ce que je vais m'en sortir avec un AOP pour transformer des µV en V ?
Avec un schéma de ce type :

-----

[PIXEL]

ça c'est un shéma générique d'AOP , qu'on donne en classe de maternelle.

pour passezr des µV aux volts , c'est un gain d'un million !!!
il faut passer aux amplis d'instrumentation , c'est pas anodin ! c'est même de l'analogique de compétition.
(traitement des dérives , du bruit , et autres joyeusetés)
même le bruit d'une résistance est à considérer...bref y'a du taf !!

la première info nécessaire est celle des CAPTEURS, hors de là , point de salut.

[jjehl]

Bonjour,

Merci pour votre réponse. La maternelle, c'est à peu prêt mon niveau en électronique, mais je suis motivé !
En pièce jointe la Datasheet des capteurs. Il existe une carte commerciale pour lire les capteurs, il s'agit d'un Interface capteur à base de pont Wheatstone.

En relisant la Datasheet, il semble que le gain ne soit pas si important que je le disais. Sortie de 0,8mV/V.
Ce qui fait un facteur 1000, on est toujours dans l'analogique de compétition ?

[PIXEL]

tu changes de 100 ordres de grandeurs en deux messages....

l'électronique est une science de précision...

[A voir en vidéo sur Futura]

[PIXEL]

lu...

le fabricant recommande sa carte d'interface ( 1046)

pas besoin d'aller plus loin.

ça te sortira un signal interprétable

[cubitus_54]

Bonjour,

Tu as la série des circuits INA122, INA125 qui permet assez facilement de réaliser ce que tu veux. Il ne coute que quelques euros.

[PIXEL]

monter et étalonner le tout..... bof....

[adipie]

Avec un INA125 et le schéma ci-joint, tu règles ton problème.
Entre 8 et 9 tu mets un potard de 10 K pour régler le gain

[jjehl]

Merci bien. Je vais étudier ça et je reviens vers vous. Je n'ai pas vraiment besoin d'étalonner, je ne cherche pas à avoir une valeur dans un référentiel (des grammes en l'occurrence) juste un signal interprétable. De toute façon, je pourrai faire ce que je veux au niveau logiciel car le signal est destiné à être traité sur une RaspBerry.

Et la carte 1046 ne m’intéresse pas, trop grosse, trop cher, pas assez open source et je n'ai pas besoin de la couche USB.

A bientôt.
Julien.

[jjehl]

Après quelques recherche, il semble que le CI INA125-P est largement utilisé pour amplifier le signal d'une cellule de charge. J'ai trouvé un autre schéma avec quelques différences :


Je vais faire des montages de test.

[jjehl]

Premier montage test :


Il s'agit du premier montage : pesage ruche carte fille. Et je mesure une tension nulle entre VOUT et la masse et qui ne varie pas selon le poid. Je n'ai pas mis de potentiomètre entre 8 et 9 mais selon la datasheet cela devrait faire un gain de x5. En alimentant ma cellule de charge en +5V, j'arrive à mesurer les variations de tensions au multimètre quand j'appuis dessus (quelques millivolts de plus quand j'appui) donc mon capteur fonctionne bien.

En lisant la datasheet, il y a certaine chose que je ne comprend pas :
_ Il est dit que lorsqu'on utilise une alimentation simple, c'est à dire 0V/+5V, il faut faire attention à ce que IAref (pin5) soit au moins à +1V or dans ce montage IAref et à la masse. Pour un montage de IAref à la masse, selon la datasheet il faudrait du -5V/+5V en alimentation du INA125.
_ Il n'y a aucune utilisation du VrefOut, donc pourquoi prendre un INA125 et pas un INA126 ?
_ Quel est l'intérêt de relier la pin 4 et la pin 15 vu qu'il n'y a pas d'utilisation de la partie Vref du INA125 ?

[jjehl]

Je rajoute les info. concernant le INA125 en pièce jointe et une image pour faciliter la compréhension :
ina125.jpg

[PIXEL]

donne ton shéma !

on ne va pas se fader la lecture d'une plaque d'essais

[jjehl]

Mon schéma est celui posté par Adipie, 2 posts plus haut.

[adipie]

Mon schéma est celui posté par Adipie, 2 posts plus haut.

Tu as quelle résistance entre 8 et 9 ?
Mon montage est réglé à 900 ohms

[jjehl]

J'ai essayé différentes valeurs, dont 900 ohms. Ca ne change pas la valeur en sortie => toujours 0.00V. J'ai testé qu'à l'entrée on avait bien une variation de tension en appuyant sur le capteur, pas de problème, la tension monte à 1.7 mv en entrée.

Je trouve qu'il y a beaucoup de choses pas très cohérentes entre le schéma et la datasheet (voir question plus haut). La ruche est un schéma expérimental ou quelque chose qui fonctionne ?

[adipie]

La ruche est un schéma expérimental ou quelque chose qui fonctionne ?

Ce montage fonctionne depuis plus d'un an sans le moindre problème.
Avant de faire le montage définitif, j'avais chargé le capteur progressivement avec des bouteilles d'eau de 2 litre, afin de tracer sa courbe.
Capteur -> entrée ana d'un PIC -> Rs232 -> PC
As tu vérifié le branchement du capteur (couleur des fils) ?
Attention, pour une charge zéro, le capteur sort une tension résiduelle qui varie entre les différents capteurs.
Remplace le capteur et l'ampli par un potentiomètre afin de vérifier que ton micro contrôleur fonctionne correctement.

[cubitus_54]

Salut,

Pour ce type d'ampli en mono tension, le branchement de la jauge à de l'importance.
Si la variation va dans le mauvais sens, l'indication voudrait donner des tensions négatives et reste à 0.

Essaie de permuter les deux fils de la jauge sur l'entrée de l'ampli in+ in-.

[adipie]

+5V fil rouge.
GND fil noir
V+ In fil blanc
V- In vert
Voici le CI que j'utilise:


Voir aussi le sens de la charge indiqué par une flèche sur le capteur.

[jjehl]

Merci pour le CI, il y a une différence avec le schéma sur la Pin 12 qui est à la masse sur le CI et non connectée sur le schéma.

Ensuite, pour mon capteur qui est un Phidget, V+ est le fil vert et V- le fil blanc.

Pour le montage, j'ai bien mis le +Vin sur la pin 6, connecté la broche 12, j'ai bien un gain en sortie [77mV;120mV]
Je vais faire varier la résistance pour augmenter le gain.


Et je me rend compte que mon capteur fonctionne dans les 2 sens :
_ On pousse => +3mV
_ On tire => -3mV

En fait je suis intéressé pour avoir la mesure dans les 2 sens, je voudrai passer d'un [-3mv;+3mV] à [0V,+5V], c'est possible ?

[jjehl]

Rgain calibré à 30 Ohm, je suis dans une gamme de tension compatible. [0->4.18V] Je peux même faire une légère mesure en sens inverse puisque mon capteur est à 0.6V au repos donc la plage [0->0.6] correspond à une force inversée sur le capteur.

Si j'enlève la liaison pin4-15 ça ne change rien, par contre si j'enlève la liaison Pin12 à la masse, ça ne marche plus et d'après les schéma de la Datasheet je comprend pas vraiment pourquoi ?

[adipie]

Merci pour le CI, il y a une différence avec le schéma sur la Pin 12 qui est à la masse sur le CI et non connectée sur le schéma.

Ensuite, pour mon capteur qui est un Phidget, V+ est le fil vert et V- le fil blanc.

Sorry pour l'erreur sur le schéma.
Ce capteur n'est pas prévue pour faire une mesure symétrique car l'offset n'est pas le même pour les deux sens.

[jjehl]

Bon OK, c'est bien marqué dans la Datasheet que même si Vref out n'est pas utilisé, il vaut mieux le connecter :
"It is recommended that VREFOUT be connected to one of the reference voltage pins even when the reference is not being utilized to avoid saturating the reference amplifier"

[jjehl]

Merci pour ton aide Adipie.

J'ai refait des tests avec un INA126, et je pense que je vais plutôt prendre ce CI car il est plus petit et visiblement la partie Vref présent sur le 125 n'est pas du tout indispensable vu que je dispose déjà d'une alimentation stabilisée à 5V. En plus le INA126 est moins cher et comme j'ai 4 capteurs cela me permettra de prendre uniquement 2 INA2126.

Maintenant, je veux multiplexer les sorties pour n'utiliser qu'une seule entrée analogique sur l'arduino (A0). Pour cela, j'envisage l'utilisation d'un 74HC4051. Si certains ont des remarques ou des suggestions ?