ungelöst LTSPice Opamp wheatstone Brücke :-/

[Meins321]

Hallo!

Ich würde gerne mit LTSpice eine Schaltung Simulieren die eine Gleichspannung verstärkt, diese kommt aus einer Wheatstone Brücke und ist sehr klein :-/

Ziel: 1mV auf 20-30mV
Versorgungsspannung 5V (+/-5V nur im Notfall)

Laut meiner Recherche braucht man: 2x Impedanzwandler + Differenzverstärkerschaltung um die BRücke nicht zu belasten


Ich habe hier hier eine Schaltung mit Erklärung gefunden:

https://www.electronics-tutorials.ws/de/operationsverstarker/differenzverstaerker.html

Zusammen mit Wikipedia:https://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverst%C3%A4rker

Und ich wollte diese auf meine Bedürfnisse anpassen...


Reicht es in LTSPICE die Brücke als 1mV oder 5mV Quelle darzustellen?

Gibt es Erfahrungswerte für bestimme Widerstände die gut sind? Also setze R4 auf 10K Ohm und dann rechne den Rest?

Ich würde mich freuen wenn einer der Profis mir etwas hilft dann kann ich meine Wheatstonebrücke testen und bespielen

Gruß Max

 

[spicer]

Habe Dir im Anhang den Scan meiner OP-Schulungsunterlagen über nichtinvertierende Verstärker.
Wenn ich das richtig sehe, sind in Deiner Schaltung die Eingangsstufen nichtinvertierende Verstärker.
Wie Du siehst, arbeiten die da mit 10k (R2) und 1k (R1) Widerständen.
Beim Differenz-Verstärker (siehe zweiter Anhang) würde ich mal mit den gleichen Werten versuchen/simulieren.
Meiner Meinung nach sollte eine Spannungsquelle 1mV-5mV an V1/V2 in LTspice völlig ok sein. Kannst ja dann mal den Strom durch diese Spannungsquelle anschauen, damit Du Dir ein Bild machen kannst, wie gross der Messfehler sein wird.

Ich hoffe, das hilft Dir weiter. Sonst einfach nachhacken

PS:
Willkommen hier an Board.

 

[spicer]

Ist die Eingangsimpedanz meiner einfachen Schaltung zu klein?
Sonst kann man alle Widerstandswerte noch verdoppeln.
Falls das immer noch nicht reicht, musste man dann doch zwei Impedanzwandler (Spannungsfolger) einbauen.


Nachtrag: Der ADA-4528-1 ist besser geeignet.

 

[Meins321]

Oha danke für die schnelle Hilfe

Die Brücke hat 300Ohm bis 500Ohm das schon echt wenig oder? Multimeter/OSzi habe Giga Mega Ohm

Ja das war der Grund für den ADA-4528-1 habe nix besseres gefunden


Danke für die ganzen Infos, das Forum ist echt schick schön helles Design usw.!

Ich muss das erstmal alles lesen, aber die Eingangs Impedanz ist wohl sehr wichtig weil meine Wheatstone Brück so gut wie kein Strom abgibt denn zumindest leuchte da keine LED dran bei 5V versorgung

Sind die Impedanzwandler (Spannungsfolger) immer mit Widerstand auszulegen? Ich meine ich habe da mal was mit nur Verdrahten gesehen, das sieht dann nicht so aus wie der "Buffer"..

Also ich würde deine Schaltung als Vorlage nehmen und den OP Tauschen.

 

[spicer]

Nö. Impedanzwandler geht ohne R. Nur vom OP-Ausgang eine Leitung an OP-
Eingang ist sinngemäss OP+.

 

[Meins321]

Jup dann papp ich das mal Testhalber davor

Also Draft6.asc ist nur mal der Wechsel auf anderen OP

geht soweit LTSpice kennt anscheinend kein +/- Spannung bei der Probe das aber ok soweit

Warum dauert die Simulation bei Draft7.asc so lange, ist das "wiederverwenden" des gleichen Verstärkerbaustein ein Problem?

Das PULSE ist eine Lt Anweisung die zur Quelle gehört, kann man auch nur von 0 bis 1mV in 0,1 Schritten hochzählen?

Traue mich das garnicht wegen Rechenleistung/Zeit


Das Programm lädt sowas zum Spielen ein

Ich muss erstmal den Text Drucken und lesen bin garnicht soo schnell

 

[spicer]

tip: Kannst "mark reference" beim einen pol des Wheatstone setzen. dann siehst gleich direkt die spannung dazwischen.
- Für korrekte Funktion gilt: R4/R3=R1/R2
- schau mal https://www.mikrocontroller.net/topic/308074 der beitrag von Gregor B. etwas unterhalb der mitte. PWL


"Warum dauert die Simulation bei Draft7.asc so lange, ist das "wiederverwenden" des gleichen Verstärkerbaustein ein Problem?"
eigentlich nicht. muss deine draft7.asc haben. werde das dann mal selber simulieren.

 

[Meins321]

Jup habe da einen Widerstand vertauscht :-/

Ich hab mal den Pfad gelb gemacht, da muss ich mir den Strom anschauen

Also es liegt nicht am Model denn schaltung Kopieren geht, sondern an meiner Verschaltung

Siehe Draft6_DualModel.asc

Mit dem Move Befehl anklick direkt "STRG"+"C" dann kann man einen Kasten zum kopieren ziehen einfach Genial!!

Zu der Directive .tran habe ich hier noch was gefunden:
http://electronicsbeliever.com/how-to-sweep-voltage-in-ltspice/

das könnte ich auch benutzen

 

[spicer]

ich muss zugeben, dass ich immer die transienten analyse verwende, da dies mein spatzenhirn noch einigermassen begreifft

 

[Meins321]

Eine Idee warum die Simulation zuvor nicht funktioniert hatte?

Ich habe gerad nochmal laufen gelassen (Draft7.asc) und mit ESC abgebrochen, bekomme folgende Meldung wie im Anhang :-/


Also beide OP in einer Simulation funktionieren Top wenn nicht miteinander verbunden :-/

Warum nicht zusammen weiß ich nicht



Ich habe gerade das hier gefunden:
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN-1114.pdf?doc=ADA4528-1_4528-2.pdf

Gibt es einen Grund warum man auf Seite 7 nicht drei gleiche OP Amps vorschlägt? Warum wird der AD8538 als Verstärker vorgeschlagen?

Wird die Verstärkung irgendwo begrenz also ein Bmax oder Amax habe ich nicht gefunden

 

[spicer]

Die sagen nur, dass für Anwendungen mit sehr kleinen Spannungen (und tiefer Frequenz) der AD8538/8628 geeigneter wäre.
Die Simulation geht ins Nirvana, weil sie bei der Wheatstone Quelle keine Masse findet.
Wenn Masse an Wheatstone-Minus hängst, läuft sie sauber durch.
Der genaue Grund weiss ich auch nicht. Da wären unsere Profis gefragt.


Darf ich fragen, was Du mit dieser Messbrücke messen willst? Etwa ein PTC-Widerstand?




Hab da schnell mal eine Wheatstone Brücke mit einfachem Differenzverstärker gebaut.

 

[Meins321]

Also meine Messbrück wollte ich zum Gewicht erfassen verwenden...

Dehnungsmessstreifen auf Metallbalken kleben Gewicht drauf und Signal verstärken
Leider Rauscht mein Scope -2mV bis 11mV im unteren Messbereich, also Signal anheben.

Streifen haben 350Ohm damit ist der Ausgangswiderstand 300-500Ohm ungefähr von der Wheatstonebrücke.

5V an der Brücke "sollten" Ua=0,3mV am Ausgang der Brücke sein von da aus muss ich höher also auf 15mV+ rauf gehen, aus dem Rauschen raus...

Wenn man verbiegt kriegt man ca 8mV, nur bei 5mV sollte schluss sein.

Also
0mV in 15mV
5mV in 75mV

A = 15 Fache verstärkung

Die Impedanzwandlung habe ich mir nur überlegt damit der Op nicht das Signal "belastet"

 

[Meins321]

Also was ich noch gefunden habe:

Der INA126A hat genau die Interne Schaltung we auf dem Bild am Anfang vom Thread!
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina126.pdf

Entwicklung und Charakterisierung dehnungsbasierter
Kraft- und Momentensensoren für medizinische
Anwendungen

Auszug als PDf im Anhang...


FRAGE: Wie schlägt sich der INA126E als WheatstoneBrücken Verstärker?

Ich würde das sonst in LT Spice nachbauen und hier einstellen...LEIDER geht der doofe Import nicht grrrr

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Import:
.LIB in den Sub Ordner
Öffnen mit LT Spice ("Alle Datein" Anzeigen)
die .subckt Text markieren und Create Symbol

Schon Steht der INA126 Block zur verfügung

 

[Meins321]

So ich war gerade in meinem Bastel Keller

Folgendes habe ich in meiner weißheit schon auf Lager:
3xADA4528-2ARMZ
3xADA4528-1ARMZ

Die kriege ich mit meiner Lötnadel auch auf eine Adapter Platine

Was ich kurzfristig Kaufen/Leihen kann:
INA 126 E
INA 126 PA
AD 8538 ARZ
AD 8628 ARZ
REF195GPZ 5V Ref DIP gehäuse yay
REF 195 GSZ 5V Referenz gibt es direkt zu kaufen (Conrad/Reichelt)
AD8571ARZ

10Tage Lieferzeit zu mir :-/
AD8538ARZ
OPA743UA
INA126E/250



Macht es sinn die Schaltung für Verstärkung 15 Auszulegen und einfach mal Löten und Testen? (Ohne Impedanzwandler)

Frequenzen von bis zu 10kHz würde ich ja schon sehr sehr gerne sehen, ob da was Schwingt oder soo *neugierig*

 

[spicer]

Macht es sinn die Schaltung für Verstärkung 15 Auszulegen und einfach mal Löten und Testen? (Ohne Impedanzwandler)

Wenn Du die Spice Modelle (Pspice geht auch) Deiner Bauteile findest, kannst ja alles mal durch simulieren, bevor Du den Aufwand mit löten auf Dich nimmst
Sorry für die späte Antwort. Bin gerade recht ausgelastet.

 

[LT-XVII]

Wie hast du das mit dem Nullpunkt gelöst?
Habe früher auch mit Dehnungsmesstreifen handiert.
Beruflich mit Trägerfrequenz, extra für Dehnungsmessstreifen von HBM
Selbst gebaut, aber der Nullpunkt ist wegelaufen daher aufgabe
Hottinger & Baldwin Messtechnik (HBM) bei Messstreifen. Viellweicht kannst von denen was..........................
Gruß

 

[Simulateur]

Hallo alle miteinander,

Max, ich vermute du hast deine Aufgabe inzwischen schon gelöst.

Aus Interesse habe ich die Ursprungsfrage mal an gesehen und vielleicht ist es für Andere von Interesse, was den Draft7 zu seltsamen Verhalten veranlasst hat. Mit dem verwendeten ada4528 habe ich nicht testen können, weil ich hier nicht gefunden habe, wie der eingebunden wurde.

Aber zwei Massnahmen kann ich empfehlen:
1. Der ursprünglich undefiniert in der Luft hängenden Spannungsquelle sollte man einen Bezug definieren, so wie der Ausgang einer Messbrücke einen definierten Bezug hat - auch wenn er symmetrisch ist. Nur als Text hin schreiben, das soll eine Messbrücke sein, reicht nicht. Der Strom kann nicht lesen. Für die Sim reicht es aber, eine Spannungsquelle und zwei Widertände zu verwenden, wie in der angängten Schaltung zu sehen ist.

2. Den opv in der Differenzverstärker Stufe sollte man nicht einseitig am Rail der Versorgung anhängen. Der - Pol der Versorgung heisst zwar gnd, eignet sich aber nicht als Signal gnd. Real sollte man mehr Aufwand treiben, um die Signal Masse zu stabilisieren, aber für die Sim reicht es, mit einem Spannungsteiler, der 100k Impedanz hat, 2.5 V zur Verfügung zu stellen. Siehe Schaltung.

Damit vermeidet man schon zwei Mal, den Betrieb ausserhalb der Spezifikationen. Der Betrieb ausserhalb der Spezifikationen führt oft zu katastrophalen Simulationszeiten.