Форум: Техническая поддержка

Тема: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Вы не вошли.

 Поиск | Регистрация | Вход 

24.10.2022 00:54:00
#1

Участник
Здесь с 18.05.2022
Сообщений: 21

Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Собственно вопрос:
Можно ли подключить полномостовой тензодатчик к L-502 напрямую и насколько адекватными будут результаты измерений?
Мой ход рассуждений:
1. Датчик имеет чувствительность 2 мВ/В
2. Напряжение питания 5 В
Вывод - рабочий диапазон измеряемых напряжений 10 мВ

3. L-502 имеет минимальный диапазон  от -0,2В   до +0,2, т.е. 400 мВ
4. L-502 имеет разрядность АЦП 16 bit, т.е. может разделить этот диапазон на 65536 частей
5. L-502 в данном диапазоне при максимальном усреднении 128 шумит на 4 мкВ
Вывод - минимальное значение напряжение которое можно померять это 0,400/65536 + 0,000004= 0,00001 В или 0,01мВ,

Соответственно имея 10 мВ диапазона у датчика и дискретность измерения 0,01 мВ получается 10/0,01=1000, Т.е. весь диапазон датчика можно измерять с точностью до тысячной, т.е. при 1000 кг максимальной нагрузки измерения будут с точностью до  1 кг. Меня это вполне устроило бы, даже вдвое хуже бы устроило.

Но чувствую какой-то подвох, не может же быть все сразу так просто? Подскажите что критичного я упустил, что не позволило бы реализовать эту идею?

24.10.2022 08:38:02
#2

Участник
Здесь с 18.05.2022
Сообщений: 21

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

И еще один вопрос вдогонку.
В инструкции к L-502 описаны два общих способа подключения к источнику сигнала:
1) для диапазонов ±10 В и ±5В
10V.jpg
2) для диапазонов ±2 В, ±1В, ±0,5В и ±0,2В
02V.jpg

Физически первый вариант я реализовал запаяв контакты Y1-Y16 на AGND прямо на подключаемом разъеме DB37 (туда же добавив и GND32) и вход дифференциального измерительного канала получается двумя проводами один от Х-штырька другой от Y-штырька.

Как физически реализовать второй вариант, получается что в этом случае AGND нужно вести отдельным проводом до самого источника напряжения, т.е. подключать тремя проводами. Но вот куда подключать провод AGND на источнике? Непонятно.
И что делать в этом случае с GND32 - также запаять его на AGND на самом разъеме?

24.10.2022 17:07:15
#3

Сотрудник "Л Кард"
Здесь с 05.04.2019
Сообщений: 524

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Здравствуйте, Андрей.

Андрей Азаренков пишет:

...Можно ли подключить полномостовой тензодатчик к L-502 напрямую и насколько адекватными будут результаты измерений?

...Чтобы решить какую тензометрическую задачу измерений? Сообщите тип датчика и требования к измерительной системе.

По поводу рассуждений выше:
1. Модуль L-502 не предназначен для непосредственного подключения к полномостовому тензодатчику (по нескольким причинам). 
2. Вес младшего разряда АЦП и собственный шум АЦП - это характеристики, определяющие предел разрешающей способности тракта измерения, но никак не точность измерения. В частности, под разрешением измерительного тракта по переменному сигналу обычно подразумевают, как минимум, 10-кратную величину от RMS собственного шума тракта измерения.

24.10.2022 18:59:39
#4

Участник
Здесь с 18.05.2022
Сообщений: 21

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Здравствуйте!

Инженер пишет:

...Чтобы решить какую тензометрическую задачу измерений? Сообщите тип датчика и требования к измерительной системе.

Да тут больше не тензометрическая, а экономическая задача решается - усилитель милливольтовых сигналов LP-04-M и раньше стоил недешево, а после недавнего подорожания - для меня вообще неподъемно, особенно когда их минимум 4 штуки понадобится.
Датчики китайские самые разные - прямые работающие на изгиб, цилиндрические на сжатие, S-образные на растяжение. У всех четырехпроводное подключение через экранированный провод, чувствительность 2 мВ/В. Сопротивление в районе 350-400 Ом.
Тензометрию на всех своих лабораторных установках осуществлял через несколько модулей от компании ОВЕН МВ110-224.4ТД и МВ110-224.1ТД.
Всем был доволен, до тех пор пока не понадобилось измерять динамические процессы. Максимум что удавалось на них получать до 30 изм/с и то если задействован был всего один канал, а хотелось бы до 1000 изм/с.
Цели этих измерений в основном учебные, так что от точности полученных результатов зависит только моя репутация перед студентами и то только перед теми, кто в теме. Но хотелось бы чтобы возможные ошибки не превышали бы саму измеряемую величину.

А что, можете сказать по поводу подключения входа к источнику напряжения для диапазона ±0,2В. Как его физически реализовать?

24.10.2022 19:32:26
#5

Сотрудник "Л Кард"
Здесь с 05.04.2019
Сообщений: 524

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Андрей, обзор технических решений для тензометрии от "Л Кард" даётся в статье https://www.lcard.ru/portfolio/ltr212_vs_ltr216 .
И особо мне здесь нечего добавить. Усилитель LP-04-M как раз и был создан для задач, подобной Вашей, причём в сочетании, возможно, с более дешевыми АЦП общего применения (например, E14-140-М). По поводу подорожаний - эта тема не для обсуждения на этом форуме. Эти вопросы - в компетенции нашего отдела продаж.

24.10.2022 22:50:38
#6

Участник
Здесь с 18.05.2022
Сообщений: 21

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Инженер пишет:

Андрей, обзор технических решений для тензометрии от "Л Кард" даётся в статье https://www.lcard.ru/portfolio/ltr212_vs_ltr216. И особо мне здесь нечего добавить. Усилитель LP-04-M как раз и был создан для задач, подобной Вашей, причём в сочетании, возможно, с более дешевыми АЦП общего применения (например, E14-140-М).

Это я понял, спасибо, изучу в ближайшее время!


Вы мне лучше на мой второй вопрос ответьте по поводу подключения источника напряжения для интересующего меня диапазона ±0,2В. Как его физически реализовать? Куда на источнике напряжения присоединять провод AGND?
02V.jpg

Третий раз уже спрашиваю, уже и самому неудобно  roll , но деваться некуда охота пуще неволи.

24.10.2022 23:25:40
#7

Сотрудник "Л Кард"
Здесь с 05.04.2019
Сообщений: 524

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Поскольку Вы оперируете абстрактным источником сигнала (..."датчики китайские самые разные") без указания конкретной модели датчика, то возможен только теоретический ответ:
- На приведённом рисунке это обозначение дифференциального выхода напряжения. Понятие дифференциального выхода напряжения изложено в https://www.lcard.ru/lexicon/diff_output
- Понятие дифференциального входа (со стороны L-502) изложено в
https://www.lcard.ru/lexicon/diff_input
- Понятие полномостового датчика изложено в https://www.lcard.ru/lexicon/r_strain_sens_4x4
Я выше писал, что L-502 не предназначен для непосредственного подключения тензодатчиков, поэтому непосредственное подключение классического полномостового тензодатчика (среди "разных китайских") я обсуждать точно не буду. Однако, среди "разных" датчиков может встретиться тензодатчик с встроенным  предусилителем. Если таковые имеются, выкладывайте документацию на них - рассмотрю возможность их подключения. При наличии документации также могу попытаться рассмотреть прямое  подключение к L-502 высокоомных полупроводниковых тензомостов для динамической тензометрии (для задач измерения вибрации), но это особый тип не классических тензодатчиков.

25.10.2022 10:49:52
#8

Сотрудник "Л Кард"
Откуда: "Л Кард"
Здесь с 23.03.2017
Сообщений: 100

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Андрей Азаренков пишет:

Куда на источнике напряжения присоединять провод AGND?.

Картинка из п. 6.1.2.1 Руководства пользователя ( https://www.lcard.ru/download/l-502_users_guide.pdf ) - это общий случай. В вашем конкретном случае подключения к однофазному источнику напряжения подключайте согласно п. 6.1.1.2, т.е. также, как и для диапазонов ±10 В и ±5В.

25.10.2022 12:02:01
#9

Сотрудник "Л Кард"
Здесь с 05.04.2019
Сообщений: 524

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

В случае полномостовых датчиков (без предусилителя) подключать L-502 конечно следует по дифференциальной схеме, но правильная точка подключения AGND зависит от той или иной применённой схемы питания моста. Однако, в данном случае, бессмысленно рассматривать весь комплекс связанных вопросов подключения, поскольку итак понятно, что, прежде всего, по диапазону измерения L-502 точно несовместим с классическими фольговыми тензорезисторными датчиками.

26.10.2022 11:14:58
#10

Участник
Здесь с 18.05.2022
Сообщений: 21

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Давайте абстрагируемся от тензодатчиков, я это уже экспериментально проверил - Вы были полностью правы, итог неудовлетворительный -  шум сравним с самой измеряемой величиной на любом диапазоне, в X502Studio параметр SNR 0,2 - 0,3  cry .
Но вопрос подключения провода AGND для малых диапазонов для меня остается открытым. Чем он отличается от больших диапазонов.

Давайте представим что реализуется эксперимент в котором выясняется зависимость напряжения на фотоэлементе от светового потока. Исследуемые значения напряжения не выходят за границы самого малого диапазона. У фотоэлемента два выхода к плюсу подключаем канал X1 а к минусу Y1, куда лучше подключать AGND?

26.10.2022 12:29:11
#11

Сотрудник "Л Кард"
Здесь с 05.04.2019
Сообщений: 524

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

В общем случае: цепь AGND должна быть подключена к цепи общего провода (  https://www.lcard.ru/lexicon/comm_wire ) источника напряжения сигнала таким образом, чтобы относительно AGND приложенные напряжения к X и Y (для дифф. подключения) и к X(Y) и GND32 (для подключения с общей землёй) удовлетворяли диапазонам согласно https://www.lcard.ru/download/l-502_users_guide.pdf  , п. 4.4., где описаны требования к рабочему диапазону напряжений входа АЦП L-502.
В частном случае подключения фотоэлемента: вопрос оптимального подключения фотоэлемента зависит от типа фотоэлемента, схемы его питания (для фотоэлементов, требующих питания) и постановки задачи измерения целиком (количество каналов измерения, условий по остальным каналам и пр.). Общие рекомендации по подключению собраны в п.4.5., примеры подключения - гл.6.

26.10.2022 16:10:53
#12

Участник
Здесь с 18.05.2022
Сообщений: 21

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

В этом эксперименте у фотоэлемента нет питания, он относится к генераторному типу датчиков и в заданных условиях эксперимента сам является источником напряжения в диапазоне ±0,2В. Канал используем только один, больше ничего к L-502 не подключаем. У фотоэлемента нет общего провода, есть только отрицательный и положительный выводы. К отрицательному подключаем Y1, к положительному X1. Куда в этом случае правильнее подключать AGND?

Я инструкцию к L-502 читал, и если для диапазона ±10В схема дифференциального подключения мне понятна и я смог ее физически реализовать. То для диапазона ±0,2В я не понимаю как эту схему реализовать физически. Куда подключать AGND? Тянуть его отдельным проводом до датчика и соединять с корпусом датчика ( а если корпус фотоэлемента стеклянный  roll)? Или соединять его с отрицательным выводом (в чем тогда разница по сравнению с подключением для диапазона ±10В)?

Принцип дифференциального подключения мне понятен, непонятен один момент -  если согласно рекомендациям приведенным в инструкции AGND нужно соединять с Y, то каким образом это подключение продолжает остается дифференциальным, ведь между AGND и Y в этом случае не будет никакого напряжения - фактически это будет один и тот же провод?

26.10.2022 16:35:07
#13

Сотрудник "Л Кард"
Здесь с 05.04.2019
Сообщений: 524

Re: Подключение полномостовых тензодатчиков к L-502 без усилителя сигнала.

Андрей, ответы на поставленные теоретические вопросы Вы наверняка найдёте в статье:
https://www.lcard.ru/download/lcardconnects.pdf
По затронутым вопросам также будут полезны статьи:
https://www.lcard.ru/lexicon/diff_input
https://www.lcard.ru/lexicon/d16_se32
https://www.lcard.ru/lexicon/false_second_phase
https://www.lcard.ru/support/faq/adc_and_sig_source
https://www.lcard.ru/support/faq/nc_inp_drift_adc
и возможно другие статьи нашего раздела Терминология https://www.lcard.ru/lexicon и FAQ https://www.lcard.ru/support/download
Андрей, по поводу дальнейших практических вопросов по подключению: я не даю рекомендаций по подключению без
документации на датчики (источники сигналов) и подробных техтребований к задаче измерения.

Контакты

Адрес: 117105, Москва, Варшавское шоссе, д. 5, корп. 4, стр. 2

Многоканальный телефон:
+7 (495) 785-95-25
Факс: +7 (495) 785-95-14

Отдел продаж: sale@lcard.ru
Техническая поддержка: support@lcard.ru

Время работы: с 9-00 до 19-00 мск

L-CARD в проектах