Problema de ganancia y desplazamiento del amplificador de instrumentación LM324

1

Quiero traducir un RTD Pt100 a un rango de 0-10 V, para que lo lea un PLC.

Diseñé un circuito (amplificador de instrumentación) usando el amplificador operacional LM324. Se alimenta mediante una única fuente de alimentación de 12 V. La resistencia R11 debe denominarse RTD Pt100. Se supone que debo obtener 0 voltios a una resistencia RTD de 100Ω, pero obtengo 2.2V o mV fluctuante si ajusto el potenciómetro R4.

También, se supone que debo obtener 10V a una resistencia RTD de 250Ω, pero solo obtengo 6.5V.

Según los cálculos de ganancia, tomé todas las posibilidades flexibles. Sin embargo, R4 (el bote de ganancia) no cambia mucho la ganancia.

¿A dónde me voy mal?

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Actualización de los comentarios: Puedes pensar en R11 como un Pt100 calentado de 0 a 400 grados C, dando una resistencia de 100 a 250 ohm.

    
pregunta Ohbhatt

3 respuestas

0

El problema aquí es que la ganancia del búfer de entrada no es ideal para una sola fuente y que la referencia de la que tomé este circuito no lo mencionó. El problema es señalado por @sstobbe (potencia de conducción limitada de LM358). Esta respuesta es para los lectores que se encuentran con el mismo problema y están buscando un circuito que simplemente funcione.

Por lo tanto, aquí está:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La ventaja aquí es que puede controlar la ganancia utilizando solo una resistencia (R6). Funciona bien con 150mV @ 0 ° C y 9.98V @ 400 ° C El voltaje diferencial de entrada (V2 - V1) es de 0 a 300mV.

    
respondido por el Ohbhatt
3

Estás intentando operar tus amplificadores operacionales más allá de los rieles.

El tramo de referencia de tu puente está en, $$ V_R = 12 \ dfrac {100} {4800} = 250 \ text {mV} $$

El tramo RTD de su puente abarcará desde 250 mV hasta $$ V_ {T, max} = 12 \ dfrac {250} {4950} \ simeq 606 \ text {mV} $$

Por razones de argumento, el tramo RTD está generando 300 mV. Ahora tiene un voltaje de entrada diferencial de 50 mV.

Ahora, si los amplificadores operacionales estuvieran operando en su región lineal de operación, ambos terminales de entrada de OA1 estarían a 250 mV. De manera similar, ambos terminales de entrada de OA2 estarían a 300 mV.

Ignore el potenimoter R4 y trate a R1 como la resistencia de ajuste de ganancia. Los dos amplificadores operacionales están tratando de impulsar sus salidas para desarrollar el potencial diferencial de 50 mV en R1. La parte superior de R1 a 250 mV, la parte inferior de R1 a 300 mV.

Ahora OA1 intentará hundir los 50 uA que fluyen a través de R1. OA1 debe impulsar su salida lo suficientemente baja para permitir que 50 uA fluyan a través de R2. En esto sería -1.1 V en R1, colocando el terminal de salida OA1 a -850 mV. OA1 se engancha en el riel de tierra (asumiendo que la fuerza de la unidad se haya tirado completamente a tierra).

Dado que la salida de la novia es unipolar, OA1 siempre intentará absorber la corriente por debajo con una salida de 250 mV o inferior (donde el LM324 no tiene fuerza de activación).

En términos generales, obtener un rendimiento lineal de 0-10 V con un LM324 en un suministro de 12 V será un desafío. Le sugiero que comience con suministros divididos de 15 V para comprender cómo funciona este circuito (aunque Spice es un lugar aún más fácil para comenzar).

También es posible que desee agregar una resistencia debajo de su puente para colocar la fuente de alimentación de modo común.

    
respondido por el sstobbe
1

Simplemente tienes demasiadas variables flotando alrededor. Sintonice su amplificador interno con algunos voltajes o resistencias conocidas para verificar su funcionamiento, use resistencias al 1% (o mejores).

Tampoco tienes forma de equilibrar tu puente. Si necesita una salida cero a 100 \ $ \ Omega \ $ , reemplace el RTD con una precisión de 100 \ $ \ Omega \ $ resistor, y use un potenciómetro de ajuste en el puente para modificarlo (teniendo en cuenta que no se garantiza que el LM324 vaya por debajo de 20 mV con un solo suministro: tendrá más suerte trabajando en la escala media).

Por último, los RTDs son no dispositivos sutiles. No hay razón para usar un amplificador para amplificar un cambio del 250% en una resistencia.

    
respondido por el Scott Seidman

Lea otras preguntas en las etiquetas