¿Cuál es la resolución de medición de mi celda de carga?

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Estoy tratando de averiguar la resolución de una celda de carga (el cambio de peso más pequeño que puedo medir) que se conecta a través de un amplificador de celda de carga y se lee a través de un ADC de 10 bits (el DATAQ DI-149)

Por ejemplo: con una celda de carga de 1000 kg, ¿podré mostrarme en incrementos de 100 g, en incrementos de 1 kg o en incrementos de 10 kg, etc.?

Este proyecto se utilizará para medir y graficar la curva de empuje en el tiempo de un motor de cohete.

A continuación se muestran las especificaciones de la celda de carga y el amplificador:

Cargar celda

  • Error combinado (% FS) ≤ ± 0.020
  • Creep (30 minutos)% FS / 30min ≤ ± 0.024
  • Efecto de la temperatura en la sensibilidad (% FS / 10C) ≤ ± 0.012
  • Efecto de la temperatura en cero (% FS / 10C) ≤ ± 0.020
  • Sensibilidad de salida (mv / v) 2.0 ± 0.2
  • Resistencia de entrada (Ω) 406 +/- 6
  • Resistencia de salida () 350 +/- 3.5
  • Resistencia de aislamiento (MΩ) ≥ 5000 (50VDC)
  • saldo cero (% FS) 2.0
  • Temperatura, compensada -10 + 40
  • Temperatura, funcionamiento -20 ~ + 60
  • Excitación, Recomendado (V) 5 ~ 12 (DC)
  • Excitación, Máx. (V) 18 (DC)
  • Sobrecarga segura (% FS) 150
  • Sobrecarga máxima (% FS) 300

Especificaciones del amplificador

  • La impedancia de entrada del puente: 2KΩ
  • Sensibilidad de entrada: 1.5 ~ 2.1 MV / V
  • Voltaje de excitación del sensor: 5V DC
  • Capacidad de carga: 87 Ω (cuatro sensores de 350 ohmios en paralelo)
  • La fuente de alimentación de trabajo: 18 ~ 26V DC
  • Precisión: 0.3% FS
  • características de temperatura: mejor que 100 PPM
  • Temperatura de trabajo: 0 ~ 50C
  • Transmisor de sensor de tensión de amplificador de celda de carga 4-20mA 0-10v 0-5v
pregunta Tracer Ion

2 respuestas

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Dado que su celda de carga es un sensor analógico, su resolución será infinitesimal, pero con ruido limitado.

Luego, dado que el ADC está dividiendo la salida del sensor en 1024 valores discretos, la granularidad del sistema siempre será una parte en 1024 independientemente del rango que capture el ADC.

EDIT:

Aquí: Déjame que te ayude con las células de carga:

  1. La excitación es el voltaje que pones en una celda de carga para obtener una salida de ella.

  2. La sensibilidad de la celda de carga es la relación de su salida a su entrada, expresada en unidades de "milivoltios [de salida] por voltio [de entrada], con la escala completa carga mecánica nominal en la celda de carga.

Lo que significa es que si tiene una celda de carga con capacidad para 1000 kg a escala completa y muestra una sensibilidad de 2 milivoltios por voltio, con una excitación de 10 voltios, emitirá 20 milivoltios cuando haya 1000 kg sentados en ella. . Con 500 kg sentados en él y 10 voltios de excitación, emitirá 10 milivoltios, como lo hará con 5 voltios de excitación y una carga de 1000 kg.

Y el resto:

Para acumular la pequeña señal de la celda de carga en algo que tenga sentido para alimentar un ADC, deberá amplificar esa señal.

La ganancia del amplificador estará determinada por el requisito de entrada de escala completa del ADC y la salida de escala completa de la celda de carga, la relación es:

$$ A_V = \ frac {ADC _ {\ in}} {LOAD CELL _ {\ OUT}}, $$

En el caso de una celda de carga con una salida de 20 mV y un ADC con una entrada de escala completa de 5 voltios, esa ganancia debería ser:

$$ A_V = \ frac {5V} {0.02V} = 250 $$

Ahora, para el meollo del negocio :)

Después de todo eso, si todo fuera perfecto, 1000 kg sentado en la celda de carga daría como resultado una salida de 11 1111 1111 desde el ADC y 00 0000 0000 sin carga en la celda de carga.

Son 1024 estados diferentes que representan el rango de cero a 1000 kg, por lo que el rango se resolvería en 1024 incrementos de aproximadamente 976.56 gramos cada uno, lo que sería la resolución del sistema.

En el mundo de la instrumentación, "offset" significa "cero" y span significa "ganancia", por lo que lo que tendrá que hacer para calibrar su sistema, una vez que lo tenga todo conectado, es asegurarse de que no haya mecánica cargue la celda de carga, encienda el suministro de excitación, suba un poco el control del tramo hasta que obtenga una lectura en el ADC y espere un momento hasta que todo se estabilice. Una vez que lo haga, ajuste el potenciómetro de compensación a cero, coloque 1000 kg en la celda de carga y ajuste el control de intervalo para una lectura en el ADC que refleje la resolución que desea.

Es decir, para una resolución máxima, establezca la lectura en 11 1111 1111, pero si desea resolver la lectura en, por ejemplo, pasos de un kilogramo por conveniencia corriente abajo, establezca la lectura en 01 1101 1000 y el conteo aumentará en uno LSB por cada kilogramo añadido a la carga. Repita los ajustes de cero y de intervalo según sea necesario para obtener el intervalo de cero y en el lugar donde lo desee, y así terminará. - EM Fields hace 2 minutos edit
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respondido por el EM Fields
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Los A / D toman una tensión analógica y crean un número binario, cuyo valor es proporcional a esa tensión. Como la salida es binaria, el total de diferentes números de salida posibles es 2 bits . Usted dice que tiene un A / D de 10 bits, por lo que puede representar el voltaje de entrada como 2 10 = 1024 niveles diferentes, de 0 a 1023.

Con el desplazamiento y la ganancia correctos en el circuito analógico, los extremos del rango que le interesa se asignan al voltaje de entrada A / D, de modo que los números de salida resultantes son 0 y 1023. Esto le deja con 1023 pasos que su rango de entrada se divide en. La respuesta realmente básica e ingenua es, por lo tanto, que la resolución es 1/1023 del rango.

Sin embargo , no vas a conseguir eso en la realidad. No A / D es perfecto, y los rangos de entrada para cada uno de los 1024 posibles códigos de salida no estarán exactamente espaciados. En general, los A / D se especifican para que sean al menos monotónicos sin códigos faltantes. Eso significa que, en teoría, dos lecturas adyacentes pueden tener un voltaje muy cercano, entonces puede haber un intervalo de hasta dos pasos nominales. En este caso, la resolución del caso más desfavorable es la mitad del ideal teórico calculado anteriormente. Por supuesto, debe consultar la hoja de datos de su A / D particular para averiguar cuáles son realmente sus características.

Luego hay precisión , que no has mencionado pero que probablemente sea importante. Una vez más, eche un vistazo a la hoja de datos A / D. Aunque el espaciado máximo entre los códigos puede ser 2/1023 del rango de entrada (para una A / D de 10 bits), estos pueden agruparse un poco hacia un extremo, ambos extremos, el medio, etc. Vea la no linealidad y especificaciones de error totales.

Luego hay problemas con la celda de carga. Estas cosas son notorias por tener alguna histéresis. Mira su hoja de datos con cuidado. Lo más probable es que obtenga un voltaje de salida un poco diferente para la misma fuerza cuando la celda fue sometida previamente a una fuerza alta que cuando fue sometida previamente a una fuerza baja.

La precisión es probablemente bastante peor que la resolución A / D. Tienes que mirar todo el sistema.

    
respondido por el Olin Lathrop

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