Amplificadores para célula de carga

marcelocolborges · 29 de setembro de 2015

Eae galera, estou pensando em fazer uma espécie de balança digital com pic, porém como meu conceito em eletrônica analógica, pode ser considerada em quase 0, fica complicado.

Gostaria de ligar uma célula de carga no PIC, para fazer a leitura dos pesos, porém como o pic apenas aceita entrada de 0 a 5v, fica meio que subentendido que não se pode fazer a ligação direta da célula para o uC. Para isso, vi muita gente usando amplificadores instrumentais, com foco para o ina-125.

Porém, ficou uma dúvida, como fazer essa tensão de saída do amplificador variar entre 0 e 5v?

Qualquer resposta é bem vinda, visto que não sei por onde começar.

nwcolete · 29 de setembro de 2015

Vou acompanhar porque tenho que colocar extensometros em uma estrutura tubular pra fazer um controle dinâmico de tensões de tração e compreensão e torção.

MOR_AL · 1 de outubro de 2015

Você precisa colocar o que se chama de bloco "condicionador de sinal".

Como o próprio nome informa, ele condiciona o sinal para a próxima etapa.

Ex.

Digamos que você quer fazer uma balança digital com PIC.

E que você dispõe de uma (ou quatro) células de carga.

Digamos que na sua montagem mecânica, uma célula de carga de 1000 ohms variou 1 ohm para uma variação de 10kg na sua balança.

Como transformar esta variação de resistência em variação de tensão (5V), para que o CAD do PIC seja totalmente utilizado (256 ou 1024 valores)?

Bom:

1 - Esta célula precisa receber uma corrente, pois mede-se a variação resistiva através da variação da tensão produzida na célula.

Só que esta célula já possui os 1000 ohms, que não nos interessam para medir variações, certo? Então deve-se usar um amplificador operacional (AO), para que possamos somar um valor de tensão oposta àquela tensão fixa, gerada na célula. Assim, na saída do AO teremos apenas a tensão produzida pela variação da resistência, que é o que a gente deseja.

2 - Existem dois métodos básicos para retirar esta tensão fixa. Um usa apenas uma célula e o outro usa 4. Claro que o que usa 4 é mais confiável, pois vai acabar cancelando tensões indesejáveis. Pesquise por "Ponte de Wheatstone", para maiores detalhes.

3 - Este mesmo AO também pode aumentar a tensão que vai variar. É um ganho de tensão. Vamos supor que a corrente na célula seja igual a 1mA. Logo, você vai ter uma tensão fixa de 1V e a variável de 0,001V (1mV). Para que este 1mV possa sensivilizar TOTALMENTE o CAD, ele precisaria alcançar 5V. Deve-se então aplicar um ganho de 5V / 0,001V = 5.000.

Provavelmente este ganho todo pode não ser fornecido por apenas um AO usando realimentação negativa. Então coloca-se um segundo AO com sua entrada na saída do primeiro AO. Chama-se estágios em cascata. Em algum ponto do circuito você poderá ter dois protenciômetros. Um que vai ajustar o ganho para o valor correto e o outro que vai retirar uma pequena tensão fixa, que sobrou e que fazia parte da tensão na resistência de 1000 ohms.

4 - Com isso você está condicionando o sinal do seu TRANSDUTOR; deformação mecânica para variação de resistência e para variação de tensão.

5 - Ocorre que normalmente o sinal (a parte útil) não está sozinho. Além da tensão cc que você já eliminou, ainda aparecem outros sinais indesejáveis, que não fazem parte do seu sinal. São eles: tensões captadas da rede de 60Hz, induzidas por descargas elétricas naturais (raios) e artificiais (ligar e desligar equipamento elétrico, e tensões produzidas devido ao chaveamento de correntes em dispositivos elétricos, etc.). Tudo que não for sinal útil é caracterizado como RUÍDO ELÉTRICO. Nestes casos tem-se que reduzí-los ao nível aceitável de erro. Costuma-se incluir filtros passa-baixas frequências, regeita faixa, notch, etc. Estes filtros podem se tornar mais complicados, na medida que você exige menos erros. Os filtros simples podem ser incluídos no segundo AO. Quando o ruído (elétrico) for intenso, então estes filtros podem exigir diversos AO. Também costuma-se implementar uma parte do filtro dentro do microcontrolador. Como afirmei, tem filtros para todos. Podem ser simples médias aritméticas como filtros complicados, que são implementados, via software, usando-se "transformada Z" como ferramenta.

Em tempo: Existem circuitos integrados que fazem boa parte desta tarefa. Não me pergunte, pois não sei qual seria.

Bom.

Pincelei o quadro geral. À partir daqui deixo suas dúvidas com nossos colegas, ok?

Bons projetos.

MOR_AL

.if · 2 de outubro de 2015

Pouco ou nada pode-se acrescentar nas sábias palavras do velho amigo @MOR . você pode googlar "ci para célula de carga" que encontra alguns. Uma aternativa ao (complexo) amplificador de instrumentação, filtros e etc é o HX711 que (segundo consta) é especialista em célula de carga.

1/2 off topic ... comprei uma balança da china por menos de U$5,00. Chegou direitin e (desta vez) passou batido pelo dragão do governo

Certa feita (época das vacas ~~ainda mais~~ magras) idealizei uma "balança" com sensor "capacitivo"... duas chapas metálicas que se aproximam/distanciam de acordo com o peso sobre elas. O dielétrico: câmara de ar.... Acho que não vale a pena dar continuidade às elocubrações divagantes pois não dei ao projeto...

marcelocolborges · 3 de outubro de 2015

2 - Existem dois métodos básicos para retirar esta tensão fixa. Um usa apenas uma célula e o outro usa 4. Claro que o que usa 4 é mais confiável, pois vai acabar cancelando tensões indesejáveis. Pesquise por "Ponte de Wheatstone", para maiores detalhes.

Minha célula de carga é essa, porém apresenta somente 3 fios, pelo que vi, parece que terei que fazer uma ponte de wheatstone:

https://www.google.com.br/search?q=c%C3%A9lula+de+carga+corpo+50+kg&espv=2&biw=1366&bih=643&também=isch&imgil=VaHyCVyg-Q8DBM%253A%253B2TfGbMy0lr1EUM%253Bhttp%25253A%25252F%25252Fm.pt.dhgate.com%25252Fproduct%25252F8pcs-lot-experiments-body-scale-wholesale%25252F229003802.html&source=iu&pf=m&fir=VaHyCVyg-Q8DBM%253A%252C2TfGbMy0lr1EUM%252C_&usg=__cHvN8Zn1biEZ3q_pNXGA5Arj8vA%3D&ved=0CCcQyjdqFQoTCNLgna2EpcgCFYwXkAod8RIC1Q&ei=th8PVtKtIoyvwATxpYioDQ#imgrc=VaHyCVyg-Q8DBM%3A&usg=__cHvN8Zn1biEZ3q_pNXGA5Arj8vA%3D

5 - Ocorre que normalmente o sinal (a parte útil) não está sozinho. Além da tensão cc que você já eliminou, ainda aparecem outros sinais indesejáveis, que não fazem parte do seu sinal. São eles: tensões captadas da rede de 60Hz, induzidas por descargas elétricas naturais (raios) e artificiais (ligar e desligar equipamento elétrico, e tensões produzidas devido ao chaveamento de correntes em dispositivos elétricos, etc.). Tudo que não for sinal útil é caracterizado como RUÍDO ELÉTRICO. Nestes casos tem-se que reduzí-los ao nível aceitável de erro. Costuma-se incluir filtros passa-baixas frequências, regeita faixa, notch, etc. Estes filtros podem se tornar mais complicados, na medida que você exige menos erros. Os filtros simples podem ser incluídos no segundo AO. Quando o ruído (elétrico) for intenso, então estes filtros podem exigir diversos AO. Também costuma-se implementar uma parte do filtro dentro do microcontrolador. Como afirmei, tem filtros para todos. Podem ser simples médias aritméticas como filtros complicados, que são implementados, via software, usando-se "transformada Z" como ferramenta.

Pelo que entendi em buscas, os amplificadores instrumentais são compostos por 3 AO, já contendo amplificação e filtragem (não é certo).

Pouco ou nada pode-se acrescentar nas sábias palavras do velho amigo @MOR . você pode googlar "ci para célula de carga" que encontra alguns. Uma aternativa ao (complexo) amplificador de instrumentação, filtros e etc é o HX711 que (segundo consta) é especialista em célula de carga.

1/2 off topic ... comprei uma balança da china por menos de U$5,00. Chegou direitin e (desta vez) passou batido pelo dragão do governo

Certa feita (época das vacas ~~ainda mais~~ magras) idealizei uma "balança" com sensor "capacitivo"... duas chapas metálicas que se aproximam/distanciam de acordo com o peso sobre elas. O dielétrico: câmara de ar.... Acho que não vale a pena dar continuidade às elocubrações divagantes pois não dei ao projeto...

Parece que esse HX711 é mais "simples" de usar. porém não se tem muitos exemplos na net com uso em PIC, somente arduino, e nem mesmo encontrei algo que fale da programação.

Esse projeto da balança é uma parte de meu TCC, onde preciso desse valor do peso para a tomada de decisões.

MOR_AL · 3 de outubro de 2015

Minha célula de carga é essa, porém apresenta somente 3 fios, pelo que vi, parece que terei que fazer uma ponte de wheatstone:

Sim. Seria uma melhor opção.

Pelo que entendi em buscas, os amplificadores instrumentais são compostos por 3 AO, já contendo amplificação e filtragem (não é certo).

Em Parte...

Os amplificadores de instrumentação constituídos por 3 AO não costumam possuir filtros, apenas amplificação e melhores características que circuitos com apenas um AO.

MOR_AL

marcelocolborges · 3 de outubro de 2015

Minha célula de carga é essa, porém apresenta somente 3 fios, pelo que vi, parece que terei que fazer uma ponte de wheatstone:

Sim. Seria uma melhor opção.

Pelo que entendi em buscas, os amplificadores instrumentais são compostos por 3 AO, já contendo amplificação e filtragem (não é certo).

Em Parte...

Os amplificadores de instrumentação constituídos por 3 AO não costumam possuir filtros, apenas amplificação e melhores características que circuitos com apenas um AO.

MOR_AL

Então melhor partir para o hx711, pois já é específico para células de carga, bastanto agora encontrar algum indício para pic, pois só foi encontrado para arduino

.if · 3 de outubro de 2015

dei uma olhadela no d.s. e percebi que a comunicação com ele é relativamente fácil. Algo como...

-dê um pulso de 1 pra 0 em PDSCK e leia um bit DOUT. Faça isso 24 vezes deslocando pra esquerda e tá morta a galinha

#define PDSCK pinox_do_mc#define PDSCK pinoy_do_mcunsigned long peso=0;unsigned char i;for (i=0.i<24;i++){PDSCK=1;PDSCK=0;peso|=DOUT;peso<<=1;}

Claro foi uma visão simplista da coisa. Queira ter a gentileza de dar uma olhada no d.s.

marcelocolborges · 7 de outubro de 2015

dei uma olhadela no d.s. e percebi que a comunicação com ele é relativamente fácil. Algo como...

-dê um pulso de 1 pra 0 em PDSCK e leia um bit DOUT. Faça isso 24 vezes deslocando pra esquerda e tá morta a galinha
#define PDSCK pinox_do_mc#define PDSCK pinoy_do_mcunsigned long peso=0;unsigned char i;for (i=0.i<24;i++){PDSCK=1;PDSCK=0;peso|=DOUT;peso<<=1;}
Claro foi uma visão simplista da coisa. Queira ter a gentileza de dar uma olhada no d.s.

Vi isso no datasheet também, mas não imaginei que seria exatamente isso, apenas "copiar e colar"

.if · 7 de outubro de 2015

Vi isso no datasheet também, mas não imaginei que seria exatamente isso, apenas "copiar e colar"

Poizé. Pois é.

Bom .. meio que é. você está com 'falta de imaginação'.

Perceba que não copiei e colei ao pé da letra. Tentei adaptar à tua realidade respeitando o d.s. e tua aparente limitação interpretativa

e.. de nada

marcelocolborges · 20 de outubro de 2015

Poizé. Pois é.

Bom .. meio que é. você está com 'falta de imaginação'.

Perceba que não copiei e colei ao pé da letra. Tentei adaptar à tua realidade respeitando o d.s. e tua aparente limitação interpretativa

e.. de nada

Peço desculpas se me interpretei mal. O conceito do "copia e cola" na verdade foi com referência de que imaginei que seria necessário muito mais, outras subrotinas ou algo do tipo, e não com referência de que você teria apenas copiado e mudado algo.

Até porque nem poderia falar algo, não é sua obrigação em ajudar os outros e sim fico grato por estar me ajudando.

.if · 20 de outubro de 2015

No seu caso, 100% desnecessário se desculpar amigo! Quis apenas lhe cutucar sobre a importância de palavras mágicas (o que a propósito, se tocou kk). Este é o 'preço' que cobro, sabia?

Caso tenhas sucesso nesta empreitada, não te acanhes em compartilhar conosco. Este é o 'preço' que foruns cobram, sabia?

Sucessos!