venerdì 29 novembre 2013

Calibrazione di Force Gauge con Arduino

Dopo aver completato il circuito di amplificazione visto in questo post ed in questo post  e' arrivato il momento di portarlo in laboratorio per la calibrazione e per verificare che la risposta del sensore alle sollecitazioni fosse corretta

La prova e' stata del tutto insoddisfacente ed il sistema di lettura ha mostrato molti difetti.
E' stato quindi necessario rimettere tutto a posto e verificare dove fosse l'errore.

Per semplicita', prima di prendere in mano il saldatore ho voluto effettuare una simulazione con LTSpice, un software open per la modellizzazione di circuiti elettrici

Il primo passo e' stato cercare il modello di LM358 (il vero modello e non l'operazionale teorico) che si puo' scaricare presso questo link (LTSPiceOpAmp3.zip)
Si copia i file nelle rispettivi directory di LTSpice (vedi pdf allegato nello zip)
Si seleziona quindi il componente Opamps, opamp3
Dopo aver posizionato il componente sullo schema si fa clic destro sul triangolo e si aprono le proprieta'
Doppio Clic su UA741 e si seleziona LM358


Costruito il circuito con le resistenze previste ed e' stata lanciata una simulazione con una tensione variabile da -0.7mV a 0.8mV (il range tipico della cella di carico)
Dal grafico sopra riportato (linea in blu) si vede chiaramente che la risposta del sensore e' del tutto non lineare. Anche dal punto di vista della simulazione il circuito con LM358 non e' adatto allo scopo previsto

Dove sono i limiti del circuito e dell'LM358 per l'uso previsto
Provando una simulazione con un segnale sinusoidale da 200 mV si ha qualche idea in piu'


1) l'integrato funziona in amplificazione soltanto per tensioni negative (studiando un po' di piu' gli operazionali avrei dovuto capirlo da solo ed e' questo il motivo per cui LM741 ha una alimentazione VCC+/VCC- e non VCC+/GND)
2) Forse la corrente da amplificare e' troppo bassa (anche con tensioni con tensioni sempre negative non si ha linearita'

in conclusione il futuro vedra' un paio di test passando da un amplificatore operazionale a quelli che si chiamano "instrumentation  amplifier" con l'uso di un INA126p ed un AD623