Problemen bij meten met Oscilloscoop aan Encoder

INA132 ...

Hi Bobosje,

Kijk in de datasheet naar de figuur die de commonmode aangeeft wat de in en de uitgang betreft, dat is bij 5V voeding niet echt goed.

Wat de ingangen betreft, deze moeten 2V vanaf de positieve voeding aanluiting blijven, dan blijft er erg weinig marge over...

Groet,
Bram

INA132 ...

WIDE SUPPLY RANGE
Single Supply: 2.7V to 36V

TS werkt met een Vcc van 5V.

Hi Bobosje,

Dat een opamp op 3V werkt betekend dit nog niet dat je zijn ingangen over dat voedingsbereik bereik kan gebruiken...
Het is altijd worstelen met de datasheet goed lezen, ik heb niet voor niet de term "Error Budget" op CO geslingert.
Voor een goed resultaat zal je met welke schakeling dan ook je onderdelen goed moeten kennen, een opamp is een complex onderdeel met zeer veel eigenschappen.

Groet,
Bram

Voor een experimentele meetschakeling, dus niet een in kleine series gemaakt product, zou ik als het niet triviaal blijkt eerder naar een extra sy voeding of een 5V -> 12V sy DC/DC converter grijpen dan een andere schakeling te ontwikkelen met een meer speciale opamp.

Voor de weerstanden zou ik in eerste instantie gedachteloos 10k pakken, dat is 1 mA bij 10 V en geeft een vertrekpunt.
Als de schakeling in basis werkt kan er in de toepassing aan gemeten worden om te bepalen of het nog beter moet, of dat het goed genoeg blijkt. Een parameter als offset kan niet relevant blijken omdat die bij de dataverwerking van het experiment eenvoudig weg te kalibreren is.

Het onderste uit de kan willen hebben wat betreft signaal/ruis, vervorming, offset, stabiliteit, aantal componenten etc. etc. is een mooi streven, maar als het voor de toepassing niet zinvol is precies dat. Niet te vroeg optimaliseren houdt alle opties om dat voor een relevante parameter wel te doen open.

Ik heb geen technische opleiding, en sta er mogelijk daar door wat anders in.

INA132 ...

WIDE SUPPLY RANGE
Single Supply: 2.7V to 36V

De oplossing voor het 5V probleem ligt ingesloten in het bovenstaande antwoord, een voeding hoger dan 7V (liefst nog wat hoger) voor de INA132 lost het 5V probleem op daaronder natuurlijk niet.

En voeding zijn er genoeg... of nog beter een los accu-packje voor de laagste ruis op het INA uitgangssignaal...

Hi,

En met de hogere voedingspanning kan het zijn dat je er weer een probleem bij creëert...

Laten we eens 8V voeding nemen als je een klein beetje marge neemt voor de problemen van de ingang commonmode van de opamp,
Dan krijg je misschien weer het probleem dat de uitgang weer te veel spanning levert voor het device die je hiermee aanstuurt.

Dit zijn zaken waar ik altijd rekening mee houd, aan de ene kant probeer je wat eigenschappen te optimaliseren en aan de andere kant creeer je dan misschien weer problemen met je genomen actie.

Het enige zonder een totaal schema/opzet te kennen, kan ik op deze problemen wijzen en ja, zoals de TS al aan gaf, dat is heel veel info.
Wat bijna iedereen via zoekmachines vind aan schakelingen, kiest men vaak de simpelste opzet,
deze simpele opgezette schema's houden vaak geen rekening met praktijk situaties.

Heel begrijpelijk dat men naar dat soort schema's als eerste kijkt, maar de wereld zit vaak veel ingewikkelder in elkaar.
Ik heb het bij de opamp’s nog niet gehad over het probleem van "Output voltage phase-reversal".
Bij gebruik van wat oudere opamp’s kan je dit probleem krijgen, kom je met een van de ingangen buiten het commonmode bereik van de ingangen,
dan klapt de uitgang om!

Elektronica, echt wel moeilijk!

Groet,
Bram

TS zoekt naar een oplossing voor zijn symmetrisch naar asymmetrisch meetprobleem en de INA132 biedt hier een uitkomst.
Het device aan de output is alleen maar een oscilloscoop...

Hi,

Als het echt alleen is om symetrisch te meten aan sensoren en de scoop het enige is dat aangesloten gaat worden,
dan zijn 2x 9V batterij en b.v. een INA132 een goede oplossing, of de typen die ik hieronder kort bespreek.
Dan heb je ook een goede en geteste commonmode onderdrukking en de ingebouwde weerstanden geven je wat degelijkheid tegen piekspanningen.

Ruist de INA132 te veel t.o.v. de signalen die je wilt meten, dan kan je er twee opamps voor zetten, dit gaat direct ten koste van de commonmode onderdrukking aan de ingang,
dit omdat de gain van de opamps heel precies moet worden ingeregeld, het kan, maar is wel wat lastig.

Je kan ook een INA114 nemen, dan hou je de goede ingang commommode onderdrukking en je kan de versterking instellen.
De INA122 kan ook, heeft instelbare gain en een redelijk ruisgedrag.

Ik heb verder geen idee in hoe verre de ruis van belang is, wat zijn de eisen...
Maar een ruisarm type instrumentatie versterker is b.v. deze: INA828
Is al redelijk beveiligt aan de ingangen, werkt goed op twee 9V batterijen, de versterking is instelbaar,
heeft breedbandig een goede commonmode onderdrukking, -3 dB punt bij 100x versterking ligt bij 260KHz.
De 1/F ruis gaat pas omhoog beneden de 10Hz als je een beetje versterking kiest,
wat versterking is meestal wel wijs om de instrumentatie versterker dominant te laten zijn wat het ruisgedrag betreft en niet de ruis van de scoop.

Groet,
Bram

Dank voor het aanreiken van de alternatieve INA's en de info.
TS heeft nu keuze genoeg om tot een oplossing te komen.

Ik ervaar het als ge-wijsneus waar TS weinig mee opschiet.

[offtopic]
Ik heb getwijfeld om deze negatieve en tot op zekere hoogte subjectieve terugkoppeling te plaatsen, maar mijn frustratie won het.
Niets menselijks is mij vreemd

Hi,

Aart, het is duidelijk dat je waarschijnlijk weinig van dit soort meetschakelinge hebt gebouwd en er mee gemeten hebt.
Anders zou het je heel bekent voorkomen wat ik hier duidelijk probeer te maken aan de TS en de meelezers.

En dan heb ik het nog niet eens gehad over de onderdelen die aan de ingangen zouden moeten komen die bescherming moeten geven tegen HF instraling,
bij een INA versterker weer de weerstand aan de uitgang om goed de kabel te kunnen sturen, dat is natuurlijk allemaal wijsneuserij...

Dus het klopt, je bent een wijsneus die een mening geeft over een schakeling waar je waarschijnlijk te weinig over weet in de praktijk,
maar dus wel een oordeel over hebt, en mij negatief beoordeeld, hartelijk dank hiervoor!
En ja, dat is een negatieve houding van jou, frustratie, zet die energie eens om in willen leren, daar wordt je vast beter van, of valt deze opmerking weer onder de wijsneuserij van mij.

Je mag van mij(want je hebt een negatieve Aart (grin) merk ik) deze opmerkingen ook als frustratie van mij zien *grin*
En ik ben zoals Nietzsche al zij, Menselijk, al te menselijk...

Gegroet,
Bram

Ik ben bang dat dit niet geheel overkomt zoals u het bedoelde

Maar hier laten we het bij. Dit is immers niet onze eerste aanvaring, en vermoedelijk ook niet de laatste, helaas.
Het gaat u allen goed, dit topic is inderdaad niet voor mij geschikt

Hi Aart,

Het is goed zo wat mij betreft.
Misschien komen we elkaar eens tegen, dan zal het best goed komen denk ik.

Groet,
Bram

Op 11 mei 2023 16:44:16 schreef Bobosje:
TS zoekt naar een oplossing voor zijn symmetrisch naar asymmetrisch meetprobleem en de INA132 biedt hier een uitkomst.
Het device aan de output is alleen maar een oscilloscoop...

Nog een vraagje over de INA132. en misschien is ie wel dom maar ik wil graag bevestiging voor ik weer wat nieuws ga tekenen.

Als ik kijk in de (TI) datasheet van de INA132 dan zie ik in figuur 3 een prachtig voorbeeld van wat ik nodig heb. Een differential amplifier met daarvoor nog 2 buffers. Daarvoor zou ik dan nog de OPA27 kiezen omdat deze low noise zijn. Ten slotte gaat het er een beetje om dat ik ruis moet gaan meten op het encoder signaal en niet de ruis die door de opamps zelf wordt gemaakt. Dus dan lijkt mij dit een top oplossing.

Nu mijn vraag, Ik zie op dat figuur nergens een voeding voor alle opampjes. Zitten die dan niet aangesloten? hoe zit dat precies. En als deze aangesloten moeten worden, kan dat op een de 5vdc van de encoderkabel of moet deze voeding ook symmetrisch zijn? en kan ik dan beter 2x 9v batterij gebruiken. OF zelfs nog een symmetrische maken met een INA132?
Ik zag het niet getekend en daardoor kwam wat verwarring.

Hi DucoHummelink,

Als je leest wat ik geschreven heb, zou je het probleem al kunnen oplossen.
Omdat dit een schoolvraag is, mag ik het niet helemaal voor je oplossen.

Ik begrijp eigenlijk niet goed wat je bedoeld als je dit schrijft, dus ik wil dat eerst duidelijk hebben voor ik je verder ga helpen.

Stukje van jouw tekst: Dit moet ik doen zodat ik daarna EMI kan gaan zien en meten bij de kabels.

Als je de stoorsignalen wilt gaan meten dan heb je daar geen INA132 of zoals ik je voorstelde, een instrumentatie versterker die je kan laten versterken met een lage zelfruis en dat is de INA828.
Het stoorsgnaal op de encoder output kan je heel goed direct met een scoop meten.

Meestal gebruik je een instrymentatie versterker als je juist de stoorsignalen wilt onderdrukken, dus je wilt het apparaat die de encoder uitgang gaat lezen een zo schoon mogelijk signaal leveren.
Een instrumentatie versterker(dat nomen we ook wel een versterker met een symetrische ingang) die onderdrukt de storing die zowel op de +ingang als ook op de -ingang tegelijk optreed.
De instrumentatie versterker onderdrukt dit soort storing door jou EMI genoemd en laat alleen het verschil signaal door naar de uitgang van deze versterker.

Een hoop hangt af wat voor schakeling je toepast van hoe groot het signaal zonder EMI dat uit de encoder komt, dat kan je in de datasheet vandeze encoder.
Die encoder kan gekoppeld zijn aan systemen die zelf vrijveel EMI opwekken, ik weet van jouw situatie/opdracht niets af.

De basis is deze.
Hoe groot is het signaal dat in de datasheet staat, wat van de encoder onder normaal gebruik komt, dat kan worden weergegeven als RMS signaal maar ook in Piek-Piek spanning.
Deze waarde gaat bepalen of je eventueel versterking nodig hebt en hoe hoog de voedingspanning zou moeten zijn voor je Instrumentatie versterker.

Als je de scoop via een coax kabel op de versterker aansluit heb je 2mV/Div gevoeligheid, dit volgens de datasheet van de scoop die je gaat gebruiken.
Dat is al vrij gevoelig, ik vermoed dat er duidelijk meer signaal uit de encoder komt en als dat zo is, dan is er geen versterking nodig, de INA132 is dan al goed genoeg.

Nog iets dat je moet proberen in de datasheet van de gebruikte encoder te vinden, wat is de uitgang impedantie en soms geven ze ook aan wat de maximale belasting is, deze eigenschappen zijn belangrijk voor de volgee afweging.
De INA132 is differentieeel 2x40K is 80KΩ dat is een vrij hoge ingangs impedantie en als er voldoende signaal uit de encoder komt,
dan zal de eigenschappen van de INA132 voldoende zijn om een signaal zonder storing op de scoop te zien.

Laptop als meetcomputer
Zorg dat je een volle accu hebt als je gaat meten, bouw je instrumentatie versterker, voor de IN123 kan je kijken bij figuur-1 in de datasheet hoe je moet ontkoppelen en waar de voeding op wordt aangesloten.
Je kan zien dat pen-6 de uitgang is, zet daar mee een een 47 tot 100 Ω weerstand mee in serie naar je coax uitgang.(dit voorkomt genereren van de INA132)
Twee 9V batterijen gebruiken als voeding voor je instrumentatie versterker.
Als je gaat meten, haal de voedings adapter van je laptop los, deze veroorzaak vaak een flink commonmode probleem als je deze anagesloten laat.
Dit kan ook gelden voor een vaste computer, beide gevallen zijn het zelfde, de voeding van de PC en/of de laptop maken een sterk commonmode stoorsignaal.

De beste onderdrukking van stoorsignalen krijg je, als je hele meetsysteem los van het 230V net is.
Dus laptop alleen op batterij gebruiken, instrumentatie versterker voeden uit 2x 9V batterij, je USB scoop mag uit de laptop gevoed worden.

Dan heb je de + en de - ingang van je instrumentatie versterker die je aan de encoder uitgang hangt en dan een van de coax afschermingen hang je aan de massa van het apparaat waar de encoder signalen uitkomt.
OPMERKING, VRAAG BIJ JE DOCENT OF DE REGEL HIERBOVEN IS TOEGESTAAN, IK WEET NIET OF HET APPARAAT MET DE ENCODERS VEILIG GEAARD IS!

Meettechisch klopt de uitleg voor vele situaties om een schoon meetsingnaal te krijgen met weinig commommode storing.

Succes,
Bram