[参考译文] INA819：将 INA819 与 ADS1115 配对使用以读取负载电芯

哇！ 哇！ 哇！  你超出了我的预期！

我相信对于我们来说、您最好向 REF 添加 200mV 电压。  我们可以在软件中轻松解释它。  我假设 REF 电流非常低、因此我可以在+12VDC 和 GND 之间使用一些相对较高的精密电阻器作为分压器来获得 200mV 的基准电压。  或者、我可以使用中 BeagleBone 的 3.3VDC 为该分压器电路供电、因为我们在整个电路中使用公共 GND。  其中一个会起作用吗？一个会比另一个更好吗？  我不希望 INA819 关心分压器的顶部、而只是相对于公共 GND 流入 REF 的值、但在这些芯片上没有经验。

我要计划 INA819 中的增益。

Walter、

你可以从两条轨道上分开,我会选择两条轨道上的清洁剂:)。 请记住在分压器和 INA819 的 REF 引脚之间放置一个缓冲器。 您不需要为每个基准提供单独的缓冲器、这两个基准都需要单独的缓冲器。 REF 节点上的阻抗会 CMRR 在 GE 的差分放大器级中引入 INA819/INA819。 正确的是、INA 不关心分压器顶部的位置、提供基准电压的阻抗也很重要。

有一个视频系列介绍了仪表放大器的基础知识以及控制这些器件功能的基本推导！ 您可以在此处找到该系列：  

https://www.ti.com/video/series/precision-labs/ti-precision-labs-instrumentation-amplifiers.html 

此致、
Gerasimos

 感谢 Gerasimos Madalvanos。  请再问几个问题。  

当您说缓冲器时、我假设您是指缓冲放大器？

我认为、要获得所需的音量分辨率、我要将 INA819 增益设置为 1、将 ADS1115 增益设置为+/–0.256 范围（8 倍增益）。  我知道这并不是将增益置于第一级、但我认为它能提供我要寻找的音量分辨率。  我还认为、在试验电路板中 、我可以轻松更改此设置、以便只需更改 INA819 的外部电阻并以编程方式更改 ADS1115 的 PGA 即可进行确认。   想法？

 Walter Cromer 

是的、很抱歉有任何不清晰的地方、我指的是缓冲放大器。 从前面的主题来看、在最大负载下、输入电压差分似乎为 36mV。 如果您在+/–0.256V 范围内使用 ADS1115 并在 REF 引脚上使用小失调电压、则仅 REF 失调电压就会损失 200mV 的动态范围。 我可能会使用其中一种增益较低的 ADC 设置、并增大 INA819 上的增益。 将输入电压增加 100 后、您将获得 200mV-3.8V 的输出范围、并且在测量中应具有足够的保真度。  

您的错误目标是什么？

此致、
Gerasimos

好的。  我们在其他工程中使用 TLV9052、因此我可能会将其用于缓冲放大器。   我必须再次通过增益等计算器   我正在尝试测量 25 毫升以内的水。  有四个称重传感器、可能会产生 100ml 的误差。   这是一种农业应用、因此我们可以轻松地维持此错误。   

此外、该视频系列也会提供很大帮助。  谢谢！

称重传感器的输出阻抗~340 欧姆。  您认为是否需要像视频中所述的那样将 330k Ω 电阻与 IN+和 IN-串联？

Gerasimos Madalvanos — 只是最后一个未回答的问题,我想检查一下。  我是否需要将 33k (~340x100)Ω 电阻器 与 IN+和 IN-串联？  称重传感器输出阻抗`330-340 欧姆、其中一个视频建议阻抗应为传感器输出阻抗的 100 倍。

Gerasimos Madalvanos 这是驱动我疯了。  我将采用 SOIC-8 封装的 INA819 放在 SOIC 转 DIP 适配器上。  我检查了每个引脚的导通性、它们都很好。 我还制作了第二个 INA819 器件。   我还获得了 OPA191、这样我就可以制作 INA819 文献中图 9-3 中的精确电路、但我没有开始。

我将所有内容连接到试验电路板上、并将称重传感器作为+IN 和-IN 的初始输入。  负载单元激励电压为+12VDC、我通过该电源为 INA819 供电。   我使用 BeagleBone Black 提供的 3.3V 直流电源设置一个分压器、并使用 OPA191 通过该分压器将 200mV 电压馈送到单位增益缓冲放大器、然后馈送到 INA819 上的 REF 电压。   

当对称重传感器施加力时、INA819 的输出保持恒定。  

因此、更改了 INA819、以确保在组装到 DIP 适配器时没有损坏器件、并获得相同的行为。

因此、我放弃了所有这些、连接了图 9-3 中的确切电路、并使用函数发生器向+in 和-in 输入 34mv 的直流值。  Rg = 1.092k、因此根据文献、增益为 50。   

实际上、+in 和-in 的输入并不重要。  输出卡在~292mv。   我将输入提升到 164mv 并具有相同的行为 — 卡在 292mv 左右。   我什么缺失？？？？？？

 Walter Cromer 

对于称重传感器和参考电路 9-3、输入端的共模电压相对于 INA 的 V-是多少？ 通常、我假设称重传感器的 VCM 为 Vexc/2、但我想仔细检查。

这听起来可能有点乏味、但是否可以提供以接地为基准的 INA819 每个引脚上的电压测量？

此致、
Gerasimos

使用 9-3 电路、但使用 30100 和 1910 欧姆分压器（而不是图中的 100K-100k 对）时、以下是测量结果。

我使用示波器进行了这些测量。  布线上存在一些 60Hz 噪声以及 1MHz 3mV-pp 噪声。  读数可以是+/–1.5mv

• 设置 A：
• 使用 36mv 输入从函数发生器连接到+IN 和-IN
  • INA 引脚 5 (-V) 接地
  • INA 引脚 8 (+V) 连接到+5VDC
  • Rg = 1025 欧姆连接到 INA 引脚 2 和 3
  • 从函数发生器输入到+IN 和-IN 的信号为 36mv 直流。 函数发生器+连接到+IN，函数发生器 — 连接到-IN
  • INA 引脚 4 至引脚 5 (-V)=~47.2mv
  • INA 引脚 1 至引脚 5 (-V)=~0mv
  • 引脚 8 至引脚 5 = 5.02V
  • 引脚 7 至引脚 5 = 1.020V  
  • INA REF 至 GND = 298mv（OPA191 的输出）

现在、修改 9-3 的电路、以便从+12VDC 为称重传感器和 INA819 供电（因为称重传感器需要至少 10VDC 的激励、而 OPA191 由 BeagleBone Black（我们将使用的最终电源）提供+3.3VDC 电源、  

设置 B：称重传感器上无负载时、

• INA 引脚 5 (-V) 接地
• INA 引脚 8 (+V) 连接到+12VDC
• RG = 1025 欧姆连接至 INA 引脚 2 和 3 （1 + 50000/1025=49.7805 增益）
• 输入到+IN 和-IN 的信号来自称重传感器。  称重传感器激励电压为+12VDC。  +EXC 连接到+12VDC、-EXC 连接到地。  称重传感器上无负载
• INA 引脚 4 至引脚 5 (-V)= ~6.00V
• INA 引脚 1 至引脚 5 (-V)= ~5.98V
• 引脚 8 至引脚 5 = 12.0V
• 引脚 7 至引脚 5 = 202mV  
• INA REF 至 GND = 202mv（带有分压器的 OPA191 输出、OPA191 均由 BeagleBone Black 的~3.3V 供电）

设置 C：电路无变化。 铭牌输出为 3.041mv/V 的 0-500lbf 称重传感器具有~28.7lbf 负载时、称重传感器输出应为

28.7/500*3.041*12=2.0946 MV

• INA 引脚 5 (-V) 接地
• INA 引脚 8 (+V) 连接到+12VDC
• RG = 1025 欧姆连接至 INA 引脚 2 和 3（1 + 50000/1025=49.7805 增益）
• 输入到+IN 和-IN 的信号来自称重传感器。  称重传感器激励电压为+12VDC。  +EXC 连接到+12VDC、-EXC 连接到地。  称重传感器上无负载
• INA 引脚 4 至引脚 5 (-V)= ~6.0V
• INA 引脚 1 至引脚 5 (-V)=  ~5.98V
• 引脚 8 至引脚 5 = 12.0V
• 引脚 7 至引脚 5 =~80mV  
• INA REF 至 GND = 202mv（带有分压器的 OPA191 输出、OPA191 均由 BeagleBone Black 的~3.3V 供电）

至少我正在电池上的负载发生变化、但我还不知道 80mV 是如何正确的。

Walter、

感谢您进行详细的测量！ 感谢您提供快速反馈。 在第 1 种情况中、由于输入共模过低、所以不会获得有效的线性输出。 差分信号必须存在于至少比 V-高 2V 的信号之上。 因此在这种情况下、如果输入之间的电压差为 34mV、当一个输入为 3.017V、另一个输入为 2.983V 时、您将获得有效输入。 这是 3V CM 电压上的 34mV 差分电压。

设置 B 看起来正确、因为如果 IN+和 IN-之间没有电压差、则输出应为 VREF。  

对于设置 C、您的输入 CM 似乎有效、您是否能够获得更高分辨率的引脚 4/引 脚 1 电压测量值？ 输出似乎持续到 80mV、因为 IN+低于 IN-。 OUT+和 OUT-是否可能与称重传感器相反？

此致、
Gerasimos

Gerasimos Madalvanos 所以,基本上,使用函数发生器来模拟输入只是为了故障排除,所以我可以停止担心这一点。  

由于这个称重传感器实际上始终会有负载（Emptpy 储罐重量）、因此我们不应该在输出等于 VREF 的情况下出现问题。

我仔细检查了连接并提供了 INA819 和称重传感器的文档（指向 VPG 传感器文档的链接）、我相信它们是正确的。   负载单元+输出（绿线） -> INA819 引脚 4 和负载单元 — 输出（白线）-> INA819 引脚 1。  

非常奇怪。  现在我无法轻松地为称重传感器施加更多负载。  油箱仍在设计中。

嗯,好了,我交换了称重传感器的连接和+in 和-in ,并在称重传感器上放置了 59.4lbf 压缩负载,方向和之前一样,和 viola ！ 引脚 7 处的输出为 436mv。   

59.40/500.00*3.041*12.00=4.34mv

增益为 49.78

4.34*49.78+202.00 = 418.05 mv 与测得~436mv

 我卸下了其中一个电池、以将负载降低到 59.40/2=29.70 lbf

29.70/500.00*3.041*12.00=2.17 毫伏

2.17*49.78+202.00=310.02mv

使用示波器时、在引脚 7 上测得的输出为~312mv。   

因此、我似乎需要与称重传感器人员讨论他们的文档！