Amplificador de Instrumentaçao INA125

[otton]

Galera estou fazendo um projeto que utiliza o amplificador de instrumentação INA125, juntamente com um termopar.
dei uma pesquisa no pai  achei alguns esquemas, simulei no multsim porém todos os esquemas simulados
saturaram a saída do INA.

Alguém ai ja usou esse CI ou tem alguma dica de como usa-lo com termopares ?
lembrando que alimentação do CI tem que ser de 5V.

OBS.: os esquemas simulados foram iguais a este, porem foi retirado a ponte de diodos e conectado
uma pequena tensão de alguns milivolts diretamente na entrada do INA para simular o termopar.

http://airtripper.com/wp-content/uploads/2013/10/arduino-ina125-amplifier-schematic.jpg

[Patines]

Tenho uma dica:
Não existem diodos!  Mas as entrada não são flutuantes, precisam de uma referência.
a) Ligue o pino 14 ao pino 4 e provavelmente a tensão de referência vai ser de 2,5V.
b) Então, faça um divisor resistivo com dois resistores iguais e conecte à entrada Vin- .
c) conecte o termopar (ou fonte) à entrada Vin- e Vin+, observando a polaridade.

Se usar RG=680, o ganho vai dar: 4+60k/680 = 92. Com uma tensão de 50mV no "termopar" já satura a saída!

-------------XXX--------------

Se for fazer um amplificador de verdade vai ter que compensar o termopar para a temperatura ambiente.  Para isso se pode usar um circuito com resistores e um diodo.

Abraços, Saúde e amor.

[otton]

Patines  
vou checar e fazer algumas simulações depois posto os resultados.
abraços

[Ledod]

 A foto que você postou possui um erro no potenciômetro que controla o ganho, do modo que está conectado (entre os terminais 1 e 3) o ganho será fixo.

 A propósito, você já abriu o datasheet do componente?

 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina125.pdf

 Olhe na página 10. Existe uma tabela para você calcular exatamente o ganho desejado, além das fórmulas correspondentes do amplificador de instrumentação:

 Vo = (Vin+ - Vin-)*(4 + 60k/Rg)

 Na página 11 temos a aplicação com um termopar.

 Atente para o fato que os circuitos são com fonte simétrica, caso contrário, você terá que prover um "terra virtual" para que funcione corretamente, isso está descrito na página 13.

 Está tudo ai!

 Um abraço,

 Eduardo
----- Olha só:

 INPUT BIAS CURRENT RETURN

The  input  impedance  of  the  INA125  is  extremely  high— approximately 1011Ω. However, a path must be provided for the input bias current of both inputs. This input bias current   Thermocouple INA125 flows  out  of  the  device  and  is  approximately  10nA.  High input impedance means that this input bias current changes very little with varying input voltage. 10kΩ Input circuitry must provide a path for this input bias current for proper operation. Figure 3 shows various provisions for an input bias current path. Without a bias current path, the inputs will float to a potential which exceeds the common-mode range, and the input amplifiers will saturate. If the differential source resistance is low, the bias current return path can be connected to one input (see the thermo-couple example in Figure 3). With higher source impedance,  bias current return.
using  two  equal  resistors  provides  a  balanced  input  with possible advantages of lower input offset voltage due to bias current and better high frequency common-mode rejection.

[Patines]

"The input common-mode range of the INA125 is shown in the typical performance curves. The common-mode range is limited on the negative side by the output voltage swing of A2 , an internal circuit node that cannot be measured on an external pin.  The output voltage of A2 can be expressed as:
Vo2 = 1.3Vin–  – (Vin+ – Vin– )*(10kΩ/RG)
(voltages referred to IA REF terminal, pin 5)
The internal op amp A2 is identical to A1 . Its output swing is limited to approximately 0.8V from the positive supply and 0.25V from the negative supply.  When the input common-mode range is exceeded (A2 ’s output is saturated), A1 can still be in linear operation, responding to changes in the non-inverting input voltage.  The output voltage, however, will be invalid."

Traduzindo:
"A faixa de entrada para o modo comum do INA125 é mostrado nas curvas típicas de desempenho.  A faixa de modo comum é limitada no lado negativo pela faixa de tensão de saída de A2, e ao nó do circuito interno que não pode ser medido em um pino externo. A tensão de saída de A2 pode ser expressa como:
Vo2 = 1.3Vin–  – (Vin+ – Vin– )*(10kΩ/RG)
(tensões referidas ao terminal  IA REF, o pino 5)
O amplificador operacional interno A2 é idêntico ao A1.  Sua faixa de saída é limitada a cerca de 0,8V da alimentação positiva e 0,25 V da alimentação negativa. Quando a faixa de entrada de modo comum é excedida (saída do A2 é saturada), A1 ainda pode estar em operação linear, em resposta a variações da tensão de entrada não inversora. A tensão de saída, no entanto, não será válida. "

É por isso que o meu "terra virtual"  é o meio dos resistores que entram na Vin-, ou seja, 1,25V do gnd, que é maior do que 0,25V da tensão negativa(gnd).

A não ser que tenha me escapado algo, as minhas recomendações irão funcionar...   Bem, nunca teremos gnd na saída de A2 , mas isso vai aparecer nas simulações, entrando com uma rampa em Vin.  Na página 13 temos o caso resolvido.  Mas lembre de não ligar uma ponte, mas o termopar na Vin+.

Abraços, Saúde e amor

[otton]

Ledod
eu coloquei corretamente o potenciômetro, usei esse esquema como referencia.

mais uma vez obrigado a todos por me ajudarem. essa semana estarei fora mas na semana que
vem irei postar os resultados práticos do meu projeto.

obs.: o projeto será controlar a temperatura do ferro de solda com PID através de um PIC16F877A
e mostrar o valor da temperatura em um display LCD. 

[Patines]

Então vale lembrar que a junta do termopar deve ser compensada, para que o ferro não esteja sempre em uma temperatura abaixo do que se necessita.  A tensão do termopar é proporcional à temperatura entre a junção e a junta fria.  Deve haver compensação para que na saída do INA125 se veja a temperatura em °C e não a diferença entre a temperatura do ferro e a temperatura da junta(temperatura ambiente na junta).

Qual o termopar utilizado e a faixa de temperaturas que se deseja no ferro?

Abraços, Saúde e amor

[otton]

Então vale lembrar que a junta do termopar deve ser compensada, para que o ferro não esteja sempre em uma temperatura abaixo do que se necessita.  A tensão do termopar é proporcional à temperatura entre a junção e a junta fria.  Deve haver compensação para que na saída do INA125 se veja a temperatura em °C e não a diferença entre a temperatura do ferro e a temperatura da junta(temperatura ambiente na junta).

Patines estou ciente disso, quando voltar de viagem vou procurar o professo para fazer uns testes (é trabalho de escola  )
o termopar vai ser o tipo J que é o que tem na escola e o ferro de solda tem que ficar na temperatura de 350°C

abraços

[Patines]

Bem, o termopar tipo J vai apresentar para uma temperatura ambiente de 25°C  uma diferença de 17,8mV e 19mV a 0°C.  A Saída do INA125 com Vcc de 5V vai de 1V até 3,3V. Digamos que para 19mV se deseja saída do INA125 à 2,5V: Ganho = 2,5V/19mV = 131,6.   RG = 60k/( 131,6-4) = 470,3 -> 470Ω

Na saída do INA125 a tensão mínima é de 1,25V, compensado e com esse ganho: 1,25V/131,6 = 9,5mV -> 177°C.

Então com  o RG de 470Ω se conseguirá medir de 177°C até 350°C com saía do INA125 variando entre 1,25V e 2,5V.

Viva!   se pode ligar as referências do PIC16F877 em 2,5V e 1,25V:
VREF+  do PIC16F877 no pino 4 do INA125
VREF-  do PIC16F877 no pino 13 do INA125

1024 / (350°C-177°C) =  5,92Bit/°C   deve escrever tabela para mostrar os parãmetros no display e estar ciente que só se pode medir de 177°C até 350°C.

Abraços, Espero que tenha ajudado.

[xformer]

Então com  o RG de 470Ω se conseguirá medir de 177°C até 350°C com saía do INA125 variando entre 1,25V e 2,5V.

Viva!   se pode ligar as referências do PIC16F877 em 2,5V e 1,25V:
VREF+  do PIC16F877 no pino 4 do INA125
VREF-  do PIC16F877 no pino 13 do INA125

1024 / (350°C-177°C) =  5,92Bit/°C   deve escrever tabela para mostrar os parãmetros no display e estar ciente que só se pode medir de 177°C até 350°C.

Só uma observação: as tensões de referência para o conversor A-D do PIC tem algumas limitações. Uma delas é que entre Vref+ e Vref- tem que ter no mínimo 2V de diferença.
Assim:
2,2V < Vref₊ < V_dd + 0,3V    (para 2,5V  está ok)
e
-0,3V  <  Vref_-  <  Vref₊  - 2V

[otton]

Abraços, Espero que tenha ajudado.

Patines você tem me ajuda muito, obrigado mesmo.

e xformer obrigado pela dica.

estarei hoje viajando para fazer um curso na weg em jaraguá do sul,
na semana que vem estarei em casa e vou retomar o projeto.

abraços

[xformer]

Otton, por coincidência no outro fórum que participo, também querem  fazer um projeto como você.  Dá uma olhada:

http://www.asm51.eng.br/phpbb/viewtopic.php?f=10&t=16190

[Patines]

Então com  o RG de 470Ω se conseguirá medir de 177°C até 350°C com saía do INA125 variando entre 1,25V e 2,5V.

Viva!   se pode ligar as referências do PIC16F877 em 2,5V e 1,25V:
VREF+  do PIC16F877 no pino 4 do INA125
VREF-  do PIC16F877 no pino 13 do INA125

1024 / (350°C-177°C) =  5,92Bit/°C   deve escrever tabela para mostrar os parãmetros no display e estar ciente que só se pode medir de 177°C até 350°C.

Só uma observação: as tensões de referência para o conversor A-D do PIC tem algumas limitações. Uma delas é que entre Vref+ e Vref- tem que ter no mínimo 2V de diferença.
Assim:
2,2V < Vref₊ < V_dd + 0,3V    (para 2,5V  está ok)
e
-0,3V  <  Vref_-  <  Vref₊  - 2V

Bem, então  se diminui a precisão no controle, mas se o objetivo é só controlar em 350°C está valendo.  ainda assim se pode mostrar a temperatura de 0,5°C de precisão.  Sugiro também  que se mostre no display quando a temperatura está abaixo do que se pode medir(saturação negativa do INA125)

Abraços, Saúde e amor!

[otton]

 

Voltei hoje de viagem, amanha vou pegar o ina + termopar no laboratório da escola para fazer uns testes
postarei aqui os resultados.

obrigado mais uma vez a todos
abraços

[otton]

 
Desculpe-me pela demora para postar os resultados, minha semana foi muito corrida.

Entao galera acabei deixando de lado o termopar e usei um pt100 devido a compensação de junta fria,
pois não tenho muito tempo para entregar o projeto e ia dar mais trabalho, mas mesmo assim antes de
mudar para o pt100 fiz vários testes.
eu ainda estou utilizando o INA mas agora não mais o INA125 e sim o INA126 (o 125 e uma versão melhorada do 126 porque tem umas referencias de tensão para ponte de wheatstone) mas o funcionamento e o mesmo.

seque o esquema que utilizei para fazer o condicionamento do PT100 (R1 no esquema) que entrega 0V para 0°C (100R) e 5V para 400°c (247R).