Lastzellen-Signale mit dem Böcker Ceres DMS-Ver...

Lastzellen-Signale mit dem Böcker Ceres DMS-Verstärker auswerten

 

Beim Aufbau von Waagen oder generell zur Messung der Auswirkung von Kräften nutzen wir sehr häufig das Prinzip der sogenannten Dehungsmessstreifen. Ganz allgemein wird dabei die Widerstandsänderung eines sehr dünnen Drahtes genutzt.

Wirken auf einen Draht Zugkräfte, so nimmt er an Länge zu, verliert aber gleichzeitig an Querschnitt. Beide Veränderungen haben aber eine Erhöhung des Widerstandes zur Folge, denn es gilt:

 

Widerstand_Formel

 

Dabei ist "rho" der spezifische Widerstand, "l" die Länge und "A" der Querschnitt.  

 

Doch wenn die Kraft direkt auf den Draht wirkt, hätten wir nicht lange Spaß an unserem Dehnungsmessstreifen, zumindest nicht bei höheren Gewichten. Deshalb müssen wir eine Wirkungskette nutzen:

 

1. Eine Kraft verformt ein Bauteil und es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Kraft und Verformung.

2. Das Bauteil verformt einen elektrischen Leiter und es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Verformung und Widerstandsänderung. 

3. Aus dieser Verknüpfung entsteht ein neuer direkter Zusammenhang zwischen Kraft und Widerstandsänderung.

 

Dabei muss der elektrische Leiter möglichst spielfrei auf dem Bauteil befestigt (verklebt) werden. 

 

DMS: geometrische Optimierung des Leiters

 

Es ist aber auch sehr leicht vorstellbar, dass es nicht ausreicht, einfach nur ein kurzes Stück Kupferdraht auf eine Eisenbahnschiene zu kleben, um die Verbiegung zu messen, wenn ein Zug darüber fährt. Dazu bedarf es spezieller Anordnungen, eben der Dehnungsmessstreifen (DMS). Bei einem DMS wird versucht, auf möglichst kleinem Raum eine maximale Länge zu erzielen und dazu ordnet man den Draht als Mäander an.

 

DMS_Prinzip

 

Der feine Draht hat in der Richtung des grünen Pfeils die 10-fache Länge der Grundfläche, denn er läuft mehrere Male vor und zurück. In Richtung des roten Pfeils ist die Länge gerade einmal so breit wie die Grundfläche selbst. Es ist also leicht zu erkennen, dass sich eine Zugkraft in grüner Richtung 10 Mal so stark auswirkt wie in der roten Richtung. In der praktischen Ausführung sind Dehnungsmessstreifen aber noch viel komplexer aufgebaut:

 

DMS_1

 

Es werden nicht nur extrem viele Leiterschleifen genutzt, in der unempflndlichen Richtung ist der Leiterquerschnitt auch noch ungemein größer, was an den größeren Flächen zu erkennen ist. Tatsächlich weist ein solches Bauteil wie oben abgebildet nur wenige Millimeter Kantenlänge auf.

Sie können natürlich einen DMS auf ein Aluminiumprofil kleben und dann ermitteln, wie sich der Widerstand bei einer entsprechenden Krafteinwirkung ändert. Für Experimente ist das auch sehr lehrreich, allerdings nicht geeignet für quantitative Messungen. Bei einem Dehnungsmessstreifen allein kann der Hersteller natürlich keine Angaben über den Zusammenhang zwischen Kraft und Widerstandsänderung machen, denn wie oben beschrieben ist das erst durch den 2. Zusammenhang möglich, der uns das Material verrät.

Führen wir das Experiment in Gedanken durch und kleben einen DMS auf eine Metallstange, die wir an einem Ende befestigen:

 

DMS_Biegebalken_1

 

Der DMS (rote Fläche) wird sich längen, wenn der Balken nach unten gebogen wird und er wird gestaucht, wenn die Kraft nach oben wirkt. Außerdem wird er sich längen, wenn in blauer Richtung die Kraft nach rechts wirkt und bei einer Kraft nach links wird er gestaucht. Allerdings sehen wir an diesem Beispiel auch, dass es schwer ist, genaue Aussagen über die Kraft zu machen, denn bei gleichem Betrag wirkt sie sich unterschiedlich aus, wenn sie an verschiedenen Stellen des Biegebalkens angesetzt wird. Um diese Probleme zu lösen, gibt es ganz spezielle Anordnungen von DMS und Materialgeometrien.

 

Lastzelle: DMS und Bauteil als Einheit

 

Bei einer fertigen Lastzelle nimmt uns der Hersteller die Kalibrierung und das sehr komplizierte Aufkleben, Verlöten und Versiegeln ab. Aber es gehört auch eine enorme Erfahrung dazu, eine optimale Lastzellengeometrie zu entwerfen. Ein schönes Beispiel dafür sind die Scherkraft-Lastzellen:

 

Scherkraft_Lastzelle

 

Wirkt die Kraft (in blauer Richtung) auf eine solche Lastzelle, so biegt sie sich nicht, sondern knickt im Bereich der Bohrung parallelogrammförmig ab. Es kommt keine Biegekraft, sondern eine Scherkraft zur Auswirkung, die den Vorteil hat, dass es egal ist, an welcher Stelle sie genau auf den Balken einwirkt. Es gibt zahllose Formen von Lastzellen, die in ihrer Größe und Bauform ideal für die spezielle Anwendung sind. Und auch der Dehnungsmessstreifen ist natürlich optimiert für die jeweilige Geometrie. 

So bietet es sich für den Biegebalken oder die Scherkraft-Lastzelle an, den gegenteiligen Effekt auf der Ober- und Unterseite zu nutzen. Wird der obere Bereich gedehnt, wird der untere gleichzeitig gestaucht. Diese entgegengesetzte Wirkung können wir optimal in einer Brückenschaltung nutzen:

 

 

Wheatstone_Bruecke

 

Wenn Sie sich das Produktbild des realen Dehnungsmessstreifens oben genau anschauen, fällt Ihnen auf, dass die Kraftrichtung von jeweils 2 (oben rechts und unten links) Bereichen in vertikaler Richtung und bei den anderen beiden Bereichen in horizontaler Richtung verläuft. Übertragen Sie die Bereiche auf das hier gezeigte Schaltbild, dann würde sich R2 und R4 bei einer Druckkraft verringern. Dadurch gerät die bei Nulllast abgeglichene Brückenschaltung aus dem Gleichgewicht und es entsteht eine Spannung U0', die ungleich 0 ist.

Die Brücke bietet aber noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: da alle Widerstände der gleichen Temperatur ausgesetzt sind, wirkt sich eine Temperaturschwankung zwar auf die Werte selbst, nicht aber auf deren Verhältnis aus und nur das ist für unsere Messung von Interesse.

 

Brückenversorgung und Brückenausgang

 

Zwei der wichtigsten Kenngrößen einer Lastzelle oder auch eines DMS sind die Nennspannung, die an die Brücke angelegt werden kann und die Empfindlichkeit oder der Brückenausgang. Die Versorgung wird fast immer in einem Bereich angegeben, die untere Grenze sollte nicht unterschritten werden, weil die Genauigkeit sonst nachlässt, die obere darf nicht überschritten werden, weil der Strom zu groß wird und der DMS durchbrennen kann.

Die Empfindlichkeit wird in der Einheit mv/V angegeben und bestimmt, wie hoch U0' maximal werden kann. Ein typischer Wert sind 1mV/V. Bei einer Brückenversorgung von 5 V ist die maximale Ausgangsspannung bei Nennlast 5 mV. Dieses äußerst geringe Signal muss entsprechend verstärkt werden, damit es z. B. von einem Mikrocontroller ausgewertet werden kann. Genau für diesen Zwecke bietet sich der Böcker Ceres DMS-Lastzellenverstärker an, den es mittlerweile in 2 Varianten gibt. Worauf es bei der weiteren Bearbeitung von Lastzellenpegeln ankommt werde ich direkt am Beispiel unserer Verstärker beschreiben.

 

Böcker Ceres DMS1 und DMS2

 

Ursprünglich handelt es sich beim Ceres DMS1 um eine Auftragsentwicklung für eine Forschungseinrichtung, die einige spezielle Anforderungen enthielt. So musste der Verstärker über eine Auswertung in beide Kraftrichtungen (bipolarer Eingang) verfügen. Diese Forderung ist im Allgemeinen eher selten und deshalb gibt es auch mittlerweile den DMS2, der nur in eine Richtung auswertet, dafür allerdings mit höherer Genauigkeit und einem extrem erweiterten Befehlssatz. Wenn Sie also nur in einer Kraftrichtung messen, dann ist der DMS2 die ideale Wahl.

 

Boecker_DMS_a

 

Brückenreferenz

Wie erwähnt ist die Ausgangsspannung direkt von der Versorgungsspannung abhängig. Schwankt die Brückenversorgung, so schwankt auch die Ausgangsspannung und es ergibt sich ein Fehler. Der Böcker Ceres DMS verfügt über eine hochgenaue Referenzspannung von 5 V, mit der die Brücke versorgt wird. Da diese Referenz maximal 1,5 V unter der Versorgung liegen kann, beträgt die minimale Versorgungsspannung 6,5 V. Der maximale Wert wird die Ladungspumpe vorgegeben und beträgt je nach Ausführung 10 V oder 12 V. Wir empfehlen einen Batterie- oder Akkubetrieb mit 9 V. Da auch kleinste Einstreuungen auf den Signalleitungen zu Störungen führen, ist eine Batterie eindeutig einem Steckernetzteil vorzuziehen.

 

3-stufiger programmierbarer Verstärker

Um eine so geringe Spannung von wenigen mV auf einen brauchbaren Signalpegel zu bringen, bedarf es eines optimierten Verstärkungskonzeptes. Der Ceres DMS2 arbeitet mit 3 unabhängigen Stufen, die sowohl hardwaremäßig durch Präzisionswiderstände (werkseitig) wie auch softwaremäßig (anwenderseitig) konfiguriert werden können. Kernstück ist ein Instrumentenverstärker, der für Lastzellen mit einer Empfindlichkeit von 1 mV/V oder 2 mV/V optimiert geliefert werden kann.  Alle folgenden Werte beziehen sich auf die 1 mV/V-Version, in Klammern finden Sie die Angaben für die 2 mV/V-Variante. Der Verstärkungsfaktor des Instrumentenverstärkers liegt bei 604 (404). Damit ergibt sich bei 5 mV Vollausschlag eine analoge Spannung von 3,02 V (4,04 V). Dieser Pegel wird über 2 nachgeschaltete programmierbare PGA-Filterstufen aufbereitet. Die Verstärkung ist getrennt in jeweils 33 Stufen einstellbar. Im Auslieferungszustand sind die Werte 0.688 (PGA1) und 2 (PGA2) voreingestellt (bei der 2 mV/V-Version sind beide Faktoren auf 1 gesetzt). Diese Kombination ergibt einen Gesamtwert von 1.376 (1), durch den sich der Vollauschlag auf 4,155 V erhöht (bei 4,04 V bleibt). Die interne hochgenaue Referenz des 14-Bit-AD-Wandlers liegt bei genau 4,16 V. Damit verfügt der Ceres DMS über einen geringfügigen oberen Offset, der zum Erkennen einer Überlast genutzt wird.

Der maximale Wert des AD-Wandlers beträgt 16383, dabei sind Eingangsspannung und Referenzspannung identisch bei einem Wert von 4,16 V. Der Nennwert der Lastzelle ist bei 4,155 V (4,04 V) erreicht, was einem Dezimalwert von 16363 (15911) entspricht. Damit ist die Ausnutzung des AD-Wandlerbereiches maximal. 

Hinweis: Es gibt viele Lastzellenverstärker am Markt, die mit 24 Bit Auflösung werben. Dies ist in den meisten Fällen allerdings eher als Marketing zu verstehen. Eine Auflösung von 24 Bit entspricht bei einem Signal von 5 V einer Schrittweite von ca. 300 nV. Diese Wandler arbeiten aber intern oft mit viel geringeren Referenzspannungen. Diese Werte sind natürlich absolut utopisch und selbst ein sehr guter Signalverstärker klaut Ihnen ohne rot zu werden schon einmal 4 bis 6 Bit, wenn er einen guten Tag hat. Schwankungen in der Referenzspannung und Einstreuungen tun ihr Übriges. Doch nehmen wir ruhig einmal an, Sie würden die 24 Bit wirklich fehlerfrei in die Realität umsetzen, dann hätten Sie eine Messauflösung bei einer 5-kg-Lastzelle von 0,3 µg. Sie könnten damit z. B. den Diätplan einer Stubenfliege überwachen und deren Gewicht immer noch hochauflösend in 333333 Einzelwerten erfassen. Im Ernst mag es bestimmt Anwendungen geben, für die eine solche Auflösung interessant ist, aber mit der entsprechenden realen Genauigkeit wäre sie unbezahlbar.

 

Lastzellen-Anschluss

 

Vollbrücken-Lastzellen können direkt an den Böcker Ceres DMS2 angeschlossen werden, Halbbrücken müssen zunächst extern entsprechend verschaltet werden. Für den Anschluss stehen sowohl der roten Pfostenstecker als auch die Mini-DIN-Buchse zur Verfügung. Letztere sollten Sie nutzen, wenn die Lastzelle eine sehr lange Zuleitung aufweist, denn dann kann die Schirmung mit angeschlossen werden. Die Belegung des Pfostenstecker ist wie folgt:

+ : rot (+ 5V)

a: grün (V+)

b: weiß (V-)

- : schwarz (GND)

 

Die Mini-DIN-Buchse weist folgende Belegung auf, wenn Sie von vorn auf die Buchse schauen:

 

MiniDIN-4_Buchse

Wichtig: Eine Schutzbeschaltung verringert die Genauigkeit eines Messsystems, deshalb weist der Ceres DMS keine zusätzlichen Schutzelemente auf. Aus diesem Grund ist es unbedingt erforderlich, dass der Verstärker immer mit einer Brücke betrieben wird.

 

Rote und grüne LED

Die beiden LEDs signalisieren eine Unter- bzw. Überschreitung des Messbereichs. Längere Phasen, in denen die rote LED leuchtet, sollten vermieden werden. Außerdem blinken beide LEDs während des Nullabgleichs, den Sie mit einem Befehl über die serielle Schnittstelle ausführen können. 

 

Analoger Ausgang

Den analogen Ausgang finden Sie auf dem blauen Pfostenstecker. Wenn für Ihre Anwendung der analoge Pegel wichtiger ist, als das Ergebnis des AD-Wandlers, dann können Sie die Verstärkungen für PGA1 und PGA2 individuell anpassen. Sie erhalten bei 1 mV/V und den Verstärkungsfaktoren 1,231 (PGA1) und 1,333 (PGA2) z. B. einen Spannungsbereich von 0 bis 4,96 V oder mit den Werten 1,143 (PGA1) und 1,455 (PGA2) einen Bereich von 0 bis 5,02 V. Da der interne Mikrocontroller mit einer leicht überhöhten Versorgung arbeitet sind Pegel knapp über 5 V durchaus möglich.

 

Digitale Ausgänge (Schaltausgänge)

Auf dem grünen Pfostenstecker finden Sie die Anschlüsse "CO" und "Dir". "Dir" entspricht der Ansteuerung der LEDs, d. h. wenn der Messbereich verlassen wird und die rote LED leuchtet, nimmt "Dir" einen High-Pegel an. Bei "CO" handelt es sich um eine programmierbare Schaltschwelle. Sie können über einen entsprechenden Befehl (s. Befehlssatz) einen Wert zwischen 0 und 16383 als Alarmschwelle eingeben. Wird dieser Wert überschritten, geht der Pegel von "CO" von low auf high. 

Beispiel: Der dezimale Maximalwert liegt wie oben beschrieben bei der entsprechenden Standardverstärkung bei 16363. Geben Sie z. B. einen Wert von 8181 ein, dann wird genau beim halben Nennwert der Alarm ausgelöst.

 

Serielle Schnittstelle

Über das mitgelieferte 4-polige Kommunikationskabel kann der Böcker Ceres DMS2 z. B. über einen USB-TTL-Konverter mit einem PC oder Host-Controller kommunizieren. Die Datenrate beträgt 38.400 Baud (8, N, 1) und die Belegung der Anschlüsse ist wie folgt:

 

rot: +5 V

grün: RX

gelb: TX

schwarz: GND

 

Die Anschlussbezeichnungen beziehen sich auf die serielle Schnittstelle des Ceres DMS2. Der grüne RX-Anschluss muss also mit dem entsprechenden TX-Anschluss des Adapters verbunden werden, genauso ist beim RX-Anschluss zu verfahren. Der 5V-Anschluss ist nur dann erforderlich, wenn Sie den USB-Adapter über den DMS-Verstärker mit versorgen wollen. Wird der Adapter vom PC oder Host versorgt können Sie diesen Anschluss offen lassen. 

 

Inbetriebnahme

 

Die Spannungsversorgung erfolgt über die 2-polige Schraubklemme, der Minuspol ist mit "GND" gekennzeichnet. Der Pluspol liegt neben der Diode. Achten Sie auf die korrekte Polung und schalten Sie den Ceres DMS2 Verstärker nur bei angeschlossener Lastzelle ein. Im Gegensatz zu den ersten DSM1-Versionen justiert sich der Verstärker nach dem Einschalten nicht mehr von allen. Dadurch wird eine Fehljustage vermieden, wenn beim Einschalten schon eine Kraft auf die Lastzelle wirkt. 

Am Ausgang "AO" liegen ohne Belastung wenige mV an. Sie können jetzt einen der folgenden Befehle ausführen, die als ASCII-Code z. B. über ein Terminalprogramm eingegeben werden können. Ich empfehle Ihnen das kostenlose Tool "HTerm", mit dem Sie die Daten in den unterschiedlichsten Formaten ein- und auslesen können.

 

Befehlssatz

 

Für die gebräuchlichsten Eingaben werden Sonderzeichen genutzt, ansonsten folgt das Format dem logischen Schema, dass Sie mit Großbuchstaben aktiv auf dem Mikrocontroller Befehle ausführen und mit Kleinbuchstaben lediglich Daten auslesen können. Das hat den Vorteil, dass das versehentliche Drücken einer Taste keine weitreichende Aktion ausführt, sondern lediglich Daten zurückgibt.

 

Übersicht:

Befehl

Beschreibung

?

Gibt das Konfigurationsarray aus

.

Holt den Wert einer Einzelmessung

+

Schaltet in den Run-Modus

-

Schaltet in den Singel-Step-Modus

W str

ermöglicht das Schreiben der gesamten Konfiguration (manuell nicht empfohlen)

!

Schreibt das Konfigurations-Array ins EEPROM

*

Setzt alle Werte auf den Auslieferungszustand

D

Ausgabe im Dezimalformat

H

Ausgabe im Hexadezimalformat

F

Ausgabe im Fließkommaformat

B

Ausgabe der binären Rohdaten

L

Wählt LineFeed (0x0A) als Terminierung

N

Wählt NULL (0x00) als Terminierung

C

wählt Carriage Return (0x0D) als Terminierung

Z

Abgleich auf Nullwert

o

Ausgabe des Offset-Wertes

A

setzt einen Alarm- oder Schwellenwert

a

liest den Alarmwert aus

1 val

Wahl des Verstärkungsfaktors für PGA1

2 val

Wahl des Verstärkungsfatkors für PGA2

K

Ausgabe im kg-Format

G

Ausgabe im g-Format

 

Die Befehle im Einzelnen:

 

"?"

Das Konfigurations-Array besteht beim DMS2 aktuell aus 9 Byte. Der ?-Befehl erzeugt daraus einen hexadezimalen String mit der folgenden Belegung:

MODE TYPE GAIN1 GAIN2 LOAD1 LOAD2 ALARM_H ALARM_L TERM

MODE: Das Modusregister wird intern genutzt, um zwischen Run- und Single-Step-Modus zu unterscheiden und die Darstellung zu speichern. 

TYPE: Dabei handelt es sich um einen Identifikationscode, der beim DMS2 den Wert "41" hat.

GAIN1 + GAIN2: Die Verstärkung für PGA1 und PGA2. 

LOAD1 + LOAD2: Die beiden Byte werden zu einer Integer zusammengefasst, die den Nennwert der Lastzelle in kg beschreibt. 

ALARM_H + ALARM_L: Hier finden Sie wieder als Integer zusammengefasst den Alarmwert, bei dem der Anschluss CO gesetzt wird.

TERM: Alle Ausgaben bis auf die binären Rohdaten werden mit einem wählbaren Terminierungszeichen (CR, LR oder NULL) abgeschlossen. Der gewählt Wert wird hier angezeigt.

 

"."

Nach Eingabe eines Punktes antwortet der DMS2 mit dem aktuellen Messwert im gewählten Format mit der eingestellten Terminierung.

 

"+"

Nach Eingabe des Punktes sendet der DMS2 im schnellstmöglichen Takt die jeweils aktuellen Messdaten. Dieser Modus ist nur in Ausnahmefällen zu empfehlen, denn der Hostcontroller muss schnell genug sein, um die permanent empfangenen Daten auch verarbeiten zu können. Der Regelbetrieb ist das angeforderte Senden nach dem Punktbefehl.

 

"-"

Mit dem Minuszeichen schalten Sie vom Run-Modus wieder in den Normalbetrieb zurück. 

 

"W Str"

Sie können die komplette Konfiguration auf einmal ändern, wenn Sie dem W-Befehl die komplette Konfiguration übergeben. Dabei werden alle Werte dezimal übergeben und durch Leerzeichen getrennt. Da dieser Befehl bei fehlerhafter Eingabe ein nicht vorhersehbares Verhalten des DMS2 hervorrufen kann ist er mit Vosicht zu genießen und sollte nur im Zusammenhang mit Konfigurationsprogrammen genutzt werden.

 

"!"

Alle Änderungen, die Sie vornehmen, werden nur temporär im Konfigurations-Array gespeichert. Sollen die Werte auch nach dem Neustart gültig sein, müssen Sie sie im EEPROM abspeichern. Dazu ist die Eingabe des "!" notwendig. Diese Strategie wurde gewählt, um nicht bei jeder einzelnen Änderung einen EEPROM-Zugriff auszuführen und somit die Lebensdauer des Speichers zu verlängern. 

 

"*"

Falls Sie den DMS2 wieder auf die Anfangswerte zurücksetzen wollen, können Sie den "*"-Befehl nutzen. Danach haben die einzelnen Konfigurations-Bytes die folgende Werte (diese Werte gelten für nicht angepasste Lastzellen, bei Auslieferung mit Lastzelle können sich andere Werte ergeben):

MODE: 0x08 (8)

TYPE: 0x29 (41)

GAIN1: 0xA0 (160)

GAIN2: 0x78 (120)

LOAD1: 0x05 (5)

LOAD2: 0x00 (0)

ALARM_H: 0xFF (255)

ALARM_L: 0xFF (255)

TERM: 0x0D (13)

 

"D", "H", "F", "B"

Mit den Formatbefehlen schalten Sie zwischen dezimaler, hexadezimaler, Fließkommaanzeige und binären Rohdaten um:

Dezimal: es werden Werte zwischen 0 und 16383 angezeigt, die einem Gewicht von 0 bis zum Nenngewicht entsprechen.

Hexadezimal: die Anzeige erfolgt mit der gleichen Logik wie zuvor, nur dass hier Werte zwischen 0x0000 und 0x3FFF genutzt werden.

Fließkomma: In Abhängigkeit der LOAD-Angabe und des Skalenwertes werden die Rohdaten in Fließkomma-Gewichte umgerechnet und mit einem "kg" oder "g" abgeschlossen.

Binäre Rohdaten: Im Gegensatz zu den 3 vorigen Fällen, bei denen ein ASCII-Format genutzt wird, werden nach Eingabe von "B" lediglich binäre Rohdaten gesendet. Dabei wird zuerst das Low-Byte und im Anschluss das High-Byte übertragen.

 

"L", "N", "C"

Bei einer ASCII-Übertragung werden Terminierungszeichen oder -sequenzen genutzt, damit der empfangene Host das Ende einer Übertragung interpretieren kann. Einige Programme erwarten dabei bestimmte Zeichen und deshalb können Sie die gängisten Varianten mit den Befehlen "L" (LineFeed, 0x0A), "N" (Null, 0x00) und "C" (Carriage Return, 0x0D) einstellen. Theoretisch können Sie jedes beliebige Zeichen nutzen, wenn Sie es innerhalb eines vollständigen Konfigurations-Strings mit dem "W"-Befehl im letzten Segment einfügen:

z. B.: W 8 41 160 120 5 0 255 255 4

Die "4" entspricht dem ASCII-Wert "End of Transmission"

 

"Z"

Mit dem Zero-Befehl "Z" führen Sie einen Nullabgleich durch. Der DMS2 ermittelt dabei den aktuellen Wert und speichert ihn in der Variable "Offset". Diese wird vom aktuellen Ergebnis abgezogen, so dass Sie aktuell eine "0" erhalten. 

 

"o"

Wenn Sie wissen wollen, welcher Wert gerade für den Offset genutzt wird, dann hilft Ihnen dieser Befehl weiter. Der Wert wird hexadezimal ausgegeben.

 

"A", "a"

Die Schaltschwelle setzen Sie, in dem Sie "A" gefolgt von einem dezimalen Wert, der zwischen 0 und 16384 liegen kann, eingeben. Sie können damit z. B. ein Grenzgewicht bestimmen, bei dessen Überschreiten am Pin C0 der Pegel von 0 auf 1 wechselt. Auslesen können Sie den Wert mit dem Befehl "a".

 

"1", "2"

Die Verstärkungsfaktoren werden für den PGA1 mit "1 wert" und für den PGA2 mit "2 wert" geändert. Der Wert selbst muss im dezimalen Format eingegeben werden und exakt der Kennung aus der folgenden Tabelle entsprechen:

 

Gain_Table

 

Den realen Verstärkungsfaktor finden Sie im rosafarbenen Feld, daneben den hexadezimalen und den dezimalen Wert. Um eine Verstärkung von "1" in PGA1 und einen Faktor von "1,333" in PGA2 einzustellen, müssen Sie also die Kommandos:

"1 248" und

"2 184" 

eingeben.

Wenn Sie sich dabei verschreiben, ist der Verstärkungswert undefiniert. Das kann zu keiner Beschädigung führen, aber die Messwerte werden höchstwahrscheinlich keinen Sinn ergeben.

Auch wenn sich aus beiden Verstärkungsfaktoren der gleiche Gesamtfaktor ergibt ist die Reihenfolge doch von entscheidender Bedeutung:

 

Beispiel: Sie benötigen eine Gesamtverstärkung von genau 1,25. Mit einem einzigen PGA können Sie das nicht erreichen, denn der bietet nur 1,231. Die Kombination aus 2 und 0,625 ergibt aber genau 1,25. Wenn Sie jetzt z. B. für den PGA1 den Wert 2 (120) eingeben und für PGA2 0,625 (144) wählen, dann passiert folgendes:

Liegt die Eingangsspannung bei 2.5 V, liegen am Eingang von PGA2 genau 5V an, der daraus dann 3,125 V generiert. Ein weiteres Ansteigen der Eingangsspannung führt aber zu keiner Änderung weil sich PGA2 schon in der Sättigung befindet. Ganz anders ist die Situation, wenn Sie für PGA1 den Wert von 0,625 wählen und für PGA2 den Wert von 2. Auf der sicheren Seiten liegen Sie immer, wenn der erste PGA den kleineren Verstärkungsfaktor erhält. 

 

"K", "G"

 

Dieser Befehl hat nur im Fließkomma-Format eine Wirkung und er schaltet die Anzeige von Gramm auf Kilogramm um. Der Wert wird dabei durch den Korrekturfaktor 1000 angepasst. 

 

 

Flexibler Aufbau

Der programmierbare Lastzellenverstärker DMS2 ist nicht nur auf die beschriebene Anwendung beschränkt, sondern kann vielfältig und schon in geringen Stückzahlen an Ihre Anforderungen angepasst werden, weil dies häufig lediglich durch eine Änderung der Firmware möglich ist. Es ist eine Anpassung an jeden Lastzellentyp möglich und auch die Art der Schnittstelle ist änderbar. Die Ausführung mit UART-Interface ist zwar der Standard, der DMS2 ist aber auch in einer I2C-Variante lieferbar. Fragen Sie uns einfach, wenn Sie ganz spezielle Anforderungen haben. Es ist zwar nicht alles, aber doch sehr viel machbar.

 

 

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