From 3376c755d8842fbe1da1d2ef5c211bd0ec9a263a Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Bdale Garbee Date: Tue, 7 Jan 2025 13:45:09 -0700 Subject: [PATCH] switch gain-setting resistor footprint for screw terminal strip --- Notebook | 91 + quantimotor.lht | 10927 +++++++++++++++++++++++----------------------- quantimotor.sch | 75 +- 3 files changed, 5672 insertions(+), 5421 deletions(-) diff --git a/Notebook b/Notebook index 2afab1f..0fa5c4e 100644 --- a/Notebook +++ b/Notebook @@ -258,3 +258,94 @@ supply for QuantiMotor, and could use the 12s on the greenhouse board I've been contemplating, so no real reason to go to the effort. +2025.01.04 +- Thinking a lot about the load cell amplifier gain setting resistor. The + problem is knowing what the mV/V of the sensor will be, and not throwing + away ADC resolution or over-driving the ADC if the resistor is chosen poorly. + + The through-hole 1% part costs $0.16 in q100. The same resistor in 0402 + SMT 1% is about a half penny. So, having, say, 5 resistors loaded to support + load cells with 1/2/3/4/5 mV/V and using something to jumper the desired + one might not be entirely stupid? + + A 2x5 bare pin header is about 0.13/ea, and a berg jumper is about 0.05. + Might not be a stupid approach? + + How does the excitation voltage complicate this? I've always used 10V, and + so far every sensor I've chosen has supported this, though most seem to + at least imply 5V is the intended excitation value. + +- for connectoring, what about using PCB-mount right-angle connectors instead + of screw terminal strips? + + For battery charging, use the same powerpole and 3d-printed part we use on + TeleFireEight. + + For pyro output, let's try a panel-mount single 3-wire AC socket: + + Schurter 3-119-051, Mouser 693-3-119-051, $0.71 q100, needs a complex + routed opening, pushes in from the outside, has lugs for soldering + wires. Sides squeeze to remove if if needs to be replaced. Should + be easy enough to CNC mill opening. + + For the pressure sensor, a 3-conductor 1/4" audio plug seems like a great + plan, use metal-shell Switchcraft parts. Couple that with shielded twisted + pair cable. A suitable right-angle PCB mount connector might be: + + Neutrik NRJ3HF-1, Mouser 568-NRJ3HF-1, $1.16 q100 + Needs nut and washer sold separately to secure to chassis. + + -or- + + Same Sky (CUI) SJ-63033A, DK 2223-SJ-63033A-ND, $1.32 q100 + nut and washer included + + For the load cell, we need 4 conductors plus shield, so a 5-pin XLR is an + economical possibility. A suitable right-angle PCB mount male and cable + mounted female might be: + + Amphenol AC5MAH-AU-B, DK 889-AC5MAH-AU-B-ND, $2.72 q100 + IO Audio Technologies IO-XLR5-F-BK, DK 1937-1035-ND, $4.21 q100 + + The challenge with this is working out suitable packaging. The 50 cal ammo + box is clunky to machine, paint, and there's extra work to make up cables, + but it's kind of hard to beat in some ways... + +2025.01.05 +- had a thought about the gain resistor and excitation voltage thing. What if + I put an 8-position DIP switch on the board. Use two positions to pick + between 10V and 5V as excitation voltage. Use the other 6 positions to pick + a gain setting resistor. With some thought, that many resistors could cover + a range of mV/V choices? + +- another approach would be to use something other than the INA125, possibly + a programmable gain instrumentation amplifier? There are a bunch of parts + dedicated to getting from the sensor to bits, like the AD7730 (not + recommended for new designs). But since I need ADC inputs for other things + than the load cell, and the ADS8688 seems like it's going to be good for + other reasons, just changing the amplifier feels like it might make more + sense. The keys are how do I get a precision reference, and how hard would + it be to arrange to program a gain? The INA125 can provide 0-10000, but it + seems like the gain values I'm actually using are such that a max gain of + 1000 could suffice. The LTC6915 popped up in one search, not sure if it + really has what I want, as the gain control seems fairly coarse? + +- if I want to stick with the INA125, there are ways I might be able to use + a mux like the 74LV4051 (cheap) or ADG1408 (wickedly expensive) to choose + different resistors digitally. There's an interesting white paper that + talks about this whole topic at: + + https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/programmable-gain-instrumentation-amplifiers-finding-one-that-works-for-you.html + + The key difficulty seems to be managing the variation in on-resistance of + the mux over temperature and voltage, which can result in non-linearity of + the gain, making everything harder. + +- a crazy idea would be to use a digital potentiometer, like the MCP4552T-502. + +2025.01.07 +- after learning all of Art's load cells appear to be 3mV/V, and a long chat + with Keith, plan A for the load cell amplifier gain setting will be to ship + a resistor suitable for 3mV/V, and use a screw terminal strip to attach it + so customers don't have to scare us with their (lack of) soldering skills. + diff --git a/quantimotor.lht b/quantimotor.lht index ff0d42c..a5cc519 100644 --- a/quantimotor.lht +++ b/quantimotor.lht @@ -71,7 +71,7 @@ ha:pcb-rnd-board-v8 { li:conn { R14-2; 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A 3mV/V load cell excited with 10V needs gain 167 to optimally drive 5V ADC input, which is 369 ohms. The next higher std value is 374. - -If we need the divider on the output -for stability, crank the gain up here -to yield 0-5V range on the tap. T 59100 57100 9 10 1 0 0 0 1 10V default T 59600 54200 9 10 1 0 0 0 9 @@ -2217,3 +2200,41 @@ device=DRC_Directive N 67700 43400 68800 43400 4 N 68800 43400 68800 43800 4 N 70600 43400 70600 43000 4 +C 65100 53900 1 0 1 conn-4.sym +{ +T 65100 53900 5 10 0 1 0 0 1 +device=CONNECTOR +T 65100 53900 5 10 0 1 0 0 1 +footprint=282834-4 +T 64700 55500 5 10 1 1 0 6 1 +refdes=J12 +T 64300 53600 5 10 0 1 0 0 1 +value=4screws +} +N 65500 55200 65500 55400 4 +N 65100 55200 65500 55200 4 +N 65800 53800 65500 53800 4 +N 65500 53800 65500 54000 4 +N 65500 54000 65100 54000 4 +C 65100 54700 1 0 0 nc-right.sym +{ +T 65200 55200 5 10 0 0 0 0 1 +value=NoConnection +T 65200 55400 5 10 0 0 0 0 1 +device=DRC_Directive +} +C 65100 54300 1 0 0 nc-right.sym +{ +T 65200 54800 5 10 0 0 0 0 1 +value=NoConnection +T 65200 55000 5 10 0 0 0 0 1 +device=DRC_Directive +} +T 63600 54300 9 10 1 0 0 0 3 +Gain +Setting +Resistor +L 64300 55200 63900 55200 3 10 1 0 -1 -1 +L 64300 54000 63900 54000 3 10 1 0 -1 -1 +L 63900 55200 63900 55000 3 10 1 0 -1 -1 +L 63900 54000 63900 54200 3 10 1 0 -1 -1 -- 2.47.2