Skala sinyal 30-50 mV ke kisaran 0-5 V

13

Saya memiliki sensor CO ₂ yang mengeluarkan nilai sinyal 30-50 mV. Saya perlu menerjemahkan tegangan ini ke 0-5 V untuk mikrokontroler saya dengan resolusi tertinggi. Saya mengerti bahwa saya dapat memperkuat tegangan menggunakan rangkaian op-amp non-pembalik, seperti yang ditunjukkan, ke kisaran 3-5 V, tetapi apakah mungkin untuk memperluas rentang itu ke 0-5 V untuk mendapatkan resolusi yang lebih baik dari nilai sensor?

— neufuture
sumber

1

Bisakah Anda memperbaiki gambar.

— Dean

Dean - Saya telah memperbarui nilai resistor ke 101 ohm jika itu yang Anda maksud.

— neufuture

Sejak memposting pertanyaan ini, saya menyadari bahwa saya telah salah membaca lembar data dan bahwa kisaran output salah. Saya juga menemukan dokumentasi tambahan pada sensor tertentu yang saya gunakan. Saya telah memposting pertanyaan baru di sini . Tanggapan untuk posting ini telah berguna dalam mulai memahami konsep amplifier instrumentasi.

— neufuture

16

Anda dapat menggunakan penguat diferensial untuk mengurangi offset 30 mV.

masukkan deskripsi gambar di sini

Ketika R1 = R2 dan R3 = R4 fungsi transfernya adalah

$V_{OUT} = \dfrac{R3}{R1}(V_2 - V_1)$

$\times$

Masalah dengan penguat diferensial adalah bahwa R1 akan memuat pembagi resistor untuk mendapatkan offset 30 mV, sehingga Anda harus menghitung ulang resistor, dan juga V2 akan memiliki impedansi input yang dapat mendistorsi pengukuran.

Sebuah penguat instrumentasi adalah solusinya.

masukkan deskripsi gambar di sini

$\times$

$V_{OUT} = \dfrac{2 R2}{R1}\cdot \dfrac{R4}{R3} (V_2 - V_1)$

Microchip MCP6N11 adalah perangkat yang cocok.

— stevenvh
sumber

Sekadar tambahan, jika mau, Anda bisa melakukannya dengan dua opamps, karena Anda hanya peduli dengan impedansi input dari input mikrofon. Input lain hanyalah pembagi tegangan, jadi Anda bisa menyesuaikan resistensi Anda untuk mengimbangi impedansi input, dan kemudian mendapatkan satu penyangga input mikrofon

— BeB00

6

Penguat instrumentasi adalah apa yang Anda butuhkan di sini (meskipun opamp dapat digunakan dengan perhatian terhadap detail)
Tergantung pada suplai Anda (tunggal, ganda), Anda perlu berhati-hati. Jika menggunakan catu daya tunggal (mis. 0-5V) Anda harus memastikan bahwa InAmp dapat menangani input mode umum dari level sinyal input Anda, yang akan 30-50mV relatif terhadap pentanahan (sehingga rentang input harus mencakup pentanahan)
Juga karena output Anda termasuk ground (dan power rail jika menggunakan catu 5V) Anda harus memastikan output dapat berayun sepenuhnya ke kedua rail. Banyak InAmps tidak melakukan hal-hal ini. The LTC2053 adalah salah satu rel kereta api ke in / out pilihan, seperti yang MCP6N11 Steven menyebutkan.

$10^{13}\Omega$ $10\ T\Omega$

Bagaimanapun, selama Anda berhati-hati dengan hal di atas, pengaturannya cukup sederhana. Terapkan 30mV ke input pembalik, sinyal ke input non-pembalik dan atur gain untuk (5V - 0V) / (50mV-30mV) = 250.

Berikut adalah contoh rangkaian dual rail (+ -5V) dengan LT1789 InAmp:

LT1789

Simulasi:

LT1789 Sim

Sirkuit LTC2053 catu daya tunggal (simulasi tidak ditampilkan karena sama seperti di atas):

LTC2053

— Oli Glaser
sumber

2

+1 untuk selalu memaparkan orang-orang betapa mudahnya mensimulasikan rangkaian

— justing

4

Gunakan penguat instrumentasi seperti ini .

Karena Anda ingin memperbesar 30-50mV ke 0-5V, 5V / (50mV-30mV) = gain 250. Gunakan lembar data untuk memilih resistor gain. Sebagai contoh saya, G = 1 + (100k / Rg), jadi Rg = 100k / (G-1) untuk 402 Ohm. Nilai-nilai ini harus sangat tepat, dan ketika ragu membuatnya sedikit lebih besar dan mengorbankan rentang kecil. Karena Anda ingin 0-5V, Anda ingin mengatur tegangan referensi ke 2.5V karena itu adalah bagian tengah dari rentang tersebut. Gunakan dioda referensi untuk itu.

— Matt Young
sumber