Skalować sygnał 30-50 mV do zakresu 0-5 V.

Mam czujnik CO ₂ , który wyjściowy sygnał wartości 30-50 mV. Muszę przeliczyć te napięcia na 0-5 V dla mojego mikrokontrolera o najwyższej rozdzielczości. Rozumiem, że mogę wzmocnić napięcie za pomocą nieodwracającego obwodu wzmacniacza operacyjnego, jak pokazano, do zakresu 3-5 V, ale czy można rozszerzyć ten zakres do 0-5 V, aby uzyskać lepszą rozdzielczość wartości czujnika?

Możesz użyć wzmacniacza różnicowego, aby odjąć przesunięcie 30 mV.

Gdy R1 = R2 i R3 = R4, funkcja transferu jest

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

$\times$

Problem ze wzmacniaczami różnicowymi polega na tym, że R1 załaduje dzielnik rezystora, aby uzyskać przesunięcie 30 mV, więc trzeba ponownie obliczyć rezystory, a także V2 będzie miało impedancję wejściową, która może zniekształcić pomiar.

Wzmacniacz oprzyrządowanie jest rozwiązaniem.

$\times$

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

Microchip MCP6N11 jest odpowiednim urządzeniem.

Wzmacniacz instrumentalny jest tutaj potrzebny (chociaż opamp może być użyty z pewną dbałością o szczegóły)
W zależności od dostaw (pojedynczy, podwójny) należy jednak zachować ostrożność. Jeśli używasz jednego źródła zasilania (np. 0-5 V), musisz upewnić się, że InAmp może obsłużyć wejścia trybu wspólnego poziomu sygnałów wejściowych, które będą 30-50 mV względem ziemi (więc zakres wejściowy musi obejmować uziemienie)
Również od Twoja moc wyjściowa obejmuje uziemienie (i szynę zasilającą, jeśli używasz zasilania 5 V), musisz upewnić się, że moc wyjściowa może się całkowicie wychylić na obie szyny. Wielu InAmps nie robi żadnej z tych rzeczy. LTC2053 jest szyny do szyny / oddalanie możliwe, ponieważ jest MCP6N11 Steven wymienia.

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

W każdym razie, dopóki dbasz o powyższe, konfiguracja jest dość prosta. Przyłożyć 30 mV do wejścia odwracającego, sygnał do wejścia nieodwracającego i ustawić wzmocnienie dla (5 V - 0 V) ​​/ (50 mV - 30 mV) = 250.

Oto przykładowy obwód podwójnej szyny (+ -5 V ) z LT1789 InAmp:

Symulacja:

Układ LTC2053 z pojedynczym zasilaniem (nie pokazano symulacji, ponieważ jest taki sam jak powyżej):

Użyj wzmacniacza instrumentacyjnego takiego jak ten .

Ponieważ chcesz wzmocnić 30-50mV do 0-5V, 5V / (50mV-30mV) = wzmocnienie 250. Użyj arkusza danych, aby wybrać rezystor wzmocnienia. W moim przykładzie G = 1 + (100k / Rg), więc Rg = 100k / (G-1) dla 402 Ohm. Wartości te muszą być dość dokładne, a jeśli masz wątpliwości, zwiększ je nieco i poświęć trochę. Ponieważ chcesz 0-5 V, będziesz chciał ustawić napięcie odniesienia na 2,5 V, ponieważ jest to środek zakresu. Użyj do tego diody referencyjnej.