Analoginen jännitetason muunnos (tasonsiirto)

jfenwick

2012-04-26 10:15:16 UTC

view on stackexchange narkive permalink

Minulla on ohjaussauva, joka asettaa analogisen jännitteen jonnekin 1,5 V: n ja 3,5 V: n välille.

Haluan muuttaa tämän jännitealueen ohjaamaan moottorin ohjainta, joka ottaa analogisen jännitteen välillä 0 V - 5 V.

Kuinka voin vaihtaa tasoa ja vahvistaa sitä oikein?

Eikö välimikro-ohjainta ole? Jos näin on, käytä vain ADC: tä.

Luulen, että haluat ehkä tarkentaa, mitä haluat tarkalleen tehdä täällä. Yritätkö skaalata analogista jännitettä 1,5 V-3,5 V: sta 0 V-5 V: iin? Yritätkö muuntaa analogisen jännitteen digitaaliseksi lähdöksi?

Tehostinmuunnin voi auttaa sinua siirtymään 3,5 V: sta 5 V: een, mutta ei siirtymään 1,5 V: sta 0 V: iin. Sen vahvistus on aina suurempi tai yhtä suuri kuin 1.

@Telaclavo-lisäys ei ole tässä hyödyllinen, koska sitä käytetään virtalähteeseen, mutta oletamme, että hänen virtalähteensä on suurempi kuin 3,5 V.

@clabacchio Tiedän mihin käytetään boost-muuntimia. Halusin huomauttaa hänelle, että puolet yhtälöstä ei ole vain suositeltavaa tai sitä ei yleensä tehdä tällä tavalla, vaan se on mahdotonta matemaattisesti.

@Telaclavo Ymmärrän mielipiteesi. Sanon vain, että DC / DC-muuntimet ovat vain poissulkevia, ja sinä vain estät tehostimen käyttöä. Yritin olla asiasta yleisempi, sekaannusten välttämiseksi.

Tiedämme, että nämä ovat analogisia jännitteitä. Mikä on tarjonta?

Clabaccio

Opampin ei ole tarkoitus olla oikea, se on vain simulaattorin oletusarvo. Ja se ei ole varma, että se ei toimi, koska hänellä voi olla erilainen tarjonta. Mutta kiitos neuvosta, kirjoitan vastuuvapauslausekkeen. Mutta sinun pitäisi lähettää tämä kommenttina.

Minulla on kysymys Rocketmagnets-piirille. Olen hyvin uusi elektronisissa asioissa ja olen rakentanut dynaamisen liikealustan arduino- ja pyyhinmoottoreilla. Moottorit käyttävät potentiometriä sijainnin palauttamiseen. Ruukut ovat suunnilleen noin 180 °, joten saan jonkin verran noin 1,6 - 3,6 V: n aluetta, joten kasvatan jännitettä tällä piirillä. Olen rakentanut tämän kaltaisen http://www.x-sim.de/forum/gallery/image.php?image_id=2326. Olen tarkistanut johdotuksen monta kertaa enkä löydä ongelmaa. Käytän 10k potteja 1k: n kohdalla, ehkä tämä on minun ongelmani? Käytän lm324N: ää

Kolme vastused:

Olin Lathrop

2012-04-26 17:31:41 UTC

view on stackexchange narkive permalink

Haluat yksinkertaisen vahvistuksen 5/2 = 2,5 keskitettynä 2,5 V: n ympärille. Tämä on helppoa olettaen, että sinulla on 5 V: n teho, kuten moottorin ohjaimesta:

Tämän on oltava kiskolta kiskolle -lähtöopamppi, joka voi toimia 5 V: n teholla, kuten MCP6041 ja monet muut. R1 ja R2 muodostavat jännitteenjakajan, jotta saadaan 2,5 V, jonka ympärillä tulosignaali vahvistetaan. C2 vaimentaa 5 V: n virtalähteen melua jopa enemmän kuin tasavirta, jotta tasainen ja tasainen taso saadaan aikaan. Opamp on klassisessa positiivisen vahvistuksen kokoonpanossa, R4 ja R3 asettavat vahvistuksen. R1: n ja R2: n tuottaman 2,5 V: n lähteen impedanssi lisää tehokkaasti R3: ta vahvistusta varten, mutta se on pieni 1,2 kΩ: n osuus 100 kΩ: lla. Vahvistus on hieman alle 2,5.

+1. Tarkemmin sanottuna rautatie-rautatie-lähtö (rautatie-rautatie-syötettä ei tarvita tässä)

AilibzrvfgCMT - Kiinteä.

Kuinka valitsit arvot ryhmille R1 ja R2?

@abdullah: Koska syöttö on 5 V ja pisteen on oltava 2,5 V, yksi rajoitus oli R1 = R2. Toinen valinta oli, mikä on 2,5 V: n lähteen impedanssin, joka on R1 / R2. Alempi on parempi, mutta alempi tarkoittaa myös enemmän virtaa. Tunsin, että 100 kOhm oli suunnilleen yhtä suuri kuin halusin mennä R3: n kanssa pitämään harhautuvan melun. 1,2 kOhms näytti olevan riittävän alhainen impedanssi verrattuna siihen, ja se vetää noin 1 mA 5 V: n virtalähteestä, mikä kuulosti kohtuulliselta.

@OlinLathrop kiitos tiedoista. Jos virrabudjettimme on tiukka, pitäisikö meidän ottaa käyttöön jännitteen seuraaja 2,5 V: lle käyttämällä toista OP-AMP: tä (ehkä samassa paketissa)?

Opampit ovat uusia minulle ... Voin nähdä, että R1 ja R2 muodostavat jännitteenjakajan. Differentiaalivahvistin ottaa ohjaussauvan signaalin 3: lla (+) ja 2,5 V: n signaalin 2: lla (-) ja seuraamalla differentiaalivahvistimen matematiikkaa saamme tämän: `Differential Amplifier: Vout = Ad (Vin + - Vin-) Vout = Ad (3,5 - 2,5) = 1AdVout = Mainos (2,5 - 2,5) = 0AdVout = Mainos (1,5 - 2,5) = -1Ad'Olen olettaa, että Ad = 5, joka tulee siitä, että 5 V menee Vs +: iin ja GND menee Vs-: ään. Mutta tasonmuutos ei näytä minulle oikealta. Pohja on -1Ad ja yläosa on 1Ad. Pitäisikö Vin- olla 1,5: ssä 2,5: n sijasta?

Minulla ei myöskään ole selvää siitä, miten R3 ja R4 asettavat vahvistuksen. Olen myös hieman hämmentynyt siitä, miksi kaavion yläosassa 5V ja GND näyttävät tulevan yhteen ja menevät sitten Vs +: een. Olisin ajatellut, että vain 5 V: n pitäisi mennä sinne.

@jfenwick: En voi kertoa mitä luulet näiden yhtälöiden tarkoittavan ilman oikein määrittäviä termejäsi, kuten "Ad". Näyttää myös siltä, että olet saattanut unohtaa, että tässä piirissä on negatiivinen palaute, joka asettaa vahvistuksen. Opampin avoimen silmukan vahvistus on niin suuri, että sillä ei ole merkitystä suljetun piirin vahvistuksen kannalta. En näe 5V: n ja GND: n kohtaamista missään. Sinun on oltava tarkempi, vähemmän kättä.

@OlinLathrop Ad: "differentiaalivahvistus", mielestäni tämä tarkoittaa jännitteen nousua lähtöön, ei ole varma kuinka laskea kuinka paljon Ad on tässä piirissä. Vin + on positiivinen tulo op-vahvistimessa, missä ohjaussauvan ulostulo menee. Vin- on paikka, johon 2,5 V menee. Jos olet samaa mieltä kaikesta, ihanteellisessa tapauksessa jännitealue op-vahvistimen läpi menon jälkeen on [-1Ad, 1Ad]. En voi ajatella Ad-arvon arvoa, joka voisi muuttaa Vout-alueen arvoksi [0,5]. Ehkä palaute vaikuttaa Adiin tavalla, jota en ymmärrä. Kuinka lasket palautteen?

@OlinLathrop Luulen, että R4 tarjoaa polun Vout-signaalille palautesilmukan luomiseksi takaisin Vin-, mutta en tiedä mitä vaikutusta sillä on.

Rocketmagnet

2012-04-26 16:42:44 UTC

view on stackexchange narkive permalink

Tämä on mahdollista vain yhdellä op-vahvistimella. Yrität tehdä tasonsiirtoa ja vahvistaa . Meillä oli tapana tehdä näitä koko ajan. Ne ovat hyödyllisiä robotteissa, joissa on anturi, jolla on pieni analogisen jännitteen lähtöalue, ja haluat laajentaa jännitteen heilahdusta, jotta saat parhaan mahdollisen tarkkuuden ADC: ltäsi.

Teemme yleensä Ne voivat vaihdella offsetilla ja vahvistuksella, jotta voimme säätää niitä jokaiselle robotin anturille.

Op amp variable level shift and amplify

Kun olet saanut oikeat asetukset, voit aina mitata ruukut ja käyttivät sen sijaan kiinteän arvon vastuksia.

Tai voit laskea arvot suoraan:

Op amp level shift and amplify

online-laskin auttaa vastusarvojen määrittämisessä.

Oikea, mutta hänen on annettava syöttöjännitteensä

@clabacchio - totta. Mutta luulen, että voimme olettaa, että käytettävissä on 5v.

Huomaa, että tämä käänteinen. Tämä voi olla ongelma käyttöliittymässä, jos joystickiä on siirrettävä intuitiivisesta suunnasta päin, jotta moottorin nopeus kasvaa.

Kiitos huomautuksesta, että tätä kutsutaan tasonsiirroksi.

clabacchio

2012-04-26 11:22:20 UTC

view on stackexchange narkive permalink

Toisin kuin Cybergibbons sanoo, se on melko yksinkertainen analoginen elektroniikka. Mutta sinun on määritettävä, mitä virtalähdettä aiot käyttää piirissäsi.

Tarvitset piirin, joka laskee yhteisen tilan signaalin (1,5 V) 0: ksi ja käyttää vahvistusta 5/2 = 2,5 muille. Voit tehdä sen helposti Op-Amp-pohjaisella tasosiirtimellä jonkin verran vahvistusta.

Ratkaisu on käyttää analogista vähennyslaskijaa, jonka referenssijännite on 1,5 V, vielä yksinkertaisempi ratkaisu on vain ei- kääntämällä vahvistin viitteellä oikeaan paikkaan.

Tämä piiri suorittaa työn:

enter image description here

_{^{Opamp on vain oletusasetus simulaattorissa, tarvitset ehkä toisen tarvikkeen mukaan.}}

Se on ei-käänteinen vahvistin, jonka vahvistus on \ $ \ dfrac {R_1 + R_2} {R_1} \ $ , ja vertailujännite muuttaa jännitettä.

Se on yksinkertaista, jos piirrät vain kaaviota - komplikaatioon sisältyy vaatimus, että signaalin on oltava 0-5 V ja se on tulo moottorin ohjaimeen. 0,05 V ei aio leikata sitä - joten se tarvitsee jaetun syöttöopampin. Tämä tarkoittaa, että sinun on toimitettava jaettu toimitus, mikä on paljon lisätoimia.

@Cybergibbons ei niin paljon, riippuen siitä mitä hänellä on; ja käyttämällä rautateiden välisiä op-vahvistimia hän saattaa myös tehdä työn ilman sitä.

Mahdollisesti. Minulle on opetettu, että rautateiden välinen suorituskyky on hieman ei ei valvonnassa muutamista syistä. Ensinnäkin, rautatie rautatielle ei ole koskaan oikeastaan rautatie rautatielle - parhaiten toimivat opampit saavuttavat noin 10 mV, mikä voi aiheuttaa ongelmia. Toiseksi, ne eivät ole niin lineaarisia tällä alueella. Kolmanneksi, jos lataat lähdön, kiskosta kiskoon suorituskyky heikkenee paljon (moottorin ohjaus voi ladata lähdön - emme tiedä). Tietysti, jos moottorin ohjaimella on kuollut alue, sillä ei ole merkitystä.

@Cybergibbons, suorituskyvyn heikkenemisestä saatat olla oikeassa (en tiedä), mutta analogisilla laitteilla on rautateiden väliset op-vahvistimet, jotka menevät noin 2-5 mV (max) kiskoilta. Mutta tätä ongelmaa ei ole, jos hänellä on esimerkiksi 12 V: n syöttö, joten se riippuu siitä, kuinka hän haluaa toimittaa sen. Ajamiskyvystä hän voi käyttää toista op-vahvistinta puskuroimaan signaalin, kunhan hänellä on oikea syöttö.

@Cybergibbons - Onko todennäköisempää, että prosessorin PWM-lähtöliitin menee 10 mV: n sisällä maasta - jopa 0%: n käyttöjaksolla?

@MikeJ-UK Kyllä, PWM antaa sinulle täydellisen 0 V: n (jos kuorma on kytketty maahan) ja melkein täydellisen 5 V: n (poikkeama, joka on kuormavirta kertaa vastuksen PMOS).

@MikeJ-UK Odotan PWM: n antavan välillä 10-50 mV useimmissa mikrokontrollereissa, kun käytetään korkeaa VCC: tä, kuten 5V.

@Cybergibbons Ei, jos kuormitus vain uppoaa virran (se ei lähde virrasta), 0%: n käyttöaste PWM luo täydellisen 0 V: n lähdön, koska mikään virta ei aiheuta pudotusta vastuksen NMOS: n yli.

ⓘ

Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.