Kysymys:
Jännitteen skaalaus Arduino Analog In -tulolle, jännitteenjakajien lisäksi
terrace
2009-12-09 11:18:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Olen äskettäin rakentanut joitain kuituoptisia taivutusantureita ja haluan lukea niistä saamani arvot tietokoneeseen Arduinon kautta. Mittaan valoa tällä valodiodilla valmistajalta Industrial Fiber Optics. Tällä hetkellä annan LEDin toisessa päässä sekä valodiodin 2.2V. Kysymykseni liittyy siihen tosiasiaan, että fotodiodin monimittarilla mitatut jännitteen vaihtelut ovat lineaarisia, mutta melko pieniä, kun kuitu deformoituu, jopa melko radikaalisti. Kun kuitu on suora, kuidusta riippuen (on vaikea pisteyttää niitä identtisesti), jännite vaihtelee esimerkiksi 1,92 V: n ympärillä, ja taivuttamalla se nousee esimerkiksi 1,93-1,94 V: iin. En ole huolissani jännitteiden saamisesta identtisiksi, koska voin skaalata ohjelmistoissa.

Jos jännitteen vaihtelut ovat luokkaa 10 mV, eikö Arduinon 10-bittinen A / D kvantifioi sitä helvettiä, vaikka asettelen jännitteen 5 V: iin jännitteenjakajalla? Mitä etsin, on analoginen skaalain. Kuinka voin venyttää kyseisen alueen välillä 1,92–1,94 kattamaan koko alueen, 0–5 V, jotta voin hyödyntää Arduino A / D: n koko valikoimaa?

Minusta tuntuu, että tällä on piti olla yleinen toiminta elektroniikassa, mutta en ole koskaan opiskellut sitä muodollisesti, joten monet asiat menetetään minussa.

(Saatat ajatella, kuten davr oli, "miksi käytät kuituoptiikkaa taivutustunnistukseen? Miksi odotat jännitteen muutosta, kun kuitu on taivutettu?" Temppu on poistaa verhous valokaapelin toinen puoli. Tämä antaa valon valua ulos. Kun kaapeli on taivutettu pois pisteestä, kaapelista pääsee ulos vielä enemmän valoa aiheuttaen jännitehäviön vastaanottimessa ja päinvastoin.)

Olisitko niin ystävällinen näyttämään kaavion vastaanottimestasi? Toimitatko 1,9 V: n esijännitteen?
Jos tarkoitat kaavaketta itse vastaanottimelle, linkitin yllä olevaan tietolomakkeeseen. Tässä se on jälleen: http://i-fiberoptics.com/pdf/IFD91.pdf Jos tarkoitat kuinka olen kiinnittänyt sen, näet valokuvasta. Vastaanotin on musta. Annan sille 2,2 V (vaikka kuvassa se on litiumioniakku) punaisen johdon kautta vastaanottimen sivulle, jossa on oranssi piste, ja mitaan jännitteen vastuksen yli, joka menee maahan toinen puoli.
Viisi vastused:
#1
+12
David Brenner
2009-12-09 12:05:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Signaalin säätö on tässä mielessä erittäin yleistä. Haluat käyttää vahvistinta, jotta kyseinen 10 mV: n aluealue (esimerkiksi) olisi koko arduinon 0-5 V: n alue. Tämä voidaan tehdä käyttämällä op-vahvistimia, kuten LM741. Haluat todennäköisesti myös käyttää "jännitepuristinta" (esim. Kaksi zener-diodia) signaalimuokkaimesi / ADC-tulosi lähdössä varmistaaksesi, että arvo ei ylitä 5 V. Jos katsot verkkoa op-amp-tietolehdissä ja / tai signaalinkäsittelypiireissä, sinun pitäisi löytää oppaita tarkalleen mitä etsit.

#2
+11
Chris Gammell
2009-12-10 04:49:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Joten jos ymmärrän oikein, haluat pystyä "lukemaan" 10 mV: n vaihtelun 1,9 V: n signaalin päälle?

Jos näin on, ehdotan kahta erillistä vaihetta. Ensimmäinen on valodiodivahvistin (sivu 9 on kaikkein standardimpia piirejä). Tämä auttaa saamaan fotodiodin virran muunnetuksi jännitteeksi.

Toinen vaihe on instrumentointivahvistin, kuten INA-perhe Texas Instrumentsilta (paras, mutta voi myös olla kallis). Tämä auttaa poistamaan "common mode" -signaalin, joka tässä tapauksessa on 1,9 V. signaalisi tarvittavaan 5 V. asti.

En sano, että se olisi täydellinen, mutta mielestäni se on hyvä alku.

Viimeisenä muistiinpanona pidän Davidin yllä oleva ajatus kiinnikkeistä, vaikka ne voivat aiheuttaa joitain mittausvirheitä A / D-muuntimessa. Mikä tärkeämpää on kuitenkin, jos pystyt kääntämään sitä, kokeile parempaa op-vahvistinta kuin 741. Ne ovat yleisiä, mutta tekniset tiedot ovat kauheita. 3 tai 4 mV: n siirtojännite tuloliittimissä voi todella sotkea pienen signaalin, kuten yrität mitata.

~ Chris Gammell

Et tarvitse instrumentointivahvistinta. Yksinkertainen diff-vahvistin tekee. Tarvitset kuitenkin jatkuvan 1,9 V: n virtalähteen, jota voit käyttää referenssinä. Oletan, että jotain tällaista on jo olemassa piirissä anturin puolueellisuutena. Se auttaisi kaavamaisesti. Lisäksi, kun olet poistanut esijännityksen, sinun on lisättävä uusi esijännitys, jotta se saadaan ADC: n 0 ja 5 V: n välille.
Olen samaa mieltä siitä, ettet tarvitse sitä, mutta se on hyvä idea. Instrumentointivahvistin on vain diff-vahvistin, jossa on puskurit ennen sitä (joskus lisättyjä vastuksia vahvistusta varten). Jos käytät vain diff-vahvistinta, olet diff-vahvistimesi vastusten armossa; joskus jopa 1 kt. Jos hän yrittää mitata jotain, se korkea impedanssi (iAmp: n puskureista) voi todella auttaa (ts. Ei virtaa mittauslaitteeseen).
#3
+4
Jason S
2009-12-10 05:28:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Suosittele, että tarkastelet differentiaalisen PGA: n (ohjelmoitava vahvistusvahvistin) ja DAC: n yhdistelmää siten, että anturilähtö menee "+" -tuloon ja DAC "-" -tuloon. (Tai jotain integroitua, joka antaa sinulle samanlaisen toiminnallisuuden.) Tarkastele periaatteessa signaalia pienellä vahvistuksella, selvitä sen siirtymä, aseta tämä jännite DAC: lle ja pyöritä vahvistusta.

TI: n PGA308 näyttää hyvältä ratkaisulta.

Jos haluat halvemman ratkaisun, käytä kiinteän vahvistuksen differentiaalivahvistinta (tavallinen 4-vastus + op-vahvistin tekisi ) + vakaa, hiljainen 8-bittinen DAC (vakaus / kohinaominaisuudet ovat tärkeämpiä kuin tarkkuus), laita sensorin ulostulo jälleen "+" -tuloon diff-vahvistimeen ja DAC-lähtö "-" -tuloon.

Harjoitus lukijalle: näytä, että voit viedä diff-amp-ulostulon kylläisyydestä ja lineaariselle alueelle käyttämällä binäärihakutekniikkaa DAC: n kanssa ja varmistamalla, että vahvistus ei ole suurempi kuin G1 = täysimittainen ADC-tulojännite jaettuna DAC: n nimellisvaiheen koon ja sen DNL: n (differentiaalinen epälineaarisuus) summalla. Käytän todennäköisesti pienempää (G1 / 2) ja G2, missä G2 = täysimittainen ADC-tulojännite jaettuna anturin lähtöjännitealueella, josta välität.

Liian kunnianhimoinen minulle tällä hetkellä, koska aikarajoitukset, mutta kiitos ehdotuksesta. Olen innoissani sukeltaa edelleen analogisten signaalien käsittelyyn tulevia prototyyppejä varten.
Miksi tarvitset DAC: ia? Luodaan vain DC-offset sen kanssa? Se tuntuu melko ylivaltaiselta.
Joo. DAC perustui oletukseen, että DC-siirtymää on muutettava laajalla alueella. Jos sinulla on järjestelmä, jonka jännite ulottuu vain kapealle alueelle (olettaen, että olet tehnyt toleranssianalyysisi oikein), niin vastuksenjakaja ja referenssi voivat olla riittävät tuottamaan siirtojännite. Tai hieman monimutkaisemmaksi, vastusverkko + multiplekserit (mitä jotkut DAC: t ovat). DAC ei todellakaan ole niin monimutkainen tai kallis laite, jos et tarvitse erittäin nopeaa tai erittäin hienoa tarkkuutta.
#4
+3
davr
2009-12-09 11:45:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kuituoptiikan käyttö taivutusanturina saattaa olla huono valinta, eikö kuituoptiikan koko tarkoitus ole helppo antaa taivuttaa valoa kulmien ympärille pienellä menetyksellä?

Kyllä, mutta jos irrotat takin ja raaputat kevyesti toisella puolella olevan verhon partaveitsellä, läpi menevän valon määrä vaihtelee kuitua taivuttaessa. Hieno ominaisuus on, että saat kaksisuuntaisen signaalin. Jos taiput pisteytyksestä, vähemmän valoa pääsee läpi, jos taiput kohti sitä, enemmän valoa pääsee läpi. Sinun on käytettävä kahta perinteistä taivutusanturia. Ne näyttävät myös viileiltä.
#5
+2
Zeph
2014-12-17 22:48:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tarvitset kaksi asiaa: käytä differentiaalituloa verrataksesi 1,9 V -standardiin (tai lähellä sitä) ja vahvistinta, jotta voit lisätä eron tarkkuutta.

Parhaan tuloksen saavuttamiseksi tulisi käyttää ulkoisia korkealaatuisia instrumentointivahvistimia tai op-vahvistimia. Mutta voit yrittää käyttää mikrokontrolleriin rakennettuja tiloja. Arduino Mega (ATMega2560-siru) ja Arduino Leonardo sisältävät molemmat vaihtoehdon differentiaalisille, vahvistetuille tuloille ADC: lle suoraan sirulle. (Unolla ei ole tätä). ATMega2560 voisi tehdä useita kanavia (multipleksoituja) vahvistettua differentiaalista ADC: tä useille antureille - lue tuotetiedot nähdäksesi mitkä nastayhdistelmät ovat mahdollisia. Siinä on 200-kertainen vahvistusvaihtoehto, joka nostaisi koko 1024 askelresoluution yli 25 mv. Sinun on vain sijoitettava tuo 25 mV: n ikkuna sinne, missä sitä tarvitset!

Se voi olla tai ei välttämättä tarpeeksi melutonta käyttötarkoituksiinne - se ei ole niin korkealaatuista kuin voit rakentaa ulkoisesti enemmän $ $.

Vaikeampi osa voi olla vakaan ja tarkan 1,9 V -viitteen vertailu.

Tuli tänne sanomaan tämän.+1!


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 2.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...