Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  
Срез:Измерительные приборы

16-05-2017

Для подключения линейных датчиков к АЦП достаточно начальной математики

Analog Devices » OP177

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2017

Robert F. Coughlin

Electronic Design

Добавление «интеллекта» к измерительным системам стало общепринятой практикой благодаря широкой доступности и дешевизне 8-разрядных микроконтроллеров, которые можно программировать на многих популярных современных языках высокого уровня (например, C или Basic). При этом основная проблема зачастую бывает связана с формированием нормализованного несимметричного выходного сигнала датчика, обеспечивающего использование полного размаха входного напряжения аналого-цифрового преобразователя (АЦП) микроконтроллера.

С помощью начальной математики и системного подхода можно легко определить параметры необходимого оборудования и спроектировать его. Эта технология достаточно универсальна и может применяться ко всем линейным датчикам.

Для подключения линейных датчиков к АЦП достаточно начальной математики
Рисунок 1. Несколько простых уравнений позволяют легко сконструировать схему преобразования
сигнала для подключения датчика температуры к микроконтроллеру.

Рассмотрим устройство, которое должно преобразовывать температуру от 0 °C до 50 °C в сигнал 0…5 В – распространенный диапазон входных напряжений 8-битных АЦП. Эта линейная система описывается следующим уравнением:

  (1)

Если в качестве датчика температуры выбрать недорогой кремниевый диод 1N914A, мы сможем описать его поведение линейным выражением, типичным для подобных полупроводниковых датчиков температуры:

  (2)

где VT – падение напряжение на диоде, зависящее от температуры. Решая Уравнение 2 относительно температуры T, и подставляя это значение в Уравнение 1, мы получим расчетную формулу, описывающую электронную схему, необходимую для правильного подключения датчика к входу АЦП микроконтроллера:

  (3)

Уравнение 3 показывает, что схема преобразования сигнала должна усилить VT на –50 и сдвинуть это напряжение на 33.5 В. Реализовать такую расчетную формулу может схема, изображенная на Рисунке 1, поскольку ее характеристическое уравнение выглядит следующим образом:

  (4)

Сопоставляя члены расчетного Уравнения 3 и характеристического Уравнения 4, выбор компонентов схемы можно упростить. Преобразование сигнала датчика при его прохождении через инвертирующий сумматор описывается двумя членами выражения, первый из которых

определяет коэффициент усиления, а второй

– смещение, которое должно быть сделано равным требуемому значению 33.5 В.

Выбрав RNULL = RI, вы сможете калибровать нулевую точку схемы при любой температуре. Прежде всего, измерьте напряжение VNULL и 50-килоомным подстроечным резистором ROFF установите его равным –670 мВ, что будет соответствовать отклику датчика при 0 °C. Затем при установившейся и известной температуре датчика (например, при 24 °C) 50-килоомным потенциометром RF приведите выходное напряжение операционного усилителя в соответствие системному выражению:

VO(24 °C) = (100 мВ/°C)×(24 °C) = 2.40 В.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Interfacing Linear Sensors To An ADC Requires Only Basic Math

    OP177 на РадиоЛоцман.Цены — от 11,31 до 124 руб.
    Тип корпуса: SO8 Производитель: Analog Devices Inc. Операционный усилитель.
    Цена OP177
    ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
    AliExpressOP177G OP177GPZ OP177GP DIP811 руб.
    КимAnalog DevicesOP177GPZ*20 руб.
    КонтестAnalog DevicesOP177GSZ-REEL83 руб.
    КремнийOP177GPZ/GSZпо запросу
    TradeElectronicsAnalog DevicesOP177KUпо запросу
    Все 30 предложений от 21 поставщиков »
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Рекомендуемые публикации по теме:
Форум  »
Обсуждение: Для измерения температуры обмотки трансформатора не нужны датчики
Форум  »
Подключение двух источников сигнала к одному линейному входу
Схемы  »
Для измерения температуры обмотки трансформатора не нужны датчики
Новости  »
Allegro MicroSystems выпускает новую программируемую микросхему линейного датчика Холла
Форум  »
Подключение датчика движения

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Срезы ↓
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Цена: от 3 168 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
DIY настольный 3D принтер
Цена: 163 $ (9500 руб.)
Промо-акция, последняя скидка
Очки с подсветкой и сменными окулярами
Цена: от 8 $ (477 руб.)
Бесплатная доставка: Весь мир
радиолоцман вконтакте радиолоцман одноклассники радиолоцман facebook радиолоцман twitter радиолоцман google плюс