Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

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 0,20 до 124 руб.
    IC OP-AMP ULTRA PRECISION,TUBE50 No of Amplifiers 1 Op Amp Type Precision Gain Bandwidth -3dB 0.6MHz Slew Rate 0.3 Voltage Supply Min 6V Voltage Supply Max 36V...
    Цена OP177
    ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
    AliExpressOP177G OP177GPZ OP177GP DIP80 руб.
    ЭлрусAnalog DevicesOP177GSZ45 руб.
    ДКО ЭлектронщикAnalog DevicesOP177GPZот 77 руб.
    КремнийOP177FPZпо запросу
    ЭФОAnalog DevicesOP177GSZ-REEL7по запросу
    Все 27 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