У меня есть усилитель FUTEK CSG110, обрабатывающий сигнал, поступающий от тензодатчика, обеспечивающий сигнал от -3 В до 3 В. Я могу изменить этот диапазон по своему вкусу, однако я застряну на +- напряжении, представляющем сжатие и растяжение тензодатчика.
Я хочу использовать АЦП Teensy 3.1 для измерения этого напряжения, соответствующим образом модулируя сигнал датчика, чтобы обеспечить 0–3,3 В, рабочий диапазон АЦП.
Мне было интересно, как я могу это сделать? Я уверен, что есть умная конфигурация резистора, которая позволит это сделать.
Спасибо, Даниэль
Да, это можно сделать с помощью резисторного делителя . Обычно мы думаем о резистивном делителе как об умножении напряжения на некоторое значение, меньшее 1, что означает масштабирование относительно земли. Однако резисторный делитель можно настроить так, чтобы он масштабировался по отношению к любому конкретному напряжению.
В вашем случае вы можете масштабировать напряжение относительно источника питания 3,3 В вместо земли. В целом, вы хотите уменьшить диапазон 6 В до диапазона 3 В, поэтому масштабный коэффициент делителя должен быть равен 1/2, что означает, что два резистора должны быть равными. Например, один резистор 10 кОм к источнику питания 3,3 В, другой к сигналу ±3 В, а два других конца подключены к аналого-цифровому входу. Это нагрузит сигнал суммой резисторов (20 кОм) и обеспечит выходной импеданс для управления аналого-цифровым преобразователем за счет параллельных комбинаций двух резисторов (5 кОм). Если 5 кОм недостаточно для управления аналого-цифровым преобразователем, уменьшите значения двух резисторов так, чтобы сопротивление каждого из них в два раза превышало требуемый импеданс.
Обратите внимание, что для этого метода требуется, чтобы источник питания 3,3 В был хорошо отрегулирован. Это было бы так, например, если бы он приводился в действие линейным регулятором от более высокого напряжения.
Вы можете сделать это с помощью двух или трех резисторов — один для ссылки на ваш АЦП и один на вход, и, возможно, один на землю.
Однако важно понимать, что результат (и точность вашего АЦП, как нуля, так и диапазона в данном случае) будет зависеть от точности и стабильности этого эталона. Если опорное значение дрейфует на несколько процентов, вы получите совершенно другое значение, даже при 0 В от усилителя. Поскольку Teensy 3.1 (на базе процессора Kinetis) имеет 16-разрядный АЦП последовательного приближения, вам нужен довольно хороший эталон, чтобы получить полную производительность системы — использование источника питания в качестве эталона может привести к неутешительным результатам. Внутренний регулятор в чипе имеет допуск +/- 10% и не имеет характеристик дрейфа.
Если вы подаете внешнее опорное напряжение (скажем) 2,500 В, тогда вы должны использовать резисторы со значениями 10 кОм на Vref, 12 кОм на вход и 60 кОм на землю. Это даст вам среднюю шкалу для 0 В.
Нет, нет никакой умной конфигурации резистора для достижения вашей цели.
Более простое решение состоит в том, чтобы поставить последовательный конденсатор и сместить следующую цепь, но это может работать, если полоса вашего сигнала достаточно далека от постоянного тока, и мне кажется, что это не так с тензодатчиками.
Мне кажется, что у вас есть кусок FUTEK, это стандартный тензометрический усилитель, я действительно не понимаю, зачем вам использовать его с паршивым АЦП. Ваш лучший вариант — купить внешний АЦП, который может работать с отрицательными напряжениями, и подключить его к тинси. Если возможно, вам следует искать АЦП с широким входом: чем шире доступный размах сигнала, тем выше точность, которую вы можете получить.
В качестве альтернативы вы можете сдвинуть свой сигнал по мере необходимости, я вижу из таблицы данных , что вы можете суммировать до 10% полной шкалы на вашем выходе только с помощью FUTEK, но этого недостаточно. Вам, вероятно, понадобится хороший INAMP (инструментальный усилитель), чтобы изменить вход. Это даст вам сигнал 0..6 В, и вам нужно будет его ослабить, и это может быть или не быть плохим в зависимости от вашего требуемого разрешения.