Основные характеристики заряженного пьезоэлемента: pC/G, мВ/G, анализ сигналов

Это первый раз, когда я использую пьезодатчик с высоким импедансом, и проблемы ушли довольно быстро.

Вот пьезо, которое я использовал:

  • Номер детали производителя: PKGS-00GXP1-R
  • Рейтинг: 0,35 пКл/г (+/- 15%)
  • Диапазон составляет от 0 до 50 G.

Я читал, что нам всегда нужно усиливать пьезосигнал, когда это заряженный пьезоэлемент.

Итак, я пытаюсь сделать усилитель для этого, но я не могу установить никакой корреляции между G и напряжением, которое я получаю от этого.

С таким же успехом можно сказать, что я даже не знаю, как читать выходной сигнал пьезосигнала!

Вот схема усилителя:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Вот общий вид небольшого шока.

  • Ch1 желтый: АЦП (усиленный выходной сигнал)

  • Ch2 синий: BS170 Gate (выходной пьезосигнал)

введите описание изображения здесь

  1. Как прочитать пьезосигнал, как сигнал на прицеле? Должен ли я читать только первый край сигнала, как на изображении ниже?
  2. Что такое ПК/Г?
  3. Как сделать преобразование pC/G в V?
  4. Мой усилитель вообще правильный? Любое другое недорогое предложение?

введите описание изображения здесь изображение взято у производителя пьезо (мурата)

Лекции о высокоимпедансном датчике:

Точность :

  1. Когда я говорил о низкой стоимости, я имел в виду, что чем ниже, тем лучше. Если бы я мог сделать это менее чем за 2 доллара (пьезо без учета), это было бы здорово.
  2. Датчик находится рядом с MCU. Я хочу регистрировать любые удары, нанесенные устройству. Таким образом, физически пьезоэлемент находится на расстоянии 5 мм от входа усилителя, а выход усилителя напрямую связан с входом АЦП микроконтроллера (вероятно, будет добавлена ​​​​некоторая защита). Все на одной печатной плате.
allaboutcircuits.com/uploads/articles/techart_designCA_1.JPG также, если кабель движется и изменяет Q=CV, это создает шум
@TonyStewartSunnyskyguyEE75 Я читал это в тот самый момент, когда вы прислали мне это. У меня нет кабеля между пьезоусилителем и усилителем до входа АЦП моего процессора. Поэтому я подумал, что использования усилителя напряжения будет достаточно, как говорится на «allaboutcircuits.com» в конце абзаца «Вопрос об усилении».
В этом техническом описании от MuRata говорится, что чувствительность 0,35 п С / г .
Я ответил на основе информации, которую вы предоставили, но вы должны сообщить нам, какая пропускная способность вам нужна, какая точность вам нужна, что для вас означает «низкая стоимость», и, возможно, дать нам представление о том, что вы на самом деле пытаетесь сделать с этим вещь.
@TimWescott, ты прав! Я взял значение из данных, предоставленных продуктом digikey: digikey.ca/product-detail/en/murata-electronics/PKGS-00GXP1-R/… Я обновляю вопрос

Ответы (1)

Как прочитать пьезосигнал, как сигнал на прицеле? Должен ли я читать только первый край сигнала, как на изображении ниже?

Это зависит от вашего приложения. Я прочитал это как усилитель, который насыщает для первого 80 мю с или около того, потому что напряжение затвора непостоянно, но выход полевого транзистора находится на земле.

Что такое ПК/Г?

Пикокулоны на г, с 1 г "=" 9,81 м / с 2 . 0,84 п С / г означает, что при внезапном изменении ускорения на 1 g 0,84 пикокулона выходит (или входит) в пьезоустройство. Обычно у вас есть вещь, нагруженная небольшим сопротивлением, которое вернет его напряжение обратно к нулю (или к тому, на что вы его сместили).

Как сделать преобразование pC/G в V?

Если пьезоэлемент имеет четко определенную емкость (см. техническое описание), то в пределах своей полосы пропускания сам пьезоэлектрический элемент будет выдавать напряжение к / С п , где к "=" 0,84 п С / г и С п емкость пьезоэлемента. В этом случае вы можете использовать старый добрый усилитель напряжения с соответствующим коэффициентом усиления и полосой пропускания.

В таблице данных, которую я нашел, указана выходная емкость 390 п Ф ± 30 % . Это довольно большой диапазон. Добавьте это к изменению чувствительности ± 15 % и если вы зависите от выходной емкости для точности, то ваша общая вариация где-то около ± 50 % . Это означает, что вы либо делаете неточные измерения, либо калибруете каждый датчик.

Если вы хотите повысить точность, вам нужно сделать усилитель с низким входным сопротивлением в интересующем вас диапазоне частот и убедиться, что он стабилен. В вашем вопросе недостаточно информации, чтобы я знал, необходимо ли это или желательно.

Мой усилитель вообще правильный? Любое другое недорогое предложение?

Это зависит от того, что вы хотите от этого. Я не уверен, что при питании 5 В вы даже можете рассчитывать на то, что это сработает для каждого транзистора, который вы туда вставите, или в любом диапазоне температур. Я был бы гораздо более склонен использовать недорогой операционный усилитель в неинвертирующем режиме, но ваша «низкая стоимость» может быть ниже моей.

Большое спасибо @TimWescott, я попробую операционный усилитель в неинвертирующем режиме. Как только все это будет подключено, я попытаюсь сделать корреляцию между pC/G и напряжением на выходе. Я также проверю точность со спецификацией. Я обновил свой вопрос с некоторой точностью. На следующей неделе отпишусь о результатах.
Ваш ответ на вопрос "Как преобразовать pC/G в V?" просто идеально. Еще раз спасибо!
Обратите внимание на входной ток смещения операционного усилителя — вы, вероятно, захотите использовать операционный усилитель с КМОП или JFET-входом, и вы захотите сместить вход с помощью резисторов с большим номиналом (насколько он будет зависеть от насколько низко по частоте вам нужно идти).