Переключение отрицательного напряжения

Я пытаюсь подключить несколько этих датчиков к одному аналоговому входу на моем Arduino и хотел бы включать и выключать их, управляя входным сигналом -5 В (-1 В на рисунке) с помощью механизма переключения.

• Для хорошего качества сигнала, вероятно, хорошей идеей будет использовать операционный усилитель для управления АЦП микроконтроллера.
• Показанная схема может быть преобразована в суммирующий усилитель , где каждый из датчиков подключен к инвертирующему входу операционного усилителя.
• Чтобы сделать эту схему без отрицательного источника питания, подключите нижнюю часть датчика к земле вместо -1 В и подключите неинвертирующий вход операционного усилителя к среднему напряжению, например, 2,5 В от резистивного делителя. Ваша нулевая точка будет сдвинута, которую вы вычтете в программе.
• Чтобы отключить их от схемы, вы можете заземлить каждый датчик через отдельный транзистор и включить только один транзистор за раз. Вы также можете использовать 74HC4066 на линиях, идущих к суммирующему усилителю, но это более сложная схема.

Во-первых, можете ли вы упростить конфигурацию источника питания, используя неинвертирующий усилитель, как показано ниже?

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Во-вторых: это не позволяет настроить суммирование виртуальной земли, но, поскольку вам понадобится вывод для каждого переключателя -V, а в этой конфигурации они не требуются, теперь вы можете подключить каждый усилитель к его собственному аналоговому входу. Недостатком является то, что вам нужен операционный усилитель для каждого датчика.

Третий вариант: использовать контакты с тремя состояниями для питания каждого датчика. На этот раз в примере показан датчик на линии V+.

^{смоделируйте эту схему}

Каждый из выходов «BUF» вашего микро / Arduino / чего бы то ни было последовательно переключается на высокий уровень, в то время как все остальные имеют плавающие выходы. Таким образом, одновременно питается только один датчик, и вам не нужны отрицательные напряжения.

Это всего лишь одна цепь, которая создает напряжение, обратно пропорциональное сопротивлению. Есть много других возможностей, некоторые из которых не требуют напряжения за пределами диапазона выходного напряжения.

Если это входит в микроконтроллер, а в настоящее время это происходит практически в любом приложении, выход не должен быть пропорционален чему-то конкретному. В микроконтроллере вы можете легко выполнить математику или выполнить поиск, чтобы преобразовать любое значение АЦП, которое вы получите, в линейное давление.

Самый простой вариант — это просто резисторный делитель, а другой резистор в середине диапазона, который вам нужен, выходит из датчика. Одним из преимуществ этого является то, что единственное, что вам нужно откалибровать, — это другой резистор. Фактическое напряжение питания компенсируется. У вас будет самое высокое разрешение при этом сопротивлении, а затем более низкое на обоих концах диапазона. Этот метод фактически измеряет сопротивление от 0 до бесконечности, но опять же, разрешение снижается на концах диапазона.

С сегодняшними аналого-цифровыми преобразователями я бы, вероятно, использовал метод делителя и компенсировал бы любую потерю разрешения с помощью аналого-цифрового преобразователя с более высоким разрешением. Теперь вы можете регулярно получать 12-битные аналого-цифровые преобразователи в недорогих микросхемах. Этого, вероятно, достаточно, но если нет, внешний дельта-сигма АЦП, безусловно, может это сделать.