שְׁאֵלָה:
מתח קנה המידה עבור Arduino אנלוגי ב, מעבר לחולקי מתח
terrace
2009-12-09 11:18:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

בניתי לאחרונה כמה חיישני כיפוף סיבים אופטיים ואני רוצה לקרוא את הערכים שאני מקבל מהם למחשב באמצעות ארדואינו. אני מודד את האור באמצעות פוטודיודה זו מ סיבים אופטיים תעשייתיים. נכון לעכשיו, אני נותן את הנורית בצד השני וגם את הפוטודיודה 2.2V. השאלה שלי קשורה לעובדה שתנודות המתח כפי שנמדדות על ידי מטר רב על הפוטודיודה הן ליניאריות, אך קטנות למדי מכיוון שהסיבים מעוותים, אפילו די קיצוניים. כאשר הסיבים ישרים, תלוי בסיבים (קשה לקלוע אותם זהה), המתח נע סביב 1.92 וולט, למשל, ועם כיפוף זה יעלה, למשל, 1.93-1.94 וולט. אני לא דואג לקבל את המתחים זהים כפי שאוכל לשנות את גודל התוכנה.

מה שאני חושש הוא לאבד את הרזולוציה בעת ביצוע A / D עם Arduino. אם תנודות המתח שלי בסדר גודל של 10mV, האם ה- A / D של 10 סיביות של Arduino לא יכמת את זה, אפילו אם אני מגביר את המתח עד 5V עם מחלק מתח? מה שאני מחפש זה סקלר אנלוגי. איך אוכל למתוח את הטווח שבין 1.92 ל -1.94 כדי לכסות את הטווח המלא, בין 0 וולט ל -5 וולט כדי שאוכל לנצל את כל הטווח של ארדואינו A / D?

אני מרגיש שיש לזה צריך להיות פעולה נפוצה בתחום האלקטרוניקה, אבל מעולם לא למדתי את זה באופן רשמי, אז הרבה דברים אבודים עלי.

(ייתכן שאתה חושב, כפי שהיה davr, "מדוע אתה משתמש בסיבים אופטיים לחישת עיקול? מדוע היית מצפה לשינוי מתח כאשר הסיב כפוף?" החוכמה היא להסיר את החיפוי צד אחד של כבל הסיב האופטי. זה מאפשר לשפוך אור. כאשר הכבל כפוף הרחק מהניקוד, יוצא עוד יותר אור מהכבל, מה שגורם לירידת מתח במקלט, ולהיפך.)

האם היית כל כך חביב להציג סכמטי של המקלט שלך? האם אתם מספקים מתח הטיה של 1.9 וולט?
אם אתה מתכוון לסכמה עבור המקלט עצמו, קישרתי לגליון הנתונים לעיל. הנה זה שוב: http://i-fiberoptics.com/pdf/IFD91.pdf אם אתה מתכוון איך זה מתחבר, אתה יכול לראות בתצלום. המקלט הוא השחור. אני נותן לו 2.2 וולט (אם כי בתמונה זו סוללת ליתיום) דרך החוט האדום לצד המקלט עם הנקודה הכתומה, ואני מודד את המתח על פני הנגד שעובר לקרקע הצד השני.
חָמֵשׁ תשובות:
#1
+12
David Brenner
2009-12-09 12:05:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

מיזוג אותות במובן זה הוא נפוץ ביותר. אתה רוצה להשתמש במגבר על מנת להפוך את טווח הטווח של 10mV (למשל) לכל טווח ה- 0-5V של הארדואינו. ניתן לעשות זאת באמצעות מגברי-על כגון ה- LM741. ככל הנראה תרצה להשתמש ב"מהדק מתח "(למשל: שתי דיודות זנר) בפלט של מזגן האות / קלט ל- ADC כדי לוודא שהערך אינו עולה על 5V. אם אתה מסתכל מקוון בדפי נתונים של מגבר אופטי ו / או במעגלי מיזוג אותות, עליך למצוא מדריכים בדיוק למה שאתה מחפש.

#2
+11
Chris Gammell
2009-12-10 04:49:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

אז אם אני מבין נכון, אתה רוצה להיות מסוגל "לקרוא" וריאציה של 10 mV על גבי אות 1.9V?

אם זה המקרה, הייתי מציע שני שלבים נפרדים. הראשון יהיה מגבר פוטודיודה (עמוד 9 הוא הסטנדרט ביותר של המעגלים). זה יעזור להשיג את הזרם מהפוטודיודה שלך מתורגם למתח.

השלב השני יהיה מגבר אינסטרומנטציה, כמו משפחת INA מטקסס אינסטרומנטס (הכי טוב אבל גם יכול להיות יקר). זה יעזור להסיר את האות "מצב משותף" שלך, שבמקרה זה הוא 1.9 וולט. אתה יכול גם להוסיף רווח למגבר המכשור או לסירוגין להוסיף מגבר אופ פשוט בתצורה לא הפוכה בסוף כדי לעזור לרווח האות שלך עד 5 V. הדרושים.

אני לא אומר שזה יהיה מושלם, אבל אני חושב שזו התחלה טובה.

כהערה אחרונה, אני אוהב את זה של דוד רעיון לעיל לגבי המהדקים, למרות שאלה יכולים לגרום לשגיאות מדידה מסוימות בממיר A / D. מה שחשוב יותר הוא שאם אתה יכול להניף אותו, נסה מגבר אופ טוב יותר מאשר 741. אלה נפוצים, אך המפרט נורא. 3 או 4 mV של מתח הקיזוז במסופי הקלט יכולים באמת לבלבל אות קטן כמו שאתה מנסה למדוד.

~ כריס גמל

אתה לא צריך מגבר מכשור. מגבר הבדל פשוט יעשה. אתה זקוק לאספקה ​​קבועה של 1.9 וולט כדי להשתמש בה כהתייחסות שלך. אני מניח שמשהו כזה כבר קיים במעגל כהטיה לחיישן. זה יעזור לקבל סכמטי. כמו כן, לאחר הסרת ההטיה, עליך להוסיף הטיה נוספת בכדי להעביר אותה לטווח 0 ו- 5 וולט של ה- ADC.
אני מסכים שאתה לא צריך כזה, אבל זה רעיון טוב. מגבר מכשור הוא רק מגבר דיפ עם מאגרים לפניו (לפעמים עם תוספת נגדים לרווח). אם אתה פשוט משתמש במגבר דיפ, אתה נתון לחסדי הנגדים במגבר ההבדל שלך; לפעמים עד 1K. אם הוא מנסה למדוד משהו, העכבה הגבוהה הזו (ממאגרי ה- iAmp) יכולה באמת לעזור (כלומר אין זרם זרם למכשיר המדידה).
#3
+4
Jason S
2009-12-10 05:28:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

הצע שתסתכל על השילוב בין מגבר PGA דיפרנציאלי (מגבר רווח לתכנות) ו- DAC, כאשר פלט החיישן יעבור לכניסת "+" ו- DAC יעבור לכניסה "-". (או משהו משולב שמעניק לך פונקציונליות שווה ערך.) בעיקרון, הסתכל על האות בעל רווח נמוך, בדוק מהו הקיזוז שלו, שים את המתח על ה- DAC, ורכב את הרווח למעלה.

PGA308 של TI נראה כאילו זה יכול להיות פיתרון נחמד.

אם אתה רוצה פתרון פחות יקר, השתמש במגבר דיפרנציאלי בעל רווח קבוע (המגבר בעל 4 הנגדים + המגבר הסטנדרטי יעשה ) + DAC יציב ושקט של 8 סיביות (מאפייני יציבות / רעש חשובים מדיוק), שים שוב את פלט החיישן על כניסת "+" למגבר הבדל ואת יציאת DAC על כניסה "-".

תרגיל לקורא: הראה כי אתה יכול להוציא את פלט ה- amp-amp מחוץ לרוויה ולטווח ליניארי באמצעות טכניקת חיפוש בינארית עם ה- DAC, ולהבטיח שהרווח לא יהיה גדול מ- G1 = מתח הכניסה ADC בקנה מידה מלא, חלקי סכום גודל המדרגות הנומינליות של ה- DAC ו- DNL שלו (אי ליניאריות דיפרנציאלית). סביר להניח שאשתמש בקטן מ- (G1 / 2) ו- G2, כאשר G2 = מתח כניסה ADC בקנה מידה מלא חלקי טווח מתח המוצא של החיישן שחשוב לך.

שאפתני מדי בשבילי כרגע עם מגבלות זמן, אבל תודה על ההצעה. אני נרגש לצלול הלאה להתניה של אותות אנלוגיים לאבות טיפוס בעתיד.
למה אתה צריך DAC? אתה פשוט מייצר איתו קיזוז DC? זה נראה די מוגזם.
כֵּן. ה- DAC היה מבוסס על ההנחה שצריך לשנות את קיזוז ה- DC בטווח רחב. אם יש לך מערכת עם מתח המשתרע רק על טווח צר, (בהנחה שביצעת את ניתוח הסובלנות שלך נכון), אז מחלק נגדים והפניה עשויים להיות מספיקים לייצור מתח קיזוז. או בשביל קצת יותר מורכבות, רשת נגדים + מולטיפלקסרים (שזה מה שיש DAC). מכשיר DAC אינו באמת מכשיר כל כך מסובך או יקר, אם אינכם זקוקים לרזולוציה מהירה במיוחד או רזולוציה דקה במיוחד.
#4
+3
davr
2009-12-09 11:45:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

שימוש בסיבים אופטיים כחיישן עיקול עשוי להיות בחירה גרועה, האם כל העניין של סיבים אופטיים הוא לאפשר לך בקלות לכופף אור סביב פינות עם אובדן מינימלי?

כן, אבל אם תפשיטו את המעיל ותגרדו מעט את החיפוי מצד אחד בעזרת סכין גילוח, כמות האור שתעבור תשתנה ככל שתכופפו את הסיבים. תכונה נחמדה היא שאתה מקבל אות דו כיווני. אם אתה מתכופף מהניקוד, פחות אור עובר, אם אתה מתכופף אליו, יותר אור עובר. יהיה עליכם להשתמש בשני חיישני כיפוף מסורתיים כדי להשיג זאת. הם גם נראים מגניבים.
#5
+2
Zeph
2014-12-17 22:48:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

אתה צריך שני דברים: להשתמש בכניסה דיפרנציאלית כדי להשוות מול תקן 1.9v (או קרוב אליו), ומגבר כדי להגדיל את הרזולוציה של ההבדל הזה.

לקבלת התוצאות הטובות ביותר אתה צריך להשתמש במגברי מכשור חיצוניים באיכות גבוהה או במגברי אופ. אבל אתה יכול לנסות להשתמש במתקנים המובנים במיקרו-בקר. ארדואינו מגה (שבב ATMega2560) וארדואינו לאונרדו כוללים שניהם אפשרויות כניסות דיפרנציאליות ומוגברות ל- ADC ממש על השבב. (ל- Uno אין את זה). ATMega2560 יכול לעשות מספר ערוצים (מרובי) של ADC דיפרנציאלי מוגבר עבור מספר חיישנים - קרא את גליון הנתונים כדי לראות אילו שילובי סיכות אפשריים. יש לו אפשרות הגברה של 200x, שתציב את הרזולוציה המלאה של 1024 צעדים על פני 25 mv. אתה רק צריך למקם את החלון 25 mV היכן שאתה זקוק לו!

זה עשוי להיות רעש מספיק למטרותיך - או שהוא לא איכותי כמו שאתה יכול לבנות חיצונית עבור יותר $.

החלק הקשה יותר עשוי להיות הפניה יציבה ומדויקת של 1.9 v להשוואה.

באתי לכאן כדי להגיד את זה.+1!


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 2.0 עליו הוא מופץ.
Loading...