Chuyển đổi cấp điện áp tương tự (thay đổi mức)

Tôi có một phím điều khiển đặt ra điện áp tương tự ở đâu đó giữa 1,5V và 3,5V.

Tôi muốn chuyển đổi dải điện áp này để điều khiển bộ điều khiển động cơ có điện áp tương tự trong khoảng từ 0V đến 5V.

Làm thế nào để tôi thay đổi mức độ và khuếch đại đúng cách?

— jfenwick
nguồn

Không có vi điều khiển trung gian? Nếu vậy chỉ cần sử dụng một ADC.

— sptrks

Tôi nghĩ rằng bạn có thể muốn giải thích chính xác những gì bạn muốn làm ở đây. Bạn đang cố gắng mở rộng một điện áp tương tự từ 1,5V-3,5V đến 0V-5V? Bạn đang cố gắng chuyển đổi một điện áp tương tự sang một số đầu ra kỹ thuật số?

— bjthom

Bộ chuyển đổi tăng tốc có thể giúp bạn tăng từ 3,5 V lên đến 5 V, nhưng không tăng từ 1,5 V xuống 0 V. Mức tăng của nó luôn lớn hơn hoặc bằng 1.

— Telaclavo

@Telaclavo một sự tăng cường không hữu ích ở đây, vì nó được sử dụng để cung cấp năng lượng, nhưng chúng tôi cho rằng anh ta có nguồn cung lớn hơn 3,5 V.

— clabacchio

Chúng ta biết rằng đó là những điện áp tương tự. Nguồn cung của bạn là gì?

— clabacchio

Câu trả lời:

Bạn muốn mức tăng đơn giản là 5/2 = 2,5 tập trung vào khoảng 2,5 V. Điều này dễ dàng giả sử bạn có sẵn nguồn điện 5 V, như từ bộ điều khiển động cơ:

Điều này cần phải là một opamp đầu ra đường sắt đến đường sắt có thể chạy từ nguồn 5 V, như MCP6041 và nhiều người khác. R1 và R2 tạo thành một bộ chia điện áp để tạo ra 2,5 V xung quanh đó tín hiệu đầu vào sẽ được khuếch đại. C2 làm giảm nhiễu từ nguồn cung cấp 5V thậm chí nhiều hơn DC để tạo ra mức DC yên tĩnh và trơn tru. Các opamp là trong một cấu hình tăng tích cực cổ điển, với R4 và R3 thiết lập mức tăng. Trở kháng của nguồn 2,5 V được sản xuất bởi R1 và R2 có hiệu quả bổ sung vào R3 cho mục đích đạt được, nhưng đó là một đóng góp nhỏ 1,2 kΩ trên 100 kΩ. Mức tăng sẽ thấp hơn 2,5 một chút.

— Máy tiện Olin
nguồn

+1. Chính xác hơn, đầu ra từ đường sắt đến đường sắt (không cần đầu vào đường sắt đến đường sắt ở đây)

— Jason S

@Jason - Đã sửa.

— Olin Lathrop

Làm thế nào bạn chọn các giá trị cho R1 và R2?

— abdullah kahraman

@abdullah: Vì nguồn cung là 5 V và điểm cần tạo là 2,5 V, nên một ràng buộc là R1 = R2. Sự lựa chọn khác là trở kháng của nguồn 2,5 V phải là gì, đó là R1 // R2. Thấp hơn là tốt hơn, nhưng thấp hơn cũng có nghĩa là nhiều hơn hiện tại. Tôi cảm thấy 100 kOhm cao đến mức tôi muốn đi với R3 để giảm tiếng ồn đi lạc. 1,2 kOhms dường như trở kháng đủ thấp so với điều đó và rút ra khoảng 1 mA từ nguồn cung cấp 5V, nghe có vẻ hợp lý.

— Olin Lathrop

@jfenwick: Tôi không thể nói bạn nghĩ những phương trình đó có nghĩa gì nếu không có các thuật ngữ xác định đúng của bạn, như "Quảng cáo". Ngoài ra, có vẻ như bạn có thể đã bỏ lỡ thực tế là có phản hồi tiêu cực trong mạch này, điều này đặt mức tăng. Độ lợi chu trình mở của opamp lớn đến mức không quan trọng với mức tăng của mạch vòng kín. Tôi không thấy 5V và GND đi cùng nhau ở bất cứ đâu. Bạn sẽ phải cụ thể hơn với ít vẫy tay hơn.

— Olin Lathrop

Điều này là có thể với chỉ một op amp. Những gì bạn đang cố gắng làm là thay đổi mức độ và khuếch đại . Chúng tôi thường làm những thứ này mọi lúc. Chúng rất hữu ích trong các robot khi bạn có cảm biến với dải đầu ra điện áp tương tự nhỏ và bạn muốn mở rộng xoay điện áp để bạn có thể nhận được độ phân giải tối đa từ ADC của mình.

Chúng tôi thường tạo ra chúng với độ lệch và độ lợi thay đổi, để chúng tôi có thể điều chỉnh chúng cho từng cảm biến trên robot.

Op amp thay đổi mức độ và khuếch đại

Có cài đặt đúng, bạn luôn có thể đo điện trở của chậu và sử dụng điện trở giá trị cố định thay thế.

Hoặc bạn có thể tính toán các giá trị trực tiếp:

Op mức độ thay đổi và khuếch đại

Có một máy tính trực tuyến để giúp bạn tìm ra các giá trị điện trở.

— Tên lửa
nguồn

Đúng, nhưng anh ta cần cung cấp điện áp cung cấp của mình

— clabacchio

@clabacchio - Đúng. Nhưng tôi nghĩ chúng ta có thể giả sử có sẵn 5v.

— Rocketmagnet

Lưu ý rằng điều này đảo ngược. Đó có thể là một vấn đề trong giao diện người dùng nếu cần điều khiển phải di chuyển ngược lại với hướng trực quan để làm cho tốc độ động cơ cao hơn.

— Olin Lathrop

Cảm ơn đã chỉ ra rằng điều này được gọi là thay đổi cấp độ.

— jfenwick

Trái ngược với những gì Cyberg Ribbon nói, đó là thiết bị điện tử tương tự khá đơn giản. Nhưng bạn phải xác định nguồn cung cấp nào bạn định sử dụng cho mạch của mình.

Bạn cần một mạch làm giảm tín hiệu chế độ chung (1,5 V) xuống 0 và áp dụng mức tăng 5/2 = 2,5 cho phần còn lại. Bạn có thể dễ dàng làm điều đó với một shifter cấp dựa trên Op-Amp với một số lợi ích.

Một giải pháp là sử dụng một bộ trừ tương tự có điện áp tham chiếu đặt ở mức 1,5 V, một giải pháp thậm chí đơn giản hơn chỉ là một bộ khuếch đại không đảo với tham chiếu ở đúng vị trí.

Mạch này sẽ thực hiện công việc:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

_{^{Opamp chỉ là mặc định trong trình giả lập, bạn có thể cần một cái khác, tùy thuộc vào nguồn cung.}}

$\dfrac{R_1 + R_2}{R_2}$

— clabacchio
nguồn

Thật đơn giản nếu bạn chỉ vẽ sơ đồ - sự phức tạp đi kèm với yêu cầu tín hiệu phải đi từ 0-5V và nó là đầu vào cho bộ điều khiển động cơ. 0,05V sẽ không cắt giảm - vì vậy nó cần một opamp cung cấp phân chia. Điều đó có nghĩa là bạn cần cung cấp một nguồn cung tách, đó là rất nhiều nỗ lực bổ sung.

— Cyberg Ribbon

@Cyberg Ribbon không quá nhiều, tùy thuộc vào những gì anh ấy có; và, sử dụng op-am-rail-to-rail, anh ta cũng có thể làm công việc mà không cần nó.

— clabacchio

Có khả năng. Tôi đã được dạy rằng dựa vào hiệu suất của đường sắt với đường sắt là một chút không để kiểm soát vì một vài lý do. Thứ nhất, đường sắt đến đường sắt không bao giờ thực sự là đường sắt đến đường sắt - các opamp hoạt động tốt nhất đạt khoảng 10mV hoặc hơn, có thể gây ra vấn đề. Thứ hai, họ không tuyến tính trong khu vực đó. Thứ ba, nếu bạn tải đầu ra, hiệu suất của đường ray đến đường ray trở nên tồi tệ hơn nhiều (điều khiển động cơ có thể tải đầu ra - chúng tôi không biết). Tất nhiên, nếu bộ điều khiển động cơ có dải chết thì không thành vấn đề.

— Cyberg Ribbon

@Cyberg Ribbon tốt, về sự suy giảm hiệu suất, bạn có thể đúng (tôi không biết) nhưng Thiết bị Analog có các op-am-ray-ray-ray đi đến khoảng 2-5 mV (tối đa) từ đường ray. Nhưng vấn đề này không tồn tại nếu anh ta có nguồn cung cấp 12 V chẳng hạn, vì vậy nó phụ thuộc vào cách anh ta muốn cung cấp nó. Về khả năng lái xe, anh ta có thể sử dụng một op-amp khác để đệm tín hiệu, miễn là anh ta có nguồn cung cấp phù hợp.

— clabacchio

@Cyberg Ribbon - Có khả năng nào đó là chân đầu ra của bộ xử lý PWM sẽ đi vào trong vòng 10mV mặt đất - ngay cả ở chu kỳ nhiệm vụ 0% không?

— MikeJ-UK