Arduino Nano: Đo điện áp nhỏ với đầu vào tương tự

Tôi cần đo 0v đến 40mV chính xác nhất có thể với ADC 10 bit trên Arduino Nano . Tôi chỉ cần khoảng một mẫu mỗi giây.

Tôi dự định giữ chân ISF ở mức 40mV trên mặt đất, che chắn chính xác mọi thứ, sử dụng các bộ lọc thông thấp trong phần cứng và phần mềm và sử dụng nguồn điện được làm mịn đúng cách.

Tôi có thể nhận được loại chính xác nào?
Tôi có thể làm gì khác để cải thiện độ chính xác?

arduino adc

— CL22
nguồn

Kiểm tra biểu dữ liệu của bộ điều khiển của bạn để biết điện áp tham chiếu khoảng cách dải có sẵn. Sau đó thiết kế một bộ khuếch đại khuếch đại tín hiệu tối đa đến nhỏ dưới điện áp tham chiếu đó.

— jippie

Câu trả lời:

Có nhiều chuyên gia về ADC của Nano hơn tôi nhưng tôi chắc chắn rằng nó sẽ có một số vấn đề nên tôi chắc chắn sẽ đề xuất một bộ khuếch đại. Tôi muốn giới thiệu một op-amp chạy từ 5V (hoặc bất cứ thứ gì nano sử dụng) và 0V. Op-amp sẽ cần các khả năng từ đường ray đến đường ray trên đầu vào và đầu ra và được cấu hình ở chế độ không đảo ngược với mức tăng chuyển đổi 40mV thành toàn thang đo trên nano.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nếu thang đo đầy đủ là (giả sử) 3V, bạn sẽ cần mức tăng 3 / 0,04 = 75. Điều này có nghĩa là R2 / R1 = 74 (75 trừ 1).

R1 sẽ rất vui khi được 100 ohms và do đó R2 sẽ là 7400 ohms (7k5 song song với 560k mang lại 7k401, hy vọng sẽ đủ gần. Op-amp chỉ cần chạy ở tốc độ chậm khi đọc câu hỏi của bạn và có một số Các thiết bị sẽ phù hợp. Giữ lửa trong khi tôi đăng câu trả lời và xem ...

Các AD8538 trông phù hợp và do đó, hiện AD8628 nhưng có lẽ nhiều hơn là dễ dàng phù hợp với những hóa đơn

— Andy aka
nguồn

Toàn thang đo là Vcc, nhưng việc cung cấp điện áp tham chiếu trên chân ISF cho phép tham chiếu toàn thang thấp hơn theo yêu cầu. Tuy nhiên, việc khuếch đại vẫn là mong muốn, vì ISF dưới 1.0 Volts không hoạt động AFAIC (không có bằng chứng tài liệu, chỉ là một số vấn đề tôi gặp phải).

— Anindo Ghosh

Tại sao điện trở E12 không phổ biến hơn? Tỷ lệ chính xác không quá quan trọng, miễn là bạn biết để bù lại. Ví dụ. 12k 150 = 80 hoặc 33k 470 ≈ 70. Tất nhiên đây là trường hợp cho điện áp đầu ra 3V, có lẽ không tối ưu.

— jippie

@jippie Tôi đồng ý hoàn toàn nhưng câu trả lời của tôi "gợi ý" cách đặt song song điện trở và tôi không chắc liệu OP có biết điều này không. Anh ấy có thêm một câu trả lời miễn phí !!

— Andy aka

+1 cho đề xuất op amp, AD8538 là một yêu thích cá nhân, đặc biệt là trong gói SOT23 - không có chân vô nghĩa, hành vi nhiệt tuyệt vời.

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh - 20 tháng trở đi. Bảng dữ liệu ATMega328 dường như không nói bất cứ nơi nào trong 650 trang của nó, phạm vi giá trị nào là hợp lệ cho EXTERNALLY được áp dụng Có điện áp NHƯNG tất cả nhiều biểu đồ được đề cập có giới hạn thấp hơn là 1,8V :-(. Vcc có thể> = 1.8 V và AVcc có thể là Vcc-0,3V, ở mức thấp 1,5V là hợp pháp. Sử dụng tham chiếu bandgap 1.1V bên trong cho điện áp ADC tối đa thấp hơn. V_ARef bên ngoài có thể hợp pháp nhưng không chắc chắn.

— Russell McMahon

Ban đầu tôi không định thêm câu này làm câu trả lời, nhưng có vẻ rất quan trọng khi để nó bị nhấn chìm ở đâu đó trong các bình luận.

Đó là điều quan trọng nhất, phải dùng đến bảng dữ liệu của vi điều khiển của bạn. Và nếu tôi đúng về Arduino Nano có ATmega 168, thì đây là bảng dữ liệu . Đặc điểm điện là một phần bạn phải biết và kiểm tra những thứ ở đó đầu tiên.

Vấn đề là: điện áp tham chiếu tối thiểu là 1.0V - bạn có thể thấy nó ở trang 311. Bạn sẽ phải khuếch đại tín hiệu của mình ít nhất là 25 lần để có độ chính xác hợp lý, tăng tỷ lệ tham chiếu điện áp tối thiểu.

Bây giờ sự lựa chọn tốt nhất của các yếu tố mà tôi biết (mặc dù tôi hầu như không biết chủ đề này) sẽ yêu cầu bộ khuếch đại hoạt động có độ ồn thấp, có thể hoạt động như đường ray-ray như @Andyaka chỉ ra, tốt nhất là chạy ở điện áp cung cấp của bạn. Sau đó, tôi nghĩ rằng sự lựa chọn tốt nhất của tham chiếu điện áp là một trong những. Mặc dù chúng có thể khác nhau giữa các thiết bị, tôi nghĩ rằng sự ổn định nên hợp lý nhất. Hơn nữa, sự lựa chọn điện trở của bạn nên nằm ở điện trở thấp hơn là cao hơn, vì chúng có khả năng chống ồn cao hơn. Đừng quên sự ổn định của chúng theo thời gian và nhiệt độ thay đổi!

Cấu hình tốt nhất của bộ khuếch đại có thể khác nhau - bộ khuếch đại không đảo chiều có thể tốt khi bắt đầu, nhưng trở kháng đầu vào cao có thể không hoạt động tốt với tín hiệu của bạn (mặc dù nó vẫn ổn).

— TNW
nguồn

Tại sao trở kháng đầu vào cao sẽ không hoạt động tốt với tín hiệu? Nhân tiện, các GPIO Arduino trong chế độ đầu vào đều là trở kháng đầu vào cao, cũng như hầu hết các ADC.

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh Nếu nguồn tín hiệu phải được tải để đo và nó không được thực hiện đúng cách. Tôi không thể nói bất cứ điều gì về bản chất của tín hiệu của OP. Tôi nghĩ rằng đề xuất trong bài viết của tôi quá khắc nghiệt đối với bộ khuếch đại - có lẽ không nên xảy ra, nhưng trở kháng đầu vào cao là điều tôi nghĩ tốt hơn nên biết.

— TNW

Tôi tin rằng việc tải một nguồn tín hiệu nếu cần là một khoa học nổi tiếng, và đồng đều, các nhà thiết kế thường cố gắng cho trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Do đó downvote của tôi về tuyên bố không đủ tiêu chuẩn đó.

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh Tôi nghĩ có thể tốt hơn khi cho rằng người đó biết ít hơn (đặc biệt là giới thiệu 40mV khiến tôi nghi ngờ). Tôi muốn chỉ ra rằng sự lựa chọn giữa bộ khuếch đại đảo ngược và không đảo ngược không chỉ phụ thuộc vào việc chúng ta có thể cho phép thay đổi cực hay không.

— TNW

-4

Bạn nên sử dụng một bộ khuếch đại cho độ chính xác tối đa.

— Leon Heller
nguồn

Cảm ơn nhưng tại sao? Các giai đoạn thêm sẽ không làm tăng tiếng ồn và không chính xác? Những loại mạch khuếch đại sẽ cho kết quả tốt nhất?

— CL22

Tôi cho rằng bộ khuếch đại hoạt động có độ ồn thấp trong cấu hình không đảo chiều có thể làm được, miễn là bạn sử dụng điện trở ổn định để duy trì mức tăng điện áp.

— TNW

Đối với một người khiển trách người dùng khác vì không cung cấp thông tin, đây chắc chắn là một câu trả lời trần trụi. Bạn có thể thêm một số sơ đồ hoặc chi tiết bổ sung?

— Chris Laplante