Як я можу отримати показник напруги в повному діапазоні від датчика тиску?

Я роблю заявку за допомогою DIY Force Sensitive Resistor (FSR), взятого з цього інструктажу . Опір цього датчика типово коливається від 20 кОм при спокої до 9 кОм при натисканні.

Як би я перетворив ці значення опору в сигнал, коли 0v відповідає умові спокою, а 5v - умові "натискання", щоб я міг прочитати його з Arduino?

Вам потрібно діапазон сигналу від 0 до 5 В. Не всі ми :-)? Давайте підемо на інший підхід і подивимось, куди це нам дістанеться.

Початкова точка: найдешевше і найпростіше рішення.

Це був би серійний резистор для створення дільника напруги. Це абсолютний мінімум. Я помітив, що люди не замислюються над цим резистором, просто вибирають хороше кругле значення, наприклад 10 . Але я виявив, що для цього є оптимальне значення. $\Omega$

Крива показує різницю напруги між мінімальним та максимальним показанням (9k та 20k Ω респ.) Як функція послідовного резистора (в k Ω ). Розумієте, він справді має максимум. Це легко знайти, якщо ви пам’ятаєте про це $\Omega$$\Omega$$\Omega$

$\left(\dfrac{f(x)}{g(x)}\right)' = \dfrac{f'(x)\cdot g(x) - f(x) \cdot g'(x)}{g^2(x)}$

Різниця - V M I N має екстремум для $V_{MAX}$$V_{MIN}$

$\dfrac{d}{d R_X} \left(\dfrac{R_{MAX}}{R_{MAX} + R_X} - \dfrac{R_{MIN}}{R_{MIN} + R_X}\right) = 0$

Розв’язування для дає $R_X$

$R_X = \sqrt{R_{MIN} \cdot R_{MAX}}$

Красуня!

Тож у нашому випадку серійний резистор становитиме 13,42k , ви можете перевірити це на графіку. Якщо розмістити резистори між 0 В і + 5 В, це дасть нам вихідний діапазон [2 В, 3 В]. Це максимальний діапазон, який можна отримати за допомогою 1 резистора (*). $\Omega$

Чи достатньо? У Arduino є 10-бітний АЦП, тому цей діапазон дасть вам діапазон 200 дискретних рівнів. Це повинно дати достатню точність для DIY-датчика. Тому ніяких інших компонентів, таких як opamps, не потрібно.

(*) Прийнята відповідь дає діапазон 1,9 В, але має неправильні рівняння . Неможливо отримати більш високий діапазон, ніж 1 В з 1 резистором і лише напругою + 5 В.

$R_X$$\Omega$$\Omega$
$R_X$$\Omega$$R_X$

$\dfrac{5V - V_O}{9k\Omega} = \dfrac{V_O - (-5V)}{20k\Omega}$

$V_O = 1.9V$

$R1 = 18k\Omega$$R2 = 47k\Omega$$R_X$$\Omega$$\Omega$

Я думаю, що найпростішим способом був би дільник напруги, який дає 5В на 9 к і зменшується в міру збільшення опору. У цьому калькуляторі дільника напруги можна грати з різними комбінаціями резисторів . Однак це буде лінійною прогресією.