Перетворення рівня аналогової напруги (зсув рівня)

У мене джойстик, який виводить аналогову напругу десь від 1,5 до 3,5 В.

Я хочу перетворити цей діапазон напруги для управління контролером двигуна, який приймає аналогову напругу між 0 В і 5 В.

Як я правильно зміщую рівень та підсилюю?

— jfenwick
джерело

Чи немає посередницького мікроконтролера? Якщо так, просто використовуйте АЦП.

— sptrks

Я думаю, ви, можливо, захочете детальніше розібратися, що саме ви хочете тут зробити. Ви намагаєтесь масштабувати аналогову напругу від 1,5 В-3,5 В до 0 В-5 В? Ви намагаєтесь перетворити аналогову напругу на якийсь цифровий вихід?

— bjthom

Перетворювач підсилювача може допомогти вам перейти від 3,5 В до 5 В, але не переходити від 1,5 В до 0 В. Його посилення завжди більше або дорівнює 1.

— Телаклаво,

@Telaclavo підсилення тут не корисне, оскільки воно використовується для живлення, але ми припускаємо, що він має більший запас, ніж 3,5 В.

— clabacchio

Ми знаємо, що це аналогові напруги. Яка ваша пропозиція?

— clabacchio

Відповіді:

Ви хочете, щоб простий коефіцієнт посилення 5/2 = 2,5 був орієнтований приблизно на 2,5 В. Це легко припустити, що у вас є 5 В потужність, як від контролера двигуна:

Це повинно бути залізничним і залізничним вихідним підсилювачем, який може працювати від напруги 5 В, як MCP6041 та багато інших. R1 і R2 утворюють дільник напруги, щоб зробити 2,5 В, навколо якого буде підсилюватися вхідний сигнал. C2 зменшує шум від джерела живлення 5В навіть більше, ніж постійний струм, щоб забезпечити тихий і плавний рівень постійного струму. Операційний підсилювач знаходиться в класичній конфігурації посилення з R4 і R3, що встановлює посилення. Імпеданс джерела 2,5 В, що виробляється R1 і R2, ефективно додає до R3 з метою посилення, але це невеликий внесок 1,2 кОм на 100 кОм. Коефіцієнт посилення буде трохи менше 2,5.

— Олін Латроп
джерело

+1. Точніше, вихід із залізниці на залізницю (тут не потрібно вводити залізничний транспорт)

— Jason S

@Jason - виправлено.

— Олін Латроп

Як ви вибрали значення для R1 та R2?

— абдулла кахраман

@abdullah: Оскільки джерело живлення становить 5 В і справа в тому, щоб зробити 2,5 В, одним обмеженням було R1 = R2. Іншим вибором було те, яким повинен бути імпеданс джерела 2,5 В, який є R1 // R2. Нижній краще, але нижчий також означає більше струму. Я відчував, що 100 кОм був приблизно настільки високим, як я хотів поїхати з R3, щоб уникнути збиття шуму. 1,2 кОм здавалося досить низьким імпедансом відносно цього і притягує близько 1 мА від живлення 5В, що звучало розумно.

— Олін Латроп

@jfenwick: Я не можу сказати, що, на вашу думку, означають ці рівняння без ваших належних визначення термінів, наприклад "Оголошення". Крім того, здається, ви, можливо, пропустили той факт, що в цій схемі є негативний зворотний зв'язок, який встановлює посилення. Коефіцієнт посилення відкритого циклу підсилювача настільки великий, що не має значення для посилення замкнутого контуру. Я не бачу, щоб 5V і GND збиралися разом де-небудь. Вам доведеться бути більш конкретними з меншим маханням руками.

— Олін Латроп

Це можливо лише з одним підсилювачем. Те, що ви намагаєтеся зробити - це зміна рівня та посилення . Ми звикли робити це постійно. Вони корисні для роботів, де у вас є датчик з невеликим діапазоном вихідного напруги аналогового напруги, і ви хочете розгорнути коливання напруги, щоб ви могли отримати максимальну роздільну здатність від свого АЦП.

Зазвичай ми робимо їх зі змінним зміщенням і посиленням, щоб ми могли налаштувати їх для кожного датчика робота.

Операційний підсилювач змінного рівня зміщення та посилення

Правильно встановивши налаштування, ви завжди могли виміряти опір горщиків і замість цього використали резистори з фіксованим значенням.

Або ви можете обчислити значення безпосередньо:

Зміна рівня підсилювача та посилення

Існує онлайн-калькулятор, який допоможе вам розробити значення резистора.

— Rocketmagnet
джерело

Правильно, але йому потрібно забезпечити напруги живлення

— clabacchio

@clabacchio - Правда. Але я думаю, ми можемо припустити, що доступно 5В.

— Rocketmagnet

Зауважте, що це перетворює Це може бути проблемою в користувальницькому інтерфейсі, якщо джойстик повинен бути переміщений навпроти інтуїтивного напрямку, щоб підвищити швидкість двигуна.

— Олін Латроп

Дякуємо, що вказали, що це називається зміною рівня.

— jfenwick

На противагу тому, що кажуть Cybergibbons, це досить проста аналогова електроніка. Але ви повинні вказати, яке джерело ви плануєте використовувати для своєї схеми.

Вам потрібна схема, яка зводить ваш загальний режим сигналу (1,5 В) до 0 і застосовує посилення 5/2 = 2,5 до решти. Ви можете легко зробити це за допомогою перемикача рівня на основі Op-Amp з деяким посиленням.

Рішення полягає у використанні аналогового віднімання з опорною напругою, розміщеною на 1,5 В, ще простішим рішенням є просто неінвертуючий підсилювач із посиланням у потрібному місці.

Ця схема зробить роботу:

введіть тут опис зображення

_{^{Opamp - це лише за замовчуванням в тренажері, можливо, вам знадобиться інший, залежно від постачання.}}

Це неінвертуючий підсилювач із коефіцієнтом посилення, який дає $\dfrac{R_1 + R_2}{R_2}$ , а опорна напруга робить зміщення напруги.

— клабаччо
джерело

Це просто, якщо ви просто малюєте схему - ускладнення пов'язане з вимогою, що сигнал повинен переходити від 0-5V і це вхід до контролера двигуна. 0.05В не збирається скорочувати його - тому він потребує роздвоєного підсилювача. Це означає, що вам потрібно забезпечити розщеплене постачання, а це багато додаткових зусиль.

— Кібергіббони

@Cybergibbons не так багато, залежно від того, що він має; і, використовуючи підсилювачі від залізниці до залізниці, він також може виконати роботу без цього.

— clabacchio

Можливо. Мене вчили, що покладатися на залізничні та залізничні перевезення - це трохи ні "ні" для контролю з кількох причин. По-перше, залізниця до залізниці ніколи не є залізницею до залізниці - найкращі оперативні підсилювачі досягають приблизно 10мВ або близько того, що може спричинити проблеми. По-друге, вони не такі лінійні в цьому регіоні. По-третє, якщо ви завантажуєте висновок, продуктивність рейкової колії стає набагато гіршою (управління двигуном може навантажувати вихід - ми не знаємо). Звичайно, якщо контролер двигуна має мертву смугу, це не має значення.

— Кібергіббони

@Cybergibbons добре, що стосується погіршення продуктивності, ви можете мати рацію (я не знаю), але в Analog Devices є підсилювачі від залізниці до рейки, які від рейок піднімаються приблизно до 2-5 мВ (макс.). Але цієї проблеми не існує, якщо, наприклад, у нього є напруга 12 В, тому це залежить від того, яким чином він хоче поставити її. Щодо водійських можливостей, він може використовувати інший підсилювач для буферизації сигналу, якщо він має правильне джерело живлення.

— clabacchio

@Cybergibbons - Чи є ймовірніше, що вихідний контактний ШІМ-процесор піде на відстань 10 мВ від землі - навіть при 0% робочого циклу?

— MikeJ-UK