Analog voltaj seviye dönüşümü (seviye kayması)

1.5V ve 3.5V arasında bir yerde analog voltaj veren bir joystickim var.

0V ile 5V arasında analog voltaj alan bir motor kontrolörünü kontrol etmek için bu voltaj aralığını dönüştürmek istiyorum.

Vites değiştirmeyi ve doğru şekilde nasıl yükseltebilirim?

— jfenwick
kaynak

Ara mikrodenetleyici yok mu? Öyleyse bir ADC kullanın.

— sptrks

Bence tam olarak burada ne yapmak istediğinizi açıklamak isteyebilirsiniz. 1.5V-3.5V ile 0V-5V arasında bir analog voltaj ölçeklendirmeye mi çalışıyorsunuz? Analog voltajı bazı dijital çıkışlara dönüştürmeye mi çalışıyorsunuz?

— 26:12

Bir destek dönüştürücü, 3.5 V'dan 5 V'a kadar gitmenize yardımcı olabilir, ancak 1.5 V'tan 0 V'a

— gitmemenize yardımcı olabilir. Kazancı

@Telaclavo, güçlendirme için kullanıldığından burada bir destek kullanışlı değil, ancak 3.5 V'tan daha büyük bir kaynağı olduğunu varsayıyoruz

— clabacchio

Bunların analog voltajlar olduğunu biliyoruz. Arz nedir?

— clabacchio

Yanıtlar:

2,5 V civarında ortalanmış 5/2 = 2,5 basit bir kazanç istiyorsunuz.

Bunun , MCP6041 ve diğerleri gibi 5 V güçten çalışabilen bir raydan raya çıkış opamperi olması gerekir. R1 ve R2, giriş sinyalinin yükseltileceği 2.5 V'luk bir voltaj bölücü oluşturur. C2, sessiz ve düzgün bir DC seviyesi oluşturmak için 5V beslemeden gelen gürültüyü DC'den bile daha fazla azaltır. Opamp klasik bir pozitif kazanç konfigürasyonundadır, R4 ve R3 kazancı ayarlar. R1 ve R2 tarafından üretilen 2.5 V kaynağının empedansı, kazanç amacıyla R3'e etkili bir şekilde eklenir, ancak bu, 100 kΩ üzerinde 1,2 kΩ'luk küçük bir katkıdır. Kazanç 2,5'ten biraz daha az olacaktır.

— Olin Lathrop
kaynak

+1. Daha kesin olarak, raydan raya çıkış (burada raydan raya giriş gerekli değildir)

— Jason S

@Jason - Düzeltildi.

— Olin Lathrop

R1 ve R2 için değerleri nasıl seçtiniz?

— abdullah kahraman

@abdullah: Besleme 5 V olduğundan ve amaç 2,5 V yapmak olduğundan, bir kısıtlama R1 = R2'dir. Diğer seçenek, 2.5 V kaynağının empedansının ne olması gerektiğiydi, yani R1 // R2. Düşük daha iyidir, ancak daha düşük daha fazla akım anlamına gelir. 100 kOhm'un başıboş gürültü alımını azaltmak için R3 ile gitmek istediğim kadar yüksek olduğunu hissettim. 1.2 kOhms buna göre yeterince düşük empedans gibi görünüyordu ve makul olan 5V beslemeden yaklaşık 1 mA çekiyor.

— Olin Lathrop

@jfenwick: "Reklam" gibi doğru tanımlayan terimleriniz olmadan bu denklemlerin ne anlama geldiğini söyleyemem. Ayrıca, bu devrede kazancı ayarlayan olumsuz geri bildirim olduğu gerçeğini kaçırmış olabilirsiniz. Opamp'ın açık döngü kazancı, kapalı döngü devresinin kazancı için önemli olmayacak kadar büyüktür. 5V ve GND'nin hiçbir yerde bir araya gelmediğini görmüyorum. Daha az el sallayarak daha spesifik olmalısınız.

— Olin Lathrop

Bu sadece bir op amp ile mümkündür. Yapmaya çalıştığınız şey seviye kaydırma ve yükseltmedir . Bunları hep yapardık. Küçük analog voltaj çıkış aralığına sahip bir sensörünüzün bulunduğu robotlarda faydalıdırlar ve ADC'nizden maksimum çözünürlük alabilmeniz için voltaj salınımını genişletmek istersiniz.

Onları genellikle değişken ofset ve kazançla yapardık, böylece robottaki her sensör için onları ayarlayabiliriz.

Op amp değişken seviye kaydırma ve yükseltme

Ayarlarınızı doğru yaptıktan sonra, saksıların dirençlerini her zaman ölçebilir ve bunun yerine sabit değer dirençlerini kullanabilirsiniz.

Veya değerleri doğrudan hesaplayabilirsiniz:

Op amp seviye kaydırma ve yükseltme

Bir var çevrimiçi hesap Eğer direnç değerleri işe yardımcı olur.

— Rocketmagnet
kaynak

Doğru, ama tedarik voltajlarını sağlaması gerekiyor

— clabacchio

@clabacchio - Doğru. Ama bence 5v olduğunu varsayabiliriz.

— Rocketmagnet

Bunun tersine döndüğünü unutmayın. Kumanda kolunun daha yüksek motor hızı elde etmek için sezgisel yönün tersine hareket ettirilmesi gerekiyorsa, kullanıcı arayüzünde bir sorun olabilir.

— Olin Lathrop

Buna seviye kaydırma adı verildiğini belirttiğiniz için teşekkür ederiz.

— jfenwick

Tam tersine Cybergibbons'un söylediği gibi, oldukça basit analog elektronikler. Ancak, devreniz için hangi kaynağı kullanmak istediğinizi belirtmeniz gerekir.

Ortak mod sinyalinizi (1,5 V) 0'a düşüren ve geri kalanına 5/2 = 2,5 kazanç uygulayan bir devreye ihtiyacınız vardır. Bunu bir miktar kazançla Op-Amp tabanlı seviye değiştirici ile kolayca yapabilirsiniz.

Bir çözüm, 1.5 V'a yerleştirilmiş bir referans voltajı olan bir analog çıkarıcı kullanmaktır, daha basit bir çözüm, referans doğru yerde olan sadece tersine çevrilmemiş bir amplifikatördür.

Bu devre işi yapacak:

resim açıklamasını buraya girin

_{^{Opamp simülatörde sadece varsayılan değerdir, kaynağa bağlı olarak başka birine ihtiyacınız olabilir.}}

Tarafından verilen kazanç ile ters olmayan bir amplifikatör $\dfrac{R_1 + R_2}{R_2}$ ve referans voltajı voltajın değişmesini sağlar.

— clabacchio
kaynak

Sadece bir şematik çiziyorsanız basittir - komplikasyon, sinyalin 0-5V'den gitmesi ve motor kontrolörünün bir girişi olması şartı ile birlikte gelir. 0.05V onu kesmeyecek - bu yüzden bölünmüş bir tedarik opampına ihtiyacı var. Bu, bölünmüş bir tedarik sağlamanız gerektiği anlamına gelir, bu da çok fazla çaba gerektirir.

— Cybergibbons

@Cybergibbons, sahip olduğu şeye bağlı olarak çok fazla değil; ve raydan raya op-amp kullanarak, işi onsuz da yapabilir.

— clabacchio

Muhtemelen. Bana demiryolundan demire performansa güvenmenin, birkaç nedenden ötürü kontrol için hiç de hayır olmadığı öğretildi. Birincisi, demiryolundan demiryolu asla demiryoluna asla demiryolu değildir - en iyi performans gösteren opamp'ler yaklaşık 10mV'ye ulaşır ve bu da sorunlara neden olabilir. İkincisi, o bölgede o kadar doğrusal değiller. Üçüncüsü, çıkışı yüklerseniz, raydan raya performans çok daha kötüleşir (motor kontrolü çıkışı yükleyebilir - bilmiyoruz). Elbette, motor kontrol cihazında ölü bir bant varsa önemli değil.

— Cybergibbons

@Cybergibbons, performansın bozulması hakkında haklı olabilirsiniz (bilmiyorum) ancak Analog Devices, raylardan yaklaşık 2-5 mV'ye (maks.) Giden raydan raya op-amperlere sahiptir. Ancak, örneğin 12 V beslemesi varsa bu sorun mevcut değildir, bu yüzden nasıl tedarik etmek istediğine bağlıdır. Sürüş kabiliyeti hakkında, doğru beslemeye sahip olduğu sürece sinyali tamponlamak için başka bir op-amp kullanabilir.

— clabacchio

@Cybergibbons - İşlemci PWM çıkış piminin% 0 görev döngüsünde bile 10mV toprak içine girmesi daha olası mı?

— MikeJ-UK