Échelle du signal 30-50 mV à la plage 0-5 V

J'ai un capteur de CO ₂ qui produit des valeurs de signal de 30 à 50 mV. J'ai besoin de traduire ces tensions à 0-5 V pour mon microcontrôleur avec la résolution la plus élevée. Je comprends que je peux amplifier la tension en utilisant un circuit d'amplificateur opérationnel non inverseur, comme indiqué, à une plage de 3 à 5 V, mais est-il possible d'étendre cette plage à 0 à 5 V afin d'obtenir une meilleure résolution de valeurs du capteur?

Vous pouvez utiliser un amplificateur différentiel pour soustraire le décalage de 30 mV.

Lorsque R1 = R2 et R3 = R4, la fonction de transfert est

$V_{OUT} = \dfrac{R3}{R1}(V_2 - V_1)$

Réglez donc V1 à 30 mV et choisissez R3 = 250 R1. $\times$

Un problème avec les amplificateurs différentiels est que R1 chargera le diviseur de résistance pour obtenir le décalage de 30 mV, de sorte que vous devrez recalculer les résistances, et V2 aura également une impédance d'entrée qui peut fausser la mesure.

Un amplificateur d'instrumentation est la solution.

La plupart des amplificateurs d'instrumentation sont des amplificateurs différentiels avec un étage d'entrée tampon. L'étage d'entrée règle le gain, tandis que l'étage différentiel est généralement un amplificateur 1. L'amplification est alors$\times$

$V_{OUT} = \dfrac{2 R2}{R1}\cdot \dfrac{R4}{R3} (V_2 - V_1)$

Le Microchip MCP6N11 est un appareil approprié.

Un amplificateur d'instrumentation est ce dont vous avez besoin ici (bien qu'un ampli-op puisse être utilisé avec une certaine attention aux détails)
En fonction de votre alimentation (simple, double), vous devez être prudent. Si vous utilisez une seule alimentation (par exemple 0-5 V), vous devez vous assurer que l'InAmp peut gérer les entrées en mode commun du niveau de vos signaux d'entrée, qui seront de 30 à 50 mV par rapport à la terre (donc la plage d'entrée doit inclure la terre)
. votre sortie comprend la terre (et le rail d'alimentation si vous utilisez une alimentation 5V), vous devez vous assurer que la sortie peut basculer complètement vers les deux rails. De nombreux InAmps ne font aucune de ces choses. Le LTC2053 est une option d'entrée / sortie rail à rail, tout comme le MCP6N11 Steven le mentionne.

$10^{13}\Omega$$10\ T\Omega$

Quoi qu'il en soit, tant que vous prenez soin de ce qui précède, la configuration est assez simple. Appliquez 30mV à l'entrée inverseuse, signalez à l'entrée non inverseuse et réglez le gain pour (5V - 0V) / (50mV-30mV) = 250.

Voici un exemple de circuit à double rail (+ -5 V) avec le LT1789 InAmp:

Simulation:

Circuit d'alimentation unique LTC2053 (simulation non représentée car elle est la même que ci-dessus):

Utilisez un amplificateur d'instrumentation comme celui-ci .

Puisque vous voulez amplifier 30-50mV à 0-5V, 5V / (50mV-30mV) = gain de 250. Utilisez la fiche technique pour sélectionner une résistance de gain. Pour mon exemple, G = 1 + (100k / Rg), donc Rg = 100k / (G-1) pour 402 Ohms. Ces valeurs doivent être assez exactes, et en cas de doute l'agrandir un peu et sacrifier un peu la durée. Puisque vous voulez 0-5V, vous voudrez régler la tension de référence à 2,5V car c'est le milieu de la plage. Utilisez une diode de référence pour cela.