Messen Sie die AC-Sinuswellenamplitude mit ADC

Ich habe einen AC-Sinusweg mit einem Wien-Bridge-Netzwerk erstellt.

Ich möchte die Spitze-Spitze-Spannung dieser Welle mit meinem Mikrocontroller ADC messen.

Ich kann diese Welle nicht einfach als Eingang für meinen analogen Eingangsstift verwenden, da die elektrische Spezifikation natürlich keine negativen Spannungen angibt, und ich würde nur eine Momentaufnahme der Welle erhalten und viele Messungen durchführen und die maximale nehmen müsste.

Ich suche nach einigen diskreten Komponenten, durch die ich diese Welle leiten kann, um eine einfache Gleichspannung zu erhalten, die die Spitze-zu-Spitze-Spannung (oder nur die positive) Spannung dieser Welle darstellt.

Antworten (3)

Eine Möglichkeit besteht darin, einen Spitzenwertdetektor zu verwenden, aber dieser hat einen Spannungsabfall an der Diode, was zu einem Fehler im Ergebnis führt.

Sie sagen nichts über die Frequenz aus, aber ich gehe davon aus, dass sie viel niedriger ist als die Abtastfrequenz des ADC.

Ich würde einen resistiven Spannungsaddierer verwenden, um das vollständige Signal in den Bereich des ADC zu bringen. Der resistive Addierer hat gegenüber dem kapazitiv gekoppelten Addierer den Vorteil, dass man keine frequenzabhängige Dämpfung durch den Kondensator berücksichtigen muss.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Angenommen, der ADC hat einen Bereich von 0 V bis 5 V und Ihr Signal beträgt maximal 10 V Spitze-zu-Spitze. Dann soll Vout 0 V für einen -5-V-Eingang und so nahe wie möglich an +5 V für einen +5-V-Eingang sein. Letzteres bedeutet, dass R1||R2 viel kleiner als R3 sein sollte. Ersteres bedeutet, dass R1 gleich R2 sein sollte: Wenn der Eingang Null ist, fließt kein Strom durch R3, und R1 und R2 bilden einen Widerstandsteiler zwischen -5 V und +5 V. Wenn wir also R1 = R2 = 1 kΩ wählen und R3 = 47 kΩ, dann schwingt das Ausgangssignal zwischen 0 V und 4,95 V.

Nehmen Sie nun genügend Proben, um die Minimal- und Maximalwerte zu finden, und multiplizieren Sie die Differenz mit 10 V/4,95 V, um den Spitze-zu-Spitze-Wert zu erhalten.

So etwas sollte für die Pufferung und Pegelverschiebung reichen:

Opamp-Pegelverschiebung

Wenn das Ausgangssignal Ihrer Wien-Brücke sehr hochohmig ist, benötigen Sie vor dem Kondensator einen Puffer, um zu verhindern, dass der Spannungsteiler ihn lädt.
Sie könnten das Signal auch gleichrichten, aber ich würde die Filterung / Spitzenerkennung im Mikro durchführen, da Sie mehr Kontrolle darüber haben (es sei denn, es gibt einen triftigen Grund, dies nicht zu tun).

Wie die meisten Leute betonen, verliert eine einfache Diodenspitzenschaltung aufgrund des Durchlassspannungsabfalls der Diode ein wenig an Genauigkeit. Mit Hilfe eines kleinen Operationsverstärkers kann jedoch alles richtig eingestellt werden.

Unten ist eine Schaltung, die als Präzisionsgleichrichter bezeichnet wird. Es hat keinen (oder sehr sehr sehr geringen) Durchlassspannungsabfall, da der Ausgangs- / Rückkopplungspunkt hinter der Diode liegt.

Gleichrichter

Hier ist der Wikipedia-Artikel zu Precision_rectifier