Negative Spannung schalten

Ich brauche eine Möglichkeit, eine -5-V-Spannungsversorgung auf den Flexiforce-Sensor unten zu schalten. Die Schaltung, die ich verwende, ist diese:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe versucht, einen 74HC4066 zu verwenden, aber er erlaubt kein Schalten negativer Spannung. Es kann nur zwischen GND und VCC umgeschaltet werden. Ich muss einen IC finden, der mehrere Schalter hat und negative Spannung schalten kann. Wenn nicht, wie könnte ich eine Transistorschaltung einbauen, um dies zu lösen?

Sie haben eine -1-V-Versorgung für den Sensor, warum verwenden Sie diese nicht auch für den Schalter? Sie ziehen sehr wenig Strom.
Nicht sicher, was Sie damit meinen. Ich muss die digitalen Ausgänge von Arduino verwenden, um das -5-V-Signal zu steuern (auf dem Bild steht -1 V, aber es sind tatsächlich -5 V). Wenn ich also einen der digitalen Ausgänge von Arduino einschalte, sollte es dieses -5-V-Signal einschalten, und wenn ich es ausschalte, sollte es dieses -5-V-Signal trennen. Könnten Sie klarstellen, was Sie meinen?
Ich dachte, Sie wollten das Signal ein- und ausschalten, nicht die Stromversorgung. Können Sie das gewünschte Ergebnis konkretisieren?
Ich möchte die -5-V-Versorgung des Sensors steuern (auf dem Bild mit Vt -1 V gekennzeichnet). Ich möchte einen Arduino-Pin HIGH schalten, und das würde die -5V mit dem Pin des Sensors verbinden. Wenn ich den Arduino-Pin auf LOW drehe, trennt das die -5 V vom Pin des Sensors.

Antworten (3)

Ich versuche, mehrere dieser Sensoren an einen analogen Eingang meines Arduino anzuschließen, und möchte sie ein- und ausschalten, indem ich den -5-V-Signaleingang (-1 V im Bild) mit einem Schaltmechanismus steuere.

  • Für eine gute Signalqualität ist es wahrscheinlich eine gute Idee, den Operationsverstärker zum Ansteuern des ADC des Mikros zu verwenden.
  • Die gezeigte Schaltung kann in einen Summierverstärker umgewandelt werden , wobei jeder der Sensoren mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist.
  • Um diese Schaltung ohne negative Versorgung durchzuführen, verbinden Sie die Unterseite des Sensors mit Masse anstelle von -1 V und verbinden Sie den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers mit einer Mittelspannung, z. B. 2,5 V von einem Widerstandsteiler. Ihr 0-Punkt wird verschoben, was Sie in der Software subtrahieren.
  • Um sie aus dem Stromkreis zu schalten, könnten Sie jeden Sensor über seinen eigenen Transistor erden und nur jeweils einen Transistor aktivieren. Sie könnten den 74HC4066 auch für die Leitungen verwenden, die zum Summierverstärker führen, aber das ist eine kompliziertere Schaltung.
Zu Ihrer zweiten Kugel, suche ich nicht nach Messraum, indem ich eine Mittelspannung wie 2,5 V verwende? Es schneidet den Messraum um die Hälfte richtig ab (0-5V bis 2,5-5V)? Müsste ich das mit einem zusätzlichen Operationsverstärker subtrahieren und skalieren (2,5 V subtrahieren und auf 0-5 V verstärken)?
Was meinen Sie auch, dass der Operationsverstärker den ADC des Mikros antreibt? I Der Ausgang des Operationsverstärkers (Vout) ist direkt mit dem ADC verbunden. Beziehst du dich darauf?
Du meinst die dritte Kugel? Ja, es würde den Messbereich um die Hälfte reduzieren. Sie könnten es mit einer zweiten Operationsverstärkerstufe wieder erhöhen, wenn Sie möchten, aber es könnte so gut sein, wie es ist, subtrahieren Sie es einfach in der Software.
Ja, es ist im Allgemeinen besser, Mikro-ADCs mit einer Quelle mit niedriger Impedanz wie einem Operationsverstärker zu betreiben, anstatt mit einer Quelle mit hoher Impedanz wie einem Widerstandsteiler. Warum müssen Sie übrigens alle analogen Sensoren auf einen ADC-Pin multiplexen? Hat Arduino nicht bereits mehrere Eingänge mit demselben ADC gemultiplext?
Wenn ich die positive Spannungskonfiguration davon mache, wird die andere Seite des Sensors mit GND und nicht mit -5 V verbunden. Kann ich den 74HC4066 verwenden, um dies umzuschalten (wenn ich den Arduino-Pin HIGH ausgebe, verbindet er den Sensor mit GND und trennt die Verbindung, wenn ich den Arduino-Pin LOW ausgebe)?
Kann ich auch keine niedrigere Spannung als 2,5 V (wie 0,5 V) ausgeben, damit der Messraum nicht halbiert wird, sondern nur von 0-5 V auf 0,5-5 V reduziert wird?
@tabchas Ja, 2.5 war nur ein Beispiel.
@tabchas Sie könnten es mit dem 4066 umschalten, aber es ist einfacher, den Sensor nur über einen Transistor zu erden, da der Strom immer nur nach unten durch ihn fließt. Der 4066 ist für Wechselstrom, der in beide Richtungen geht.
Danke, verstanden! Ich kann einfach einen Standard-2N2222-Transistor verwenden, richtig?
@tabchas Wahrscheinlich. Wie hoch ist der Sensorwiderstand? Ist sein kleinster Wert viel größer als der Einschaltwiderstand des Transistors? Ist der maximale Strom durch den Sensor kleiner als der maximale Kollektorstrom des Transistors?

Erstens, können Sie Ihre Stromversorgungskonfiguration vereinfachen, indem Sie einen nicht invertierenden Verstärker verwenden, wie unten gezeigt?

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Zweitens: Dies erlaubt keine virtuelle Erdsummenkonfiguration, aber da Sie einen Pin pro -V-Schalter benötigen würden und diese in dieser Konfiguration nicht erforderlich sind, können Sie jetzt jeden Verstärker an seinen eigenen analogen Eingang anschließen. Nachteil ist, dass Sie für jeden Sensor einen Operationsverstärker benötigen.

Dritte Option: Verwenden Sie Tristate-Pins, um jeden Sensor mit Strom zu versorgen. Diesmal zeigt das Beispiel den Sensor in der V+ Leitung.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Jeder der 'BUF'-Ausgänge von Ihrem Mikro / Arduino / was auch immer wird sequentiell hoch geschaltet, während alle anderen ihre Ausgänge schwebend haben. Auf diese Weise wird immer nur ein Sensor mit Strom versorgt und Sie benötigen keine negativen Spannungen.

Das ist nur eine Schaltung, die zufällig eine Spannung erzeugt, die umgekehrt proportional zum Widerstand ist. Es gibt viele andere Möglichkeiten, von denen einige keine Spannung außerhalb des Ausgangsspannungsbereichs erfordern.

Wenn dies in einen Mikrocontroller geht, und das würde es heutzutage in fast jeder Anwendung tun, muss die Ausgabe zu nichts Bestimmtem proportional sein. In einem Mikro können Sie leicht rechnen oder nachschlagen, um von jedem A / D-Messwert, den Sie erhalten, in linearen Druck umzuwandeln.

Die einfachste Option ist nur ein Widerstandsteiler, wobei der andere Widerstand in der Mitte des Bereichs liegt, der aus dem Sensor kommen soll. Ein Nebenvorteil davon ist, dass Sie nur den anderen Widerstand kalibrieren müssen. Die eigentliche Versorgungsspannung hebt sich auf. Bei diesem Widerstand haben Sie die höchste Auflösung, dann niedriger an beiden Enden des Bereichs. Diese Methode misst tatsächlich den Widerstand von 0 bis unendlich, aber auch hier sinkt die Auflösung an den Enden des Bereichs.

Bei den heutigen A/Ds würde ich wahrscheinlich die Teilermethode verwenden und jeden Auflösungsverlust mit einem A/D mit höherer Auflösung ausgleichen. Sie können jetzt routinemäßig 12-Bit-A/Ds in kostengünstigen Mikros erhalten. Das ist wahrscheinlich genug, aber wenn nicht, könnte es sicherlich ein externer Delta-Sigma-A/D tun.

Die obige Schaltung wird von den Herstellern des abgebildeten Sensors empfohlen. Es ermöglicht eine dynamische Steuerung des Kraftbereichs, was ich gerne hätte. Ich versuche, mehrere dieser Sensoren an einen analogen Eingang meines Arduino anzuschließen, und möchte sie ein- und ausschalten, indem ich den -5-V-Signaleingang (-1 V im Bild) mit einem Schaltmechanismus steuere. Wüssten Sie, wie das geht?
@tab: Herstellern steht es frei, zu empfehlen, was sie wollen, ohne sich den Realitäten und Kompromissen in Ihrem System stellen zu müssen. Es ist Ihre Aufgabe als Ingenieur Ihres Systems, Ihr eigenes Gehirn zu verwenden, was beinhaltet, die vom Hersteller vorgeschlagene Schaltung zu bewerten und etwas anderes zu verwenden, wenn das besser passt. Zu Ihrem zweiten Punkt, warum wollen Sie diese Sensoren ein- und ausschalten? Sie nehmen wenig Kraft. Unabhängig davon, welche zusätzliche Leistung das Arduino im Vergleich zu einem Mikrocontroller-Design mit geringem Stromverbrauch benötigt, wird dies sowieso überschwemmt.
Hmm, das ist eigentlich für ein Projekt (eher eine Lernübung für mich, ich bin ein EE-Student :). Wenn Sie mir dabei helfen könnten, einen Schalter dafür zu finden, wäre das großartig! Ich verstehe, was Sie in Bezug auf den Stromverbrauch meinen, suche aber gerade einfach nach einem Schaltmechanismus.
Negative Spannung schalten
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