Richten Sie eine Reihe von Drucksensoren ein

In dieser Antwort habe ich gezeigt, dass der optimale Vorwiderstandswert ist

$R_S = \sqrt{R_{MIN} \cdot R_{MAX}}$

wo$R_{MIN}$und$R_{MAX}$sind die minimalen und maximalen Widerstände Ihres Sensors. Die Sparkfun-Seite spricht von zwischen unendlich und 300 kΩ. Wenn wir 10 MΩ als Maximalwert annehmen, sollte Ihr Vorwiderstand 1,8 MΩ betragen (gerundet auf den nächsten E12-Wert).

Das sind ziemlich hohe Werte, zu hoch für einen ADC, der, wie Mathieu sagt, eine Impedanz von weniger als 10 kΩ mag. Sie müssen den Teiler also mit einem Unity-Gain-Puffer-Opamp puffern:

Beachten Sie, dass ein gewöhnlicher Operationsverstärker einen Eingangsruhestrom von bis zu 1 µA haben kann, was Ihre Messung verfälschen könnte. Ein CMOS-Operationsverstärker wie der MCP600x hat einen viel niedrigeren Eingangsruhestrom, 1 pA typisch für den MCP600x, was Ihre Lesung nicht verschlechtert.

Grundsätzlich haben diese Sensoren einen Widerstand, der abnimmt, wenn Druck auf ihre Kontaktfläche ausgeübt wird. Soweit ich das beurteilen kann, ist die Abnahme des Widerstands eine ungefähr hyperbolische (1/x) Funktion der ausgeübten Kraft, und die Änderung beträgt im Wesentlichen 5 MegOhm bis etwa 300 kOhm ("hartes Drücken" von der SF-Seite).

Wenn Sie einen 200-Ohm-Widerstand als unteren Schenkel eines Spannungsteilers und diesen Sensor als oberen Schenkel verwenden, würde ich vorhersagen, dass Sie einen Bereich von ungefähr 0 V ohne angelegten Druck und 5 * 200 / (300e3 + 200) ~= sehen würden 0,003. Wenn Sie die 200 Ohm auf beispielsweise 300 kOhm entsaften, würde ich erwarten, dass Ihr oberes Ende auf etwa 2,5 V ansteigt. Je größer der obere Widerstand wird, desto näher kommt Ihr Skalenendwert an 5 V, aber desto langsamer wird Ihre Reaktionszeit, da es so ist, als würden Sie einen Kondensator über große Widerstände laden / entladen. Es wird auch nichts tun, um die Sensorausgabe für Sie zu linearisieren.

Die von ihnen vorgeschlagene invertierende Verstärkerkonfiguration basiert auf dem Prinzip, dass der Strom, der durch den Sensor „in“ den negativen Anschluss des Operationsverstärkers fließt, gleich und entgegengesetzt zu dem Strom ist, der „in“ den negativen Anschluss des Operationsverstärkers fließt. Das heißt:

(V_n - V_T) / R_sense = (V_out - V_n) / R_Fund V_n wird vom Operationsverstärker auf GND getrieben (so dass die positiven und negativen Anschlüsse auf gleichem Potenzial liegen), also:

V_out = -V_T * R_F / R_sense = -V_T * R_F * (1 / R_sense)

Wir wissen, dass 1 / R_sense = Leitfähigkeit des Sensors in Bezug auf den angelegten Druck aus der Bedienungsanleitung ungefähr linear ist (dh Druck ~ 1 / R_sense oder Druck = a * (1/R_sense) + b für einige a und b) so:

V_out = -V_T * R_F * [(Pressure - b) / a]

Dies hat den Vorteil, dass Sie eine Ausgangsspannung erhalten, die in Bezug auf das, was Sie erfassen, linear ist. Zusätzlich können Sie a und b durch Kalibrierung auf zwei (oder mehr) feste Werte bestimmen. Schließlich können Sie den Bereich und die Steigung der Ausgangsspannung anpassen, indem Sie R_F und/oder V_T einstellen. Die Herausforderung besteht dann darin, dass V_T in Bezug auf die Versorgungsspannung Ihres Operationsverstärkers negativ sein muss.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, wäre eine 9-Volt-Batterie, bei der der Pluspol der Batterie mit GND Ihres Operationsverstärkers verbunden ist und der Minuspol V_T ist (effektiv bei -9 V). Dann sollten Sie R_F so wählen, dass Sie einen angemessenen Bereich von V_out gemäß den obigen Formeln erhalten. Beim Tuning darf V_out die Versorgung des Operationsverstärkers (wahrscheinlich 5 V) nicht überschreiten, da sonst der Verstärker ebenfalls übersteuert. Es gibt ausgefeiltere Möglichkeiten, eine negative Spannung zu erzeugen, zum Beispiel durch die Verwendung eines anderen Operationsverstärkers als invertierenden Puffer (wie durch U2 in dieser Schaltung veranschaulicht, die einen virtuellen GND am Mittelpunkt der Versorgungsspannung erzeugt), aber ich denke, das ist einfacher Ansatz sollte von Ihnen funktionieren, andere können sich einschalten, wenn sie nicht einverstanden sind.

Lange Rede kurzer Sinn, ich denke, Sie sollten der empfohlenen Schaltung mit dem Operationsverstärker folgen. Sie können ein DIP-Paket mit vier Rail-to-Rail-Verstärkern wie diesem erhalten . Mit zwei dieser Chips, einer 9-V-Batterie und einigen Widerständen haben Sie meiner Meinung nach alles, was Sie brauchen.

Siehe diesen von CNMAT bereitgestellten Link zur Maximierung der Reichweite mit einer Spannungsteilerkonfiguration.

Wichtig ist auch, dass für eine gute Analog-Digital-Wandlung die Eingangsimpedanz des ADC nicht mehr als 10 kOhm betragen sollte. Aus diesem Grund verbessert ein Operationsverstärker (Einzelversorgung, Rail-to-Rail), der als Unity-Gain-Puffer verwendet wird, die Genauigkeit Ihrer Messwerte.

Um die Reichweite zu maximieren, denken Sie daran, dass Sie auch die externe analoge Referenz (Vref+) auf dem Arduino aktivieren können, siehe: http://arduino.cc/it/Reference/AnalogReference

Hier finden Sie ein weiteres mögliches analoges Front-End zur Verwendung mit FSRs: http://apollo.upc.es/humanoide/trac/wiki/PressureSensors

Ein Hinweis zur Verwendung einer Transimpedanzkonfiguration ist das Pickup-Rauschen, siehe „Layout-Überlegungen“ .

Dies scheint eine einfachere Möglichkeit zu sein, Sensorschnittstellenschaltungen zu entwerfen:

http://www.eetimes.com/electronics-products/electronic-product-reviews/sensors-tranducers/4212510/Configurable-sensor-AFE-solution-aims-to-simplify-sensor-systems-designs--speeds-time -zum Markt