Schaltung zur Messung positiver und negativer Spannung + Vref-Auflösung

Ich möchte ein "Voltmeter" zum Lesen von +2 V bis -2 V herstellen und es an einen Arduino ADC (0 V bis 5 V) anschließen.
Ich habe verschiedene Konfigurationen für diesen Job gefunden:

  1. Von dieser Seite :Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  2. Bipolar-zu-Unipolar- Wandler , ein Summierverstärker:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  3. Instrumentalverstärker, basierend auf diesem Schema ( EKG ):Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der letzte Ansatz verwendet:
- Instrumentalverstärker
- Vollwellengleichrichter
- Tiefpassfilter
- Invertieren von Operationsverstärker + Verstärkung

Das Signal, das ich zum Lesen brauche, ist "stabil", die EKG-Schaltung ist wohl zu komplex für diesen Job. Aber ich bin daran interessiert, den Instrumentalverstärker mit dem Operationsverstärker zu vergleichen.

Was ist die beste Konfiguration für meinen Zweck?

Für die Vref habe ich diese Frage:

In diesem Video und diesem Artikel wird gezeigt, wie es funktioniert.
In dem Artikel sagt er zum Beispiel:
Vref bei 5 V -> 0-5 V hat eine Auflösung von 4,9 mV
Vref bei 3,3 V -> 0-3,3 hat eine Auflösung von 3,2 mV
Aber im Video sagt er das nicht, er hat Vref bei 1,1 V verwendet und anscheinend kein Problem .... wahrscheinlich ist die Lösung hier im Code .

Antworten (1)

Dies beantwortet Ihre Frage nicht direkt, kann Ihnen aber eine Idee für eine andere Lösung geben.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Die einfachste Offset-Anpassung.

Wenn Sie mit einer reduzierten Auflösung des ADC leben können, ist die Schaltung in Abbildung 1 möglicherweise akzeptabel.

Vin       Vout
-2 V      +1.5 V
 0 V      +2.5 V
+2 V      +3.5 V

Es reduziert die 5-V-Spanne auf nur 2 V mit der gezeigten Widerstandsanordnung.

Ich denke, die beste Spanne, die Sie mit dieser Anordnung erzielen können, besteht darin, R1 auf 2k zu reduzieren. Bei diesem Verhältnis beginnt der ADC bei 0 V.

Vin       Vout
-2 V       0 V
 0 V      +1.428 V
+2 V      +2.857 V

Sie können die Widerstände entsprechend skalieren. Entscheidend ist das Verhältnis.

Schöne Lösung @Transistor, aber ich hatte einige Änderungen an der Schaltung vorgenommen: Ich muss einen externen ADC und eine einzelne Lipo-Batterie verwenden. Dies ist die Schaltung, die ich zeichne: ibb.co/cv9Ony Sie können hier simulieren: tinyurl.com/y8ct5e87 Ist es eine gute Lösung?
Nur zur Verdeutlichung ... Dieses bescheidene 2-Widerstands-Netzwerk ist der möglicherweise einfachste Spannungssummierer mit gewichteten Eingängen. Es kann leicht nach dem Superpositionsprinzip analysiert werden: Vadc = Vcc.R1/(R1 + R2) + Vin.R2/(R1 + R2) = (Vcc + Vin)/2. Man kann es sich wie einen Spannungsteiler vorstellen, der von beiden Enden angesteuert wird. Es wird normalerweise verwendet, um die bipolare Spannung von -5 bis +5 V in eine positive Spannung von 0 bis +5 V umzuwandeln.
Schaltung zur Messung positiver und negativer Spannung + Vref-Auflösung
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