Ich habe einen FUTEK CSG110-Verstärker, der ein von einer Wägezelle geliefertes Signal aufbereitet und ein Signal von -3 V bis 3 V liefert. Ich kann diesen Bereich nach Belieben ändern, aber ich bleibe bei einer +- Spannung hängen, die die Kompression und Spannung der Wägezelle darstellt.
Ich möchte den ADC des Teensy 3.1 verwenden, um diese Spannung zu messen, indem ich das Sensorsignal entsprechend moduliere, um 0 - 3,3 V bereitzustellen, den Betriebsbereich des ADC.
Ich habe mich gefragt, wie ich das machen kann? Ich bin sicher, dass es eine clevere Widerstandskonfiguration gibt, die dies ermöglicht.
Danke, Daniel
Ja, das geht mit einem Widerstandsteiler . Wir stellen uns normalerweise einen Widerstandsteiler vor, der eine Spannung mit einem Wert kleiner als 1 multipliziert, was eine Skalierung relativ zur Masse bedeutet. Ein Widerstandsteiler kann jedoch relativ zu jeder bestimmten Spannung skaliert werden.
In Ihrem Fall können Sie die Spannung um die 3,3-V-Versorgung statt um Masse skalieren. Insgesamt möchten Sie einen 6-V-Bereich auf einen 3-V-Bereich herunterskalieren, sodass der Skalierungsfaktor des Teilers 1/2 betragen muss, was bedeutet, dass die beiden Widerstände gleich sein müssen. Beispielsweise ein 10-kΩ-Widerstand an die 3,3-V-Versorgung, ein weiterer an das ±3-V-Signal und die beiden anderen Enden an den A/D-Eingang. Dadurch wird das Signal durch die Summe der Widerstände (20 kΩ) geladen und eine Ausgangsimpedanz zum Ansteuern des A/D durch die parallelen Kombinationen der beiden Widerstände (5 kΩ) bereitgestellt. Wenn 5 kΩ nicht niedrig genug sind, um Ihren A/D anzusteuern, verringern Sie die beiden Widerstandswerte, sodass jeder doppelt so hoch ist wie die erforderliche Impedanz.
Beachten Sie, dass diese Methode eine gut geregelte 3,3-V-Versorgung erfordert. Das wäre beispielsweise der Fall, wenn er von einem Linearregler aus einer höheren Spannung angesteuert wird.
Sie können dies mit zwei oder drei Widerständen tun - einen zur Referenz für Ihren ADC und einen zum Eingang und vielleicht einen zur Masse.
Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass das Ergebnis (und Ihre ADC-Genauigkeit, in diesem Fall sowohl Null als auch Spanne) von der Genauigkeit und Stabilität dieser Referenz abhängt. Wenn die Referenz um ein paar Prozent abweicht, erhalten Sie einen deutlich anderen Messwert, selbst bei 0 V vom Verstärker. Da der Teensy 3.1 (basierend auf einem Kinetis-Prozessor) über einen 16-Bit-SAR-ADC verfügt, benötigen Sie eine ziemlich gute Referenz, um die volle Leistung aus dem System herauszuholen. Die Verwendung des Netzteils als Referenz kann zu enttäuschenden Ergebnissen führen. Der interne Regler im Chip hat eine Toleranz von +/-10% und keine Driftspezifikation.
Wenn Sie eine externe Referenz von (sagen wir) 2,500 V liefern, würden Sie Widerstandswerte von 10 K bis Vref, 12 K bis Eingang und 60 K bis Masse verwenden. Dadurch erhalten Sie eine mittlere Skala für 0 V.
Nein, es gibt keine clevere Widerstandskonfiguration, um Ihr Ziel zu erreichen.
Die einfachere Lösung besteht darin, einen Reihenkondensator einzusetzen und die folgende Schaltung vorzuspannen, aber dies kann funktionieren, wenn Ihr Signalband weit genug von Gleichstrom entfernt ist, und das scheint mir bei Dehnungsmessstreifen nicht der Fall zu sein.
Es scheint mir, dass das FUTEK-Stück, das Sie haben, ein DMS-Verstärker nach Industriestandard ist. Ich verstehe nicht wirklich, warum Sie es mit einem beschissenen ADC verwenden würden. Ihre beste Option ist, einen externen ADC zu kaufen, der mit negativen Spannungen umgehen kann, und ihn an den Teensy anzuschließen. Wenn möglich, sollten Sie nach einem breiten Eingangs-ADC suchen: Je breiter der verfügbare Signalhub ist, desto höher ist die erreichbare Präzision.
Alternativ können Sie Ihr Signal nach Bedarf nach oben verschieben. Ich sehe aus dem Datenblatt , dass Sie mit dem FUTEK allein 10% FS zu Ihrem Ausgang summieren können, aber das reicht nicht aus. Sie benötigen wahrscheinlich einen schönen INAMP (Instrumentenverstärker), um Ihren Eingang zu verschieben. Dadurch erhalten Sie ein 0..6-V-Signal, das Sie dämpfen müssen, und das kann je nach erforderlicher Auflösung schlecht sein oder auch nicht.