Wie kann ich ein analoges Steuersignal von -2 bis 12V erzeugen?

Ich habe einen empfindlichen Mikro- / Nano-Positionierungscontroller, der Signale von -2 V bis + 12 V als Eingang verwendet. Dieser Controller erzeugt dann eine Hochspannung von -20 V bis +120 V als eigenen Ausgang, um einen Piezokristall zu betätigen, der sich je nach Potenzial, das er erfährt, mikroskopisch zusammenzieht und ausdehnt.

Mir ist bekannt, wie man mit einem Potentiometer und einer 12-V-Batterie eine Reihe von Signalen von 0-12 V DC erzeugt, aber ich kenne keine Möglichkeit, Signale von -2 V bis 12 V DC zu erzeugen.

Zuerst war ich etwas verwirrt, da die Potentialdifferenz zwischen -2 und 12 V 14 V (dh "0" bis 14 V) betragen wird, aber dann wurde mir klar, dass das Controller-Gerät selbst eine eigene "0 V" -Masse hat, also ist es das tatsächlich möglich, relativ dazu -2 V und + 12 V zu haben.

Ich bin offen für alles, da es wichtig ist, dies richtig zu machen, aber ich habe nicht allzu viel Erfahrung im Bau elektronischer Schaltungen mit Operationsverstärkern. Da ich mit diesem Piezokristall sehr kleine Bewegungen steuere, möchte ich diese -2 bis 12V-Signale idealerweise mit einem digitalen Controller erzeugen - vielleicht etwas, das von 12-Bit- oder 16-Bit-PWM-Eingang zu einem -2V- bis 12V-Ausgang reicht . Wenn es eine Möglichkeit gibt, ein Potentiometer zu verwenden, könnte ich es auch mit einem Schrittmotor drehen, aber ich bin immer noch verwirrt darüber, wie ich die -2 auf 12 V bekomme.

Verwenden Sie einen DAC mit bipolaren Netzteilen. Sie müssten irgendwie die negative Versorgung erzeugen, aber es wäre ein ziemlich niedriger Strom. Wenn Sie PWM verwenden möchten, benötigen Sie eine PWM-DC-Wandlerschaltung, die einfach ein Tiefpassfilter und möglicherweise Operationsverstärker sind, um den Bereich von -2 V bis + 12 V zu erreichen. Auch hier müssen Sie eine negative Versorgungsspannung erzeugen.
Hast du eine erdfreie 14 oder 15 V Versorgung? Wenn dies der Fall ist, können Pot, Cap und Op AMP Unity Gain Buffer eine virtuelle Masse bei 2 V erzeugen. Schrittmotoren mit 2 Spulen sind nicht verwandt, oder? Das braucht eine bipolare Quadratur-Stepper-Treiberschaltung, keine DC-Offset-Schaltung mit typ. 200 Zyklen pro Umdrehung. Vielleicht möchten Sie einen Servopositionierer
Danke. Ich werde mich vorerst für ein Evaluierungsboard für einen bipolaren DAC entscheiden. Ich schaue auf EVAL-AD5754R. analog.com/media/en/technical-documentation/user-guides/… Für 24 US-Dollar ist es kein billiger IC, aber hoffentlich zahlt es sich in Zukunft aus, wenn ich einige Zeit damit verbringe, zu lernen (zum ersten Mal mit einem DAQ-IC).
Sieht so aus, als hätte jemand einige Arbeiten durchgeführt, um den AD5754 mit Arduino zu verbinden, und sogar einen Schild gemacht (obwohl ich zuerst mit dem Evaluierungsboard gehen werde). laserlance.com/projects/arduino-dac-library-and-shield
Hast du deine eigene Frage beantwortet?
@ Sparky256 Das werde ich, wenn ich das erfolgreich machen kann ... Ich muss noch verstehen, wie man die negative Stromversorgung erstellt und diese mit dem DAC verbindet. Ich kann zunächst eine 1,5-V-Batterie und eine 12-V-Batterie ausprobieren, muss aber noch verstehen, ob und wie sie mit dem DAC verwendet werden können.
Der AD5754 ist vielleicht etwas übertrieben, da er 4 Ausgangskanäle hat. Die gute Nachricht ist, dass Analog Devices einige der besten Sachen auf dem Planeten herstellt. Ich glaube nicht, dass Sie ohne geregelte 12 Volt und -2 Volt weit kommen, selbst wenn Ihre Stromquelle eine 12-Volt-Batterie ist, die nicht bei 12,00 Volt bleibt, sondern mit der Zeit und dem Gebrauch driftet.

Antworten (1)

Da Ihre unmittelbare Frage zu sein scheint, wie Sie ein "Signal" erzeugen, das zwischen -2 und 12 Volt einstellbar ist. Ich werde ein einfaches Experiment vorschreiben, das Sie bequem in Ihrem eigenen Wohnzimmer durchführen können und das das Grundprinzip verdeutlicht. Das Prinzip ist auf viele Implementierungen erweiterbar, einschließlich DACs und dergleichen.

Schließen Sie den Topf und die 12-Volt-Versorgung so an, wie Sie es beschrieben haben, um ein "Signal" (eigentlich eine Gleichspannung) zu erhalten, das von 0 bis 12 Volt variiert werden kann, indem Sie den Topf durch seinen mechanischen Bereich drehen.

Schließen Sie als nächstes ein anderes Netzteil wie folgt an. Idealerweise wäre dies eine 2-Volt-Versorgung, es können aber auch 5 Volt oder ähnliches sein. Eine einstellbare Bankversorgung, die auf 2 Volt eingestellt ist, funktioniert gut. Beide Netzteile müssen von der Erdung isoliert sein (die meisten Werkbank-Netzteile sind oder erlauben dies über die Ausgangsklemmen).

Verbinden Sie den positiven Ausgangsanschluss (normalerweise rot) der 2-Volt-Versorgung mit dem negativen Anschluss (normalerweise schwarz) der 12-Volt-Versorgung. Diese Verbindung wird zu Ihrer "Masse" oder "DC Common". Verbinden Sie als nächstes ein Ende des Potentiometers wieder mit dem positiven Anschluss der 12-Volt-Versorgung und das andere Ende mit dem negativen Anschluss (schwarz) der 2-Volt-Versorgung.

Verbinden Sie Ihr DVM-Minuskabel mit dem "DC Common" (entweder die rote Klemme der 2-Volt-Versorgung oder die schwarze Klemme der 12-Volt-Versorgung) und den positiven Eingang des DVM mit dem Wischer des Topfes.

Schalten Sie die Netzteile ein. Drehen Sie die Topfwelle und beobachten Sie, wie die Spannung gleichmäßig und kontinuierlich von minus 2 Volt bis +12 Volt variiert. Sehen?

Das Prinzip ist, dass man Spannungsquellen übereinander stapeln, positiv mit negativ verbinden und ihre Spannungen addieren kann. Solange die Spannungsquellen isoliert sind, können Sie jede Verbindung zwischen den Quellen als Erdungs- oder DC-Masse wählen. Spannung ist relativ - immer ein guter Grundsatz, den man sich merken sollte.

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