Wie misst man -50 V bis +50 V mit einem Mikrocontroller-ADC?

Bitte beachten Sie, dass praktisch alle Mikrocontroller-ADCs, denen ich begegnet bin, Eingangsbereiche von 0 V bis VRef unterstützen. In Ihrem Fall wären das 0 bis 5 V. Als solches könnten Sie -5 V nicht als Eingang an einen Mikrocontroller-ADC der von mir gesehenen Typen anlegen. Natürlich gibt es viele ADC-Implementierungen, die Eingangsbereiche wie -10 bis +10 V oder -5 bis +5 V unterstützen, aber diese sind im Allgemeinen Teil eines umfassenderen Datenerfassungsboards oder -moduls.

Wenn Sie einen Eingangsbereich von -50 bis +50 V mit einem Mikrocontroller-ADC verwenden möchten, der eine Fähigkeit von 0 bis 5 V unterstützt, müssen Sie die Eingänge wie folgt skalieren:

Trimmereingang -50 V => ADC-Eingang bei 5 V

Trimmereingang 0 V => ADC-Eingang bei 2,5 V

Trimmereingang +50 V => ADC-Eingang bei 0 V

Die folgende Schaltung zeigt eine typische Skalierungsschaltung, die den obigen Bereich erreichen kann. Eine zusätzliche Operationsverstärkerstufe könnte hinzugefügt werden, wenn die invertierende Charakteristik der Schaltung unerwünscht ist. Da Sie einen Mikrocontroller-ADC verwenden, wäre es nicht wirklich notwendig, die zusätzliche Stufe hinzuzufügen, da die Software zum Invertieren der ADC-Messwerte verwendet werden kann.

Beachten Sie, dass die Schaltung empfindlich auf die absolute Genauigkeit der +12-V- und -12-V-Versorgungspegel reagiert. In einem Produktionsdesign sollte der R4//R2-Teiler durch eine geeignete Referenzspannung ersetzt werden, die von einer Komponente wie einem TLV431-Shunt-Regler erzeugt wird.

Der gezeigte Operationsverstärker LT1638 wurde in der Simulationsschaltung verwendet, da sein Modell verfügbar war. Viele andere Opamp-Typen sind in diesem Design ebenfalls verwendbar.

Nach ein paar Stunden Arbeit und Recherche im Internet kam ich auf diese Verbindung. Der Ausgang ist eine Spannung von 0 bis 5 V. Wobei 0 V 2,5 V entspricht.