用采集一个-10V~+10V范围传感器信号，前端怎么设置比较合理

68336016 · 发表于 2012-3-29 10:26:01

本帖最后由 68336016 于 2012-3-29 13:12 编辑

传感器信号是-10V~+10V，

1，先用一个运放将-10V~+10V缩小到-1.0V~+1.0V，
2，然后再用一个反相器变为正常极性，
3，再用一个正相加法器增加1V，得到0V~2V,输入STM32

1，先用一个运放将-10V~+10V缩小并反相得到-1.0V~+1.0V，
2，再用一个减法电路Vo=V2 -V1，这里V1是第一步得到的反相 -1.0V~+1.0V,V2是基准1V
因为是减法，同时就把信号电压极性给恢复过来，得到0V~2V,输入STM32

不知哪种合理么，模拟了下似乎可行

但是同时存在一个问题：
比如我测量一组数据，并不关心他每个数据绝对电压多少，而是关注开始，结束两次的电压差，因为测量的是位移，而电压差最大也就是几十mV范围。
但是每次开始测量时候，不能知道传感器的电压是多少，这样就得把传感器信号给缩小到一定范围内，造成stm32所测量得到的精度降低几倍，没有充分利用到12位ADC的优势。

68336016 · 发表于 2012-3-29 12:43:48

顶一下，希望精通模拟电路的朋友指点下

zhangyunbo · 发表于 2012-3-29 13:20:56

怎么不用差分信号转单端输出的运放，这样方便多了。。。

rclong · 发表于 2012-3-29 13:27:23

先看信号是单端还是差分
如果是差分就处理成单端如果是单端交流信号
先做Gain=0.1 缩减幅值后直接电平抬升就可以

另外STM输入信号最好还是不要从0V开始小信号会被电源噪音淹没的
抬升成0.5V~2.5V会好一些

68336016 · 发表于 2012-3-29 16:00:36

zhangyunbo 发表于 2012-3-29 13:20
怎么不用差分信号转单端输出的运放，这样方便多了。。。

我对模拟电路不太了解

看普通运放也是有V+,V-，认为能完成差分功能。

你意思是不是专用的差分芯片，如INA128之类的呢？

68336016 · 发表于 2012-3-29 16:04:48

rclong 发表于 2012-3-29 13:27
先看信号是单端还是差分
如果是差分就处理成单端如果是单端交流信号
先做Gain=0.1 缩减幅值后直接电平抬 ...

是单端输入的信号

zhangyunbo · 发表于 2012-3-30 10:59:49

恩，4楼说的有道理。。。先衰减电平吧。。。

zhangyunbo · 发表于 2012-3-30 11:00:36

68336016 发表于 2012-3-29 16:00
我对模拟电路不太了解

看普通运放也是有V+,V-，认为能完成差分功能。

恩，我的意思是差分芯片。。。

726544893 · 发表于 2012-3-30 11:14:12

本帖最后由 726544893 于 2012-3-30 11:14 编辑

个人意见用加法电路，抬升电平，放大倍数设置缩减倍数，一个运放应该可以搞定

68336016 · 发表于 2012-4-1 22:02:30

本帖最后由 68336016 于 2012-4-1 22:10 编辑

今天看到NI一个最低端采集卡，用电阻分压的确很简单实用

乱世奸雄 · 发表于 2012-4-2 10:32:22

然后再接运放

huayuliang · 发表于 2012-4-2 11:37:55

68336016 发表于 2012-4-1 22:02
今天看到NI一个最低端采集卡，用电阻分压的确很简单实用

电阻网络是最合适的，问题是电阻没法使用标准值。

好在可以用软件校准。

68336016 · 发表于 2012-4-2 15:50:48

huayuliang 发表于 2012-4-2 11:37
电阻网络是最合适的，问题是电阻没法使用标准值。

好在可以用软件校准。 ...

请教下花生
单片机AD都是不能采集负电压的
网上看到通常几种思路：
1：先电阻分压，然后加法器提升电位
2：运放反相器缩小并反相输出电压，然后减法器提升电位恢复正向。
3：就是上面看到的3个电阻网络，好处是不用负电源，后面跟随下进入ad芯片

我看这第3种电阻网络很方便，只要电阻稳定温漂小，最后测量结果在单片机里面修正下就可以。

68336016 · 发表于 2012-4-2 15:51:31

huayuliang 发表于 2012-4-2 11:37
电阻网络是最合适的，问题是电阻没法使用标准值。

好在可以用软件校准。 ...

请教下花生
单片机AD都是不能采集负电压的
网上看到通常几种思路：
1：先电阻分压，然后加法器提升电位
2：运放反相器缩小并反相输出电压，然后减法器提升电位恢复正向。
3：就是上面看到的3个电阻网络，好处是不用负电源，后面跟随下进入ad芯片

我看这第3种电阻网络很方便，只要电阻稳定温漂小，最后测量结果在单片机里面修正下就可以。

huayuliang · 发表于 2012-4-2 17:10:20

用MC的直流分析 + 优化器得到：

40k 的电阻可以用：

68336016 · 发表于 2012-4-2 18:53:58

68336016 · 发表于 2012-4-2 18:56:53

本帖最后由 68336016 于 2012-4-2 19:03 编辑

huayuliang 发表于 2012-4-2 17:10
用MC的直流分析 + 优化器得到：

Vo=(1200Vi+4800Vref)/9600=0.125Vi+0.5Vref
这个参数比NI上面的要完美，30K,120K都是有卖的，40K找不到就用10K,30K串联，你这个计算实在太完美了

劳烦花生有空再帮我看下上面的图，怎么加法器电路得到的结果会有误差呢？我对模拟电路实在没什么概念

huayuliang · 发表于 2012-4-2 19:24:47

从你的图上看，是输入-10V～+10V，输出0.25V～2.25V。
不需要用运放做加减法吧？重新给定目标值，再次优化：

huayuliang · 发表于 2012-4-2 19:26:36

话说俺越来越懒得算，越来越喜欢用MicroCap的优化器了。。

68336016 · 发表于 2012-4-2 19:59:09

huayuliang 发表于 2012-4-2 19:24
从你的图上看，是输入-10V～+10V，输出0.25V～2.25V。
不需要用运放做加减法吧？重新给定目标值，再次优化 ...

多谢花生了啊
开始我没见过3个电阻的网络，所以才会想着用运放或者电阻分压10倍，我那同相加法电路也是网上搜索来的，估计有些错误。

不过有了你这2组计算电阻值，我可以很方便的进行1/8或者1/10缩小，直接用3个电阻的网络搞定省事。

Sullivan · 发表于 2012-4-2 20:07:16

我在这个贴子里受到了一些启发。

donny_y · 发表于 2013-11-5 21:35:53

下载了microcap 不会用啊输入-10v~10v 输出0-4.096V的电阻网络是啥啊

还有那个输入和输出对应的图怎么生成的啊

mavericklx · 发表于 2013-11-5 21:56:53

好贴~！

heyangfengyue · 发表于 2013-11-5 22:05:26

用普通大电阻（如100K）组合进行分压处理，然后接运放，然后接AD，然后软件处理，将分压值还原。。。电阻组合分压，可以自己计算得到合适的分压范围。电阻选同一批次的。

xiaorenren · 发表于 2013-11-5 22:28:56

哎，现在的一个产品也是用到电阻提压。不过每个都要校正值，搞到测试很麻烦，不过不关我的事，我当看不见，哈哈。

68336016 · 发表于 2013-11-5 22:53:30

这是1年半以前自己发的，其实书上也有的

bailao99 · 发表于 2013-11-7 13:39:11

好帖，学习了

用采集一个-10V~+10V范围传感器信号，前端怎么设置比较合理

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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