Scala il segnale da 30-50 mV a un intervallo di 0-5 V.

Ho un sensore di CO ₂ che emette valori di segnale 30-50 mV. Devo tradurre queste tensioni a 0-5 V per il mio microcontrollore con la massima risoluzione. Capisco che posso amplificare la tensione usando un circuito op-amp non invertente, come mostrato, a un intervallo di 3-5 V, ma è possibile espandere tale intervallo a 0-5 V per ottenere una migliore risoluzione di valori del sensore?

È possibile utilizzare un amplificatore differenziale per sottrarre l'offset di 30 mV.

Quando R1 = R2 e R3 = R4 la funzione di trasferimento è

$V_{OUT} = \dfrac{R3}{R1}(V_2 - V_1)$

Quindi imposta V1 su 30 mV e scegli R3 = 250 R1. $\times$

Un problema con gli amplificatori differenziali è che R1 caricherà il divisore del resistore per ottenere l'offset di 30 mV, in modo da dover ricalcolare i resistori, e anche V2 avrà un'impedenza di ingresso che potrebbe distorcere la misurazione.

Un amplificatore di strumentazione è la soluzione.

La maggior parte degli amplificatori di strumentazione sono amplificatori differenziali con uno stadio di ingresso buffer. Lo stadio di ingresso imposta il guadagno, mentre lo stadio differenziale è generalmente un amplificatore 1. L'amplificazione è quindi$\times$

$V_{OUT} = \dfrac{2 R2}{R1}\cdot \dfrac{R4}{R3} (V_2 - V_1)$

Il Microchip MCP6N11 è un dispositivo adatto.

Un amplificatore di strumentazione è ciò di cui hai bisogno qui (anche se un opamp potrebbe essere usato con una certa attenzione ai dettagli)
A seconda della tua offerta (singola, doppia) devi fare attenzione però. Se si utilizza una singola alimentazione (ad esempio 0-5) è necessario assicurarsi che l'InAmp in grado di gestire gli ingressi di modo comune del livello dei vostri segnali di ingresso, che sarà 30-50mV relativa alla messa a terra (in modo che il campo di ingresso deve includere terra)
anche dal la tua uscita include terra (e power rail se usi un'alimentazione a 5 V) devi assicurarti che l'uscita possa oscillare completamente su entrambe le rotaie. Molti InAmps non fanno nessuna di queste cose. L' LTC2053 è un'opzione di ingresso / uscita rail to rail, come menziona MCP6N11 Steven.

$10^{13}\Omega$$10\ T\Omega$

Ad ogni modo, purché ti occupi di quanto sopra, l'installazione è piuttosto semplice. Applicare 30mV all'ingresso invertente, segnalare all'ingresso non invertente e impostare il guadagno per (5V - 0V) / (50mV-30mV) = 250.

Ecco un esempio di circuito a doppia rotaia (+ -5V) con LT1789 InAmp:

Simulazione:

Circuito LTC2053 a singola alimentazione (simulazione non mostrata in quanto è la stessa di cui sopra):

Utilizzare un amplificatore di strumentazione come questo .

Poiché si desidera amplificare da 30-50 mV a 0-5 V, 5 V / (50 mV-30 mV) = guadagno di 250. Utilizzare il foglio dati per selezionare una resistenza di guadagno. Per il mio esempio, G = 1 + (100k / Rg), quindi Rg = 100k / (G-1) per 402 Ohm. Questi valori devono essere piuttosto esatti e, in caso di dubbio, renderli un po 'più grandi e sacrificare un po' di tempo. Dal momento che si desidera 0-5 V, è necessario impostare la tensione di riferimento su 2,5 V poiché questo è il centro dell'intervallo. Utilizzare un diodo di riferimento per questo.