Tengo un sensor de CO 2 que emite valores de señal de 30-50 mV. Necesito traducir estos voltajes a 0-5 V para mi microcontrolador con la resolución más alta. Entiendo que puedo amplificar el voltaje utilizando un circuito de amplificador operacional no inversor, como se muestra, a un rango de 3-5 V, pero es posible expandir ese rango a 0-5 V para obtener una mejor resolución de valores del sensor?
Puede usar un amplificador diferencial para restar el desplazamiento de 30 mV.
CuandoR1=R2yR3=R4,lafuncióndetransferenciaes
\$V_{OUT}=\dfrac{R3}{R1}(V_2-V_1)\$
AsíqueconfigureV1a30mVyelijaR3=250\$\times\$R1.
UnproblemaconlosamplificadoresdiferencialesesqueR1cargaráeldivisorderesistenciaparaobtenereldesplazamientode30mV,demodoquetengaquevolveracalcularlasresistencias,ytambiénV2tendráunaimpedanciadeentradaquepuededistorsionarlamedición.
Unamplificadordeinstrumentacióneslasolución.
La mayoría de los amplificadores de instrumentación son amplificadores diferenciales con una etapa de entrada de búfer. La etapa de entrada establece la ganancia, mientras que la etapa diferencial suele ser un amplificador \ $ \ veces \ $ 1. La amplificación es entonces
\ $ V_ {OUT} = \ dfrac {2 R2} {R1} \ cdot \ dfrac {R4} {R3} (V_2 - V_1) \ $
El Microchip MCP6N11 es un dispositivo adecuado.
Un amplificador de instrumentación es lo que necesita aquí (aunque se podría usar un opamp con cierta atención al detalle)
Sin embargo, dependiendo de su suministro (simple, doble), debe tener cuidado. Si utiliza una sola fuente (por ejemplo, 0-5 V), debe asegurarse de que InAmp pueda manejar entradas de modo común del nivel de sus señales de entrada, que serán de 30 a 50 mV en relación con la tierra (por lo tanto, el rango de entrada debe incluir tierra)
Además, dado que su salida incluye conexión a tierra (y riel eléctrico si usa una fuente de alimentación de 5 V), debe asegurarse de que la salida pueda girar completamente a ambos rieles. Muchos InAmps no hacen ninguna de estas cosas.
La LTC2053 es una opción de entrada / salida de riel a riel, al igual que las menciones de Steven MCP6N11.
EDITAR - el LTC2053 no será adecuado ya que la impedancia de entrada no es lo suficientemente alta. La hoja de datos del MG811 especifica la necesidad de un Opamp / Inamp con una impedancia de entrada de > 100GΩ, por lo que se necesita algo como el MCP6N11 que Steven recomienda. Esto tiene una resistencia de entrada de \ $ 10 ^ {13} \ Omega \ $, que es \ $ 10 \ T \ Omega \ $.
He dejado el resto de la respuesta para demostrar una configuración típica, ya que el principio es el mismo independientemente del Inamp utilizado.
De todos modos, siempre y cuando tenga cuidado con lo anterior, la configuración es bastante simple. Aplique 30mV a la entrada inversora, señale a la entrada no inversora y configure la ganancia para (5V - 0V) / (50mV-30mV) = 250.
Aquí hay un circuito de ejemplo de doble riel (+ -5V) con el LT1789 InAmp:
Simulación:
Circuito LTC2053 de suministro único (la simulación no se muestra porque es la misma que la anterior):
Utilice un amplificador de instrumentación como éste .
Ya que desea amplificar 30-50mV a 0-5V, 5V / (50mV-30mV) = ganancia de 250. Use la hoja de datos para seleccionar una resistencia de ganancia. Para mi ejemplo, G = 1 + (100k / Rg), entonces Rg = 100k / (G-1) para 402 Ohms. Estos valores deben ser bastante exactos, y en caso de duda, hágalos un poco más grandes y sacrifíquese un poco. Ya que quiere 0-5V, querrá establecer el voltaje de referencia a 2.5V ya que es la mitad del intervalo. Use un diodo de referencia para eso.