Conversión de 0-5 voltios (lineal) a +2.5 - 0 - +2.5 voltios ("vee")

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Estoy tratando de encontrar una forma sencilla de convertir una salida de 0-5 V de un sensor de efecto Hall de joystick a +2.5 - 0 - +2.5 V. Así es como quiero que se vea la respuesta:

El voltaje de salida se enviará a un convertidor de frecuencia y luego a un controlador de motor paso a paso. Quiero tener el mismo voltaje en ambos extremos para que la frecuencia (velocidad del motor) sea la misma independientemente de la dirección positiva o negativa del joystick. Tengo la intención de usar un comparador en el punto cero (con una banda muerta apropiada) para invertir la dirección del controlador paso a paso.

He pensado en algunas formas de lograr esto, pero ninguna parece ser particularmente sencilla:

  • Cree una segunda salida invertida del sensor y cambie la fuente de entrada (a través del comparador y mux) al convertidor de frecuencia en el punto medio de 2.5 V. Esto proporcionaría 2.5-0 V desde la salida invertida y 0-2.5 V desde la salida original.
  • Cambie el rango de 0-5 V a -2.5-2.5 V y luego use un circuito de valor absoluto para invertir la parte negativa de la salida.
  • Genere un voltaje de polarización, basado en la posición del joystick, y sáquelo / reste de la salida del sensor.

Idealmente, me gustaría tener una única entrada para el convertidor de frecuencia en lugar de intentar cambiarlo a otra fuente, como una salida invertida. La segunda idea anterior satisfaría esa preferencia, pero requeriría una fuente de voltaje negativo. Además, estoy tratando de usar componentes discretos en este diseño, por lo que un microprocesador no es una opción para mí.

¿Hay una manera más fácil de realizar esta tarea? El problema parece bastante sencillo, pero tengo problemas para encontrar una solución más simple. Aprecio la ayuda.

    
pregunta higrafey

6 respuestas

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Yo usaría el circuito de valor absoluto y un restador para cambiar la salida al rango de 0-2.5V. La respuesta de Jasen proporciona un circuito de valor absoluto que he usado antes y que debería funcionar aquí. Lo seguiría con un amplificador de diferencia de amplificador operacional con una ganancia de 1.

Necesitará una referencia de 2.5V para el circuito de valor absoluto y el amplificador de diferencia. Puede usar un divisor de resistencia simple de su fuente de alimentación positiva (que yo almacenaría en un búfer con otro amplificador operacional) o un IC de referencia de 2.5V.

Aquí hay un esquema que puede simular (asumí que había un suministro de 5V disponible para la referencia de 2.5V):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

No presté mucha atención a los valores de resistencia, simplemente me aseguré de que tuvieran las proporciones correctas. Sabrás mejor qué valores funcionan en tu aplicación. Del mismo modo, acabo de usar un amplificador operacional genérico.

Un barrido de CC de la entrada de 0V a 5V produce las siguientes salidas para el circuito de valor absoluto (en naranja) y el amplificador de diferencia (azul):

Dado que hay cuatro amplificadores operacionales, es posible que pueda usar un solo IC de cuatro amperios op. O, si usa un IC de referencia de 2.5V (por lo que solo necesita 3 amperios operativos), podría usar un IC de doble amplificador operacional para el circuito de valor absoluto y uno solo para el amplificador de diferencia.

    
respondido por el Null
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Esta es una forma de hacerlo que utiliza un amplificador de cuatro operadores baratos y un grupo de resistencias de 100K (y opera desde una sola fuente de + 5V):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

OA1 proporciona los dos voltajes de referencia utilizados en el suministro.

OA2 resta el voltaje de entrada de 2 * 1.25V para dar la parte izquierda de la salida.

OA3 resta 2.5V de la tensión de entrada para la parte derecha de la salida (ambos se saturan a 0 V con un solo suministro de 5 V, por lo que no se requieren diodos).

OA4 suma los dos para dar el voltaje de salida deseado.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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el circuito que desea es un " circuito de valor absoluto "

pero para obtener la forma en V, necesitará 2,5 V en la entrada no inversora del primer amplificador operacional.

    
respondido por el Jasen
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Puedo ver una posible solución con un circuito de súper diodo con una polarización de 2.5 V y un par de amplificadores operacionales adicionales para invertir la señal y agregarla nuevamente a la entrada con la ganancia adecuada.

Sin embargo, en ese momento tengo que preguntar: "¿es eso realmente más eficiente que un pequeño microcontrolador?"

Un microcontrolador de 6 pines sin componentes externos puede realizar esta función Y le proporciona directamente la frecuencia de salida. Así eliminando la necesidad de otro IC más.

    
respondido por el Edgar Brown
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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Figura 1. Los imanes opuestos darán un punto nulo en el centro del trazo.

Si su joystick es susceptible de modificación, puede generar la respuesta requerida reemplazando el imán por dos imanes opuestos separados por el movimiento del movimiento.

  • Con el joystick en la posición media, los campos magnéticos se cancelarán.
  • Moverse a cualquiera de los extremos del viaje aumentará el flujo desde el imán respectivo y aumentará la salida.
  • Puede ser más sencillo ajustar un voltaje de salida > 2.5 V y atenúelo con un divisor de resistencia.

¡Salga de la pistola de pegamento de fusión en caliente!

    
respondido por el Transistor
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Conecte un VCO a la entrada sin procesar y compense la salida contra un oscilador fijo, envíe la frecuencia de batido al controlador paso a paso.

También puedes vencer a una cuadratura del oscilador fijo y obtener la otra fase para tu unidad paso a paso de esa manera, y no necesitar un controlador paso a paso :)

    
respondido por el Jasen

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