Proteger un comparador en un dispositivo de medición de tensión

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Estoy construyendo un dispositivo para medir la tensión de un cable conductor utilizando un Arduino.

El concepto básico del circuito consta de dos etapas:

  1. El cable se coloca en un campo magnético fuerte. Luego, el Arduino envía un pulso de diente de sierra de 2 segundos que va hasta 24 V a través del cable, lo que hace que vibre en su frecuencia fundamental que oscila entre 60 y 200 Hz.

  2. Como el cable ahora está vibrando en un campo magnético, produce un EMF de CA inducido con la misma frecuencia de vibración. El voltaje en el cable se amplifica utilizando un comparador que envía una onda cuadrada de regreso al Arduino donde se mide la frecuencia. Calcular la tensión a partir de la frecuencia fundamental es muy simple de hacer.

Un esquema más detallado:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Estoy buscando una manera de proteger el comparador de 5V del pulso de 24V que pasa por el cable que no afectará mi capacidad para medir el voltaje inducido más adelante.

Una solución ideal sería una forma de cambiar el sistema de la "etapa de impulso" a la "etapa de medición", desconectando cada vez la parte innecesaria del circuito. Estaba pensando en lograr eso usando un interruptor MOSFET, pero lo tengo todo mal. Logré lograrlo con un relé mecánico que desconecta el comparador, pero más bien encuentro una solución diferente.

Tenga en cuenta que este es un dispositivo individual que no se producirá en masa, por lo que una solución no tiene que ser rentable.

Este es el primer circuito que diseño y la primera vez que solicito ayuda en StackExchange, por lo que si hay algo que no esté claro, por favor díganlo y con gusto le explicaré algo más.

    
pregunta Erayo

2 respuestas

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El MAX913 tiene una corriente de polarización de entrada bastante alta (máximo 8uA) por lo que ganó t Tolere demasiada resistencia en serie en la entrada antes de comenzar a ver errores significativos. Incluso 1000 ohmios pueden causar más de 5 mV de desplazamiento.

Un resistor en serie de tal vez 500 ohmios y diodos Schottky consecutivos (paralelo inverso) (por ejemplo, 1N5817 ) a través de la entrada puede funcionar para usted. Presumiblemente, la señal del cable es inferior a unos doscientos mV (de lo contrario, excederá el rango de entrada CM del comparador y también obtendrá un poco de amortiguación del cable con esta configuración). Agregue otros 100 ohmios desde los diodos a la entrada si se siente paranoico. También una resistencia coincidente de aproximadamente 500 o 600 ohmios, respectivamente, de la entrada inversora a tierra para igualar las compensaciones debidas a la corriente de polarización.

Editar: También debemos considerar la resistencia del cable, por lo que la resistencia debe ser 510 + 100 + 200 ohms en este caso, o 810 ohms.

La corriente de polarización de entrada del comparador puede ser de hasta 8uA desde cada entrada, pero la diferencia entre las dos corrientes está muy ajustada ... solo 300nA a temperatura ambiente típica y 1uA en el peor de los casos temperatura. Eso significa que si igualamos la resistencia, el desplazamiento debido a la corriente de polarización solo será de 0.24mV típico y 0.8mV en el peor de los casos. Dado que el comparador en sí tiene un desplazamiento de 0.1 mV típico y 3 mV en el peor de los casos, no cambia mucho las cosas.

Por ejemplo: -

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Sugeriría diodos de pinza, una tapa de bloqueo de CC y una resistencia en serie. Los diodos de abrazadera se conectarán entre el pin de entrada del comparador y ambos rieles de voltaje, lo que evita que el voltaje en el pin de entrada exceda el voltaje en los rieles de alimentación. Luego agregue una resistencia en serie para limitar la corriente que puede fluir a través de los diodos cuando la tensión intenta exceder los rieles. Luego debe agregar una resistencia paralela a la tensión de referencia del comparador. A continuación, agregue una tapa de bloqueo de DC de tamaño decente. La idea es centrar la oscilación alrededor del voltaje de referencia del comparador para que se dispare bien en los bordes. Tamaño de las resistencias para que no atenúen demasiado la señal, pero proporcionan un límite de corriente decente. Tamaño del condensador para que no reduzca el ancho de banda por debajo de lo que está tratando de medir.

    
respondido por el alex.forencich

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