Problemas que amplifican las diferencias de potencial mV

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Estoy tratando de ayudar a mi hija con su proyecto de la feria de ciencias para medir la eficiencia de diferentes tipos de iluminación doméstica en diversas condiciones de calefacción. Como no tiene la experiencia en electrónica, me ofrecí para hacer el registrador de datos actual.

Para medir la corriente que ingresa a la luz, estoy usando una bobina toroidal de mans mansión (vea la imagen). Estoy obteniendo una diferencia de potencial entre los dos extremos de la bobina de aproximadamente 2-4 mv CA cuando una lámpara típica está encendida. Estoy tratando de amplificar esta diferencia de potencial para poder alimentar alrededor de 2-5V DC analógicos en un Arduino para el registro de datos.

Hastaahoraheintentadosololarectificacióncondiodoestrecho(esonofuncionó,yaqueelvoltajedeentradaaArdunionoessuficiente,sospecho).Luegointentéusarunamplificadoroperacional741paraamplificarestepotencial,sinembargo,tambiénestáfallando(veaelcircuitoacontinuación)yaquenoobtengovoltajedesalida(noestoysegurodeporqué).

Mi pregunta es: ¿alguien puede indicarme un circuito simple para aumentar estas posibles diferencias en mi bobina a algo que puedo rectificar y registrar? O bien, ¿existe una forma más sencilla (no costosa) de realizar el registro de datos a nivel actual?

EDITAR:

Suministre +/- 5V al 741, ya que es el V máximo que puede manejar el Aurdino. La bobina Toriodal estaba hecha de un tubo de acero de 2 "(3/4" de diámetro) cubierto con cinta eléctrica. Tenía 200 vueltas de alambre magneto de 20 ga. Hay una hendidura en el lado de la tubería. R1 era una resistencia de 10 ohmios y R2 era una resistencia de 1500 ohmios. Pensé que debería haberme dado varios cientos de milivoltios de CA, pero no obtuve ninguna salida en el pin 6. Si eso hubiera funcionado, estaba planeando pasar de una resistencia de 10 ohmios para R1 a una resistencia de 1 ohmios. Si hay un mejor amplificador operacional para usar, puedo cambiar el 741.

Conecté un extremo de la bobina a la entrada 741 (3 en el diagrama) y el otro a la tierra.

Editar:cifraspararecomendarOpAmpencomentarios.

    
pregunta Matt Johnson

2 respuestas

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Tu amplificador se ve bien en teoría. Lo más probable es que el 741 y la señal de entrada baja sea el culpable. El µA741 es un OpAmp muy antiguo. Fue un buen chip hace 40 años. En estos días solo debe usarlos (si es que lo hace) con fines educativos. (Son pequeños chips realmente robustos que pueden consumir mucho abuso, por eso son populares en la escuela y la universidad).

De todos modos, volviendo al tema: he diseñado algo que puede funcionar para usted:

U1 es su amplificador no inversor. Escogí algunas resistencias razonables que dan una ganancia de alrededor de 256.

U2 es un detector de picos. Los semiciclos positivos amplificados se rectifican y cargan el condensador C1 hasta la tensión máxima observada en la entrada OpAmp no inversora. Después de algunos ciclos de red, verá un voltaje constante aquí.

Ahora puede muestrear este voltaje desde el pin de salida. Si desea realizar una nueva medición, simplemente coloque un pulso alto de 0.1 segundos (3.3 o 5V) en la entrada de reinicio. Esto permitirá que el transistor conduzca y descargue el condensador para la siguiente medición.

Necesita una fuente de alimentación bipolar (no se muestra). +/- 5V está bien.

Si tiene que ir a comprar un OpAmp, intente obtener un OpAmp de precisión que tenga suficiente cumplimiento de salida. P.ej. Querrá algo que pueda llevar la salida lo más cerca posible del suministro positivo. El TL081 sugerido por otros no hará esto. Con un suministro de +/- 5V solo subirá a 2V. Lo ideal es que usted quiera un OpAmp riel a riel, pero también puede salirse con un LM358 barato (sube a 3.5 V con un suministro de +/- 5 V).

Una última cosa: es posible que desee poner más bobinas en su inductor. 2 a 4 mV no es mucho y está cerca del ruido generado por los OpAmps. Un voltaje de entrada saludable estaría en el rango de 20 a 40 mV. Ajuste las resistencias alrededor de U1 en consecuencia.

    
respondido por el Nils Pipenbrinck
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El uso de un solo diodo no funcionará porque el voltaje es demasiado pequeño para superar el voltaje de activación de 0.7V de un diodo de silicio. Sin embargo, puede combinar el diodo con el amplificador operacional 741 para hacer un diodo de precisión que funcione a niveles de entrada de milivoltios porque la tensión de encendido del diodo se divide por la ganancia de bucle abierto del amplificador operacional. Simplemente busque en Google "circuito de diodo de precisión" para encontrar una variedad de configuraciones que pueda usar.

    
respondido por el Barry

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