Desarrolle un circuito OpAmp para medir voltajes promedio

Para un voltaje promedio necesitas un sumador de voltaje

Dadoqueelopampestablecerálasalidademodoque\$X\$estéen\$0V\$:

  

\$I_N=\dfrac{V_N}{R_{IN}}\$

Dadoque,idealmente,nofluyecorrientehacialaentradadelopamp

  

\$I_F=\SigmaI_N\$

y

  

\$V_{OUT}=-R_F\cdotI_F=-R_F\cdot\Sigma\left(\dfrac{V_N}{R_{IN}}\right)\$

Porlotanto:

  

\$V_{OUT}=-\dfrac{R_{F}}{R_{IN}}\veces(V_1+V_2+V_3)\$

ParapromediarNentradas,\$R_F\$debeser1/N-thof\$R_{in}\$.

Paraelajustedecero,simplementeagregueotraentradaalaquepuedaaplicarunvoltajevariablepormediodeunpotómetro.Querráincluirvoltajesnegativosenelrangodecontrol.
Elajustederangosepuedehacermodificando\$R_F\$(paratodaslasentradassimultáneamente)o\$R_{in}\$(paracadaentradaindividualmente).

(imagentomadade enlace )

Hay muchas formas de promediar el voltaje. Cualquier circuito es un "circuito de amplificador operacional", una vez que tiene un amplificador operacional. Primero, los voltajes promedian naturalmente, como la temperatura. Esto se puede mostrar utilizando un método pasivo, con resistencias:

Serequiereunseguidordevoltajedealtaimpedancia(circuitodelamplificadoroperacional)paramantenerlaprecisión.

Otrométodopasivoesconcondensadores,usandoredistribucióndecarga. Esto está relacionado con la cantidad de convertidores analógico a digital (ADC) modernos que se están diseñando hoy. Funciona al almacenar un voltaje en un capacitor, desconectándose de la señal de la fuente, luego conectando y redistribuyendo la carga con otro capacitor paralelo, que reduce a la mitad el voltaje inicial. Esto se puede extender a un promedio de cuatro voltajes haciendo que compartan y redistribuyan la carga total:

De nuevo, se requiere un seguidor de voltaje de alta impedancia para mantener la precisión.

Cualquiera de estos conceptos se puede mejorar de muchas maneras diferentes, utilizando amplificadores operacionales o de otra manera. Ya que esto parece ser una tarea, ¡te dejo este bit!

Pruebe el Manual de aplicaciones de amplificadores operacionales pág. 65.

edite: enlace

Lo que stevenvh ha mostrado es el clásico circuito de suma de opamp. Una de las ventajas de un circuito de este tipo es que cada señal se alimenta a una tierra virtual, por lo que no hay una respuesta inversa de una señal a otra. Otra característica de este circuito es que se invierte. Eso puede o no hacer una diferencia. Si el resultado entra en un microcontrolador, entonces la polaridad es irrelevante, ya que el resultado se puede cambiar fácilmente en el firmware.

Sin embargo, aquí hay otro circuito que debería funcionar en este caso. El supuesto es que la salida de los sensores no se ve afectada cuando se maneja una impedancia por encima de algún valor. En este caso, coloco una resistencia de 20 KOhm en serie con cada sensor para satisfacer ese requisito. Todo lo que realmente necesita en ese caso para obtener el promedio es de 20 KOhms en serie con cada salida de sensor y luego todas juntas. Suponiendo que los sensores tienen una impedancia de salida muy baja, la impedancia resultante será la combinación paralela de todas las resistencias. Como tiene un promedio de 4 señales, la impedancia será de 5 KOhms. Si eso es lo suficientemente bueno, entonces no se requiere opamp.

Si necesita una impedancia más baja, entonces bastará con un simple búfer de ganancia unitaria. He hecho un ejemplo esquemático:

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