La salida del medidor de tensión no es negativa, exactamente. Es esencialmente un puente de piedra de trigo, y la medida se llama una medida ratiométrica. Esencialmente, lo que cambia es la resistencia del elemento sensor real. El puente de piedra de trigo le permite medir pequeños cambios en la resistencia.
El puente consta de 4 resistencias iguales cuando no hay tensión. Para un cuarto de puente, una de las patas, diga el de arriba a la derecha cuando el puente parece un diamante es el elemento sensor de tensión. Las otras resistencias se eligen para que sean iguales a la resistencia del sensor de tensión. La mitad y el puente completo tienen 2 opuestos y las 4 patas con sensores de tensión, y pueden ser más precisos porque la tolerancia de la resistencia es menor que el error del sensor de tensión. Te explicaré la respuesta para un puente de un cuarto.
Ahora, cuando excita el puente aplicando 10 V en los puntos superior e inferior, produce la mitad de la tensión en los dos puntos centrales del puente. Tenga en cuenta que no he mencionado suelo en ningún lugar. Si se excita con +/- 5, los nodos centrales terminan en cero. Si excita con 10V y cero, los nodos centrales terminan en 5v.
Ahora, cuando se aplica tensión al elemento sensor, el puente se desequilibra, creando una pequeña diferencia entre los voltajes en los nodos centrales (sensores). Esta diferencia es lo que puedes medir fácilmente.
Use un amplificador de instrumentación de suministro único clasificado para funcionar con un suministro único de 10V. Los amplificadores de instrumentación son esencialmente amplificadores que amplifican la diferencia entre dos señales. También tienen una entrada de referencia, que le permite agregar un voltaje externo arbitrario a la salida.
Digamos que \ $ V_1 \ $ y \ $ V_2 \ $ son los voltajes de nodo de detección de puente. \ $ G \ $ es la ganancia del amplificador de instrumentación, y Vref es la entrada de referencia del amplificador de instrumentación.
La salida es entonces \ $ G \ cdot (V_1 - V_2) + V_ {ref} \ $.
Si envía \ $ V_ {ref} \ $ de 5V (la mitad del voltaje de excitación), use un divisor de voltaje simple y un búfer de amplificador operacional (también suministro único), y asegúrese de que \ $ G \ $ sea lo suficientemente pequeño para \ $ G \ cdot (V_1 - V_2) \ $ es menos de 5 voltios, usted obtiene una salida positiva de un solo extremo en el rango de 0 a 10 V, que puede leer usando un ADC de un solo extremo.
Hay otros detalles menores de la implementación que debes cuidar. Por ejemplo, el voltaje de excitación debe ser más limpio de lo que la mayoría de los reguladores habituales pueden proporcionar. Algo basado en una referencia de intervalo de banda y almacenado en búfer usando un transistor es una mejor apuesta, si es posible (su suministro debería ser mayor que el voltaje de excitación). También tendría que asegurarse de que el rango de escala completo de su ADC sea suficiente, o establecer su voltaje de excitación en consecuencia.
Esta es probablemente una solución considerablemente mejor que intentar hacer un suministro simétrico, que está cargado de complejidad innecesaria y un alto potencial para que se introduzcan ruidos no deseados. Sin embargo, si insiste, la solución más sencilla sería utilizar un tierra virtual en su lugar, que puede hacer si un divisor potencial reduce a la mitad el voltaje de suministro y un búfer opamp (seguidor de voltaje), probablemente aumentado por una etapa de búfer de transistor para suministrar la corriente necesaria.
