Problema con el circuito opamp bipolar a unipolar

DESCARGO DE RESPONSABILIDAD: Primero, debo señalar que este circuito es extremadamente peligroso. La aplicación de líneas de alto voltaje directamente a los circuitos de bajo voltaje generalmente es una mala idea. Además, si se invierte la conexión de la línea, tendrá el voltaje principal completo disponible en la tierra de este circuito.

Dicho esto, el problema con el uso del tipo de amplificador sumador que ha elegido es que requiere que la impedancia de entrada sea muy baja si no es cero para la precisión total.

Debido a que las resistencias que ha elegido son del mismo orden de magnitud que el valor inferior del divisor de resistencia, cambia efectivamente la ecuación del divisor de resistencia. Es decir, lo que ahora tienes es esto ...

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Puede mejorar esta situación aumentando significativamente las resistencias alrededor del amplificador operacional, de modo que el efecto de su impacto en el divisor sea menor que su precisión requerida. En este caso, sugeriría cambiar R3, R4, R18 y R19 a resistencias de 330k.

En última instancia, para eliminar por completo el efecto del amplificador operacional del divisor, deberá agregar un amplificador operacional de seguidor de voltaje entre el divisor y el amplificador de suma para desacoplar los dos. Sin embargo, para hacerlo necesitará un riel eléctrico negativo.

^{simular este circuito}

Si fuera usted, usaría otro método, usaría un capacitor de capacitancia pequeña para disminuir el voltaje en lugar de 1 MΩ. Luego lo centraría en el medio de lo que me interesa, que es de 2.5 V en este caso. Luego, búfero la señal para no meterme con ella y luego la termino con otro amplificador operacional que deshace lo que hizo el capacitor más a la izquierda, integrador / derivativo.

Aquíestáel enlace si quieres meterte con el circuito.

• La señal de la izquierda es la tensión en el nodo entre el ruido y el condensador de 1 nF.
• La señal del medio es el voltaje en el nodo marcado en azul en el esquema.
• La señal correcta es la salida que tiene un cambio de fase de 180, se puede resolver en el software Output = 5-Output; o agregando un op-amp invertido.

El amplificador operacional más a la derecha es un integrador, esto significa que si la entrada tiene algún voltaje de CC, cualquiera que sea, incluso el más mínimo nano voltio, se acumularán y su salida comenzará a desviarse. Lo que usted quiere es no desviarse, y eso es con lo que ayuda la resistencia de 1 MΩ. Ayudará a su señal a eliminar cualquier valor de CC si alguna vez entran en su sistema. O si pone energía en el sistema y nunca lo saca, digamos que toque cualquiera de las conexiones con sus dedos, entonces eso también le dará una compensación de su lectura, y el 1 MΩ se encarga de eso. Se elimina la deriva.

Si lo desea, puede simplemente enviar la señal en el nodo azul directamente a su MCU e integrarla en el software, de esta manera se deshace de los dos amplificadores operacionales, pero en el lado del software debe integrar y asegurarse está muestreando al menos a 1 kHz si desea que su lectura sea razonablemente buena. Cuanto mayor sea la frecuencia, mejor será la resolución (duh). Solo necesitarás 3 componentes.

Output+= V_at_blue_node - 2.5;

Pero esto se desviará, lo que se puede resolver aplicando una "resistencia" en un software como este:

Output+= V_at_blue_node - 2.5;
Output = (Output-2.5)*0.99999+2.5;

O simplemente

Output = (Output-2.5)*0.99999+V_at_blue_node;

Es posible que desee elegir la amplitud de la salida "ripple" de la red 1 nF y 2 10 kΩ.

Aquí hay una fórmula para seleccionar R conociendo la amplitud de la onda sinusoidal de la red y la capacitancia.

\ $ R = \ frac {2V_ {ripple}} {V_ {mains} 2 \ pi fC} \ $

Así que digamos que quieres una onda sinusoidal con una amplitud de 205 V para obtener una onda sinusoidal con una amplitud de 2 V. De esta manera, podrá ver voltajes que son 25% más grandes (~ 250 V = > 500 V pico a pico). Digamos también que está utilizando un condensador de 1 nF.

\ $ R = \ frac {2 × 2} {205 × 2 \ pi × 50 × 1 × 10 ^ {- 9}} = 62109.246 \ aprox. 62.1kΩ \ $