Sensor piezoeléctrico y el ADC

Un experimento rápido con un doblador piezoeléctrico muestra los siguientes voltajes:

• Sin presión: 0.12 voltios ( probablemente deriva / ruido / brisa )
• Presión leve: 1.72 voltios
• Presión firme: 4.21 voltios
• Golpecito de la uña: 6.29 voltios (pico)
• Golpee en la mesa: 11.74 voltios (pico)

Suponiendo que el área de interés abarca los primeros 4 niveles de señal, y cualquier lectura superior a 10 voltios se puede generalizar a una lectura arbitraria de "Fuera de rango", la siguiente implementación debería servir para los propósitos de la pregunta:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El diodo D1 desvía la parte negativa de la señal que el doblador peizo generará en golpes o liberación de presión. Para ser más precavido, este puede ser sustituido por un diodo Schottky para hacer frente a picos muy rápidos, o por un recorte más ajustado al riel a tierra (~ 0,3 voltios en lugar de ~ 0,7 voltios), un diodo de germanio.

El diodo Zener se selecciona intencionalmente como 4,7 voltios, para garantizar que el voltaje de salida no supere los 5 voltios bajo ninguna circunstancia.

El búfer de op-amp garantiza que el divisor de voltaje no se cargue significativamente por el pin ADC, por lo que se simplifica el cálculo de la resistencia del divisor de voltaje.

Este circuito emitirá la mitad de la tensión positiva generada por el sensor de presión piezoeléctrico hasta que la tensión alcance aproximadamente 4.7 voltios, y luego se sujetará a esa tensión para cualquier presión mayor aplicada. Cualquier voltaje negativo generado debido a golpes o rebote del sensor, se desviará a través del diodo D1, protegiendo el op-amp (o el ADC si está directamente conectado) de voltajes negativos.

Puede usar un divisor de resistencia para escalar el voltaje de entrada. El divisor se basa simplemente en Ley de Ohms .

Elcircuitoanteriorsetomadel artículo de wikipedia sobre el tema. En el caso anterior, Vin debe estar conectado al sensor piezoeléctrico y Vout debe estar conectado a su entrada ADC.

Elcircuitoanteriorsetomadelacalculadoradivisoria.Puedeutilizarlacalculadora aquí para calcular los valores de las resistencias.

Puede conectar el circuito de la cortadora con el elemento piezoeléctrico. Debido a que, el elemento piezoeléctrico ha generado la señal de CA, por lo que puede alcanzar el nivel máximo en el lado positivo o en el negativo, y podemos detectar en qué impacto puede alcanzar el nivel máximo de voltaje. Por lo tanto, puede conectar el circuito Clipper y en ese circuito puede usar diodo de germanio (clip de 0.3v) o diodo de silicio (clip de 0.7v), que está recortando la señal en negativo y positivo. Así que puedes recortar la señal y proteger tu controlador.