Básicamente, quiero medir el voltaje a través de una resistencia de derivación (1.12mOhm) y alimentarlo a una entrada analógica de arduino para obtener una medición del voltaje de una batería. Me gustaría obtener una sensibilidad de aproximadamente 0,1 A (0,112 mV), por lo que es el voltaje más bajo legible por encima de cero, y la corriente máxima esperada es de aproximadamente 40 A (44,8 mV). ¿Qué tipo de amplificador operacional puedo usar para amplificar este voltaje de derivación con una ganancia de 70? Básicamente, mis preocupaciones son: ¿existe un límite para la ganancia que pueden proporcionar los amplificadores operacionales o solo depende de la resistencia? Debido al desplazamiento de la tensión de entrada, ¿el amplificador operacional podrá aumentar con precisión mis valores más bajos de tensión de derivación (0.112 mV) para que el Arduino pueda leerlo? Además, ¿existen tipos específicos de amplificadores operacionales que se adapten mejor a mi aplicación o que funcionen si se cuenta con la tensión de alimentación correcta? ¡Muchas gracias por su tiempo y ayuda!
Amplificar el voltaje de la resistencia de derivación a un arduino usando un amplificador operacional
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Está buscando una 'sensibilidad' de 0.1A en 40A (1 parte en 400), con una ganancia de 70, lo cual no es una especificación muy difícil. Idealmente, un amplificador operacional con una ganancia de bucle abierto que exceda los 300,000, que cualquier amplificador operacional de precisión debería poder cumplir. Si hay un requisito para pasar las frecuencias más allá de unos pocos Hz, deberá aumentar ese número; por ejemplo, a 100 Hz es mejor que tenga un amplificador con una ganancia de un par de millones.
El requisito de voltaje de compensación es más estricto: su señal a 100 mA es solo de 100 uV, por lo que le gustaría que la tensión de desplazamiento fuera mucho menor.
Prácticamente cualquier op-amp de 'deriva cero' y muchos op-amps de 'precisión' cumplirán estos requisitos. Puede usar un amplificador diferencial simple como se muestra a continuación, pero tenga en cuenta cuidadosamente las conexiones Kelvin a la resistencia de derivación. El diseño es primordial para el éxito, incluso una pequeña huella de cobre en el lugar equivocado destruirá su precisión y estabilidad de temperatura.
La tensión en el extremo superior de Rs se resta de la tensión en el extremo inferior de Rs y se multiplica por 70 en el circuito anterior. Se supone que el voltaje en el extremo inferior es mucho menor, por lo que los requisitos de R1 / R3 y R4 / R5 son mínimos. Hay un ligero error teórico debido a las resistencias parásitas (no mostradas) en Rs, pero no será significativo en relación con los errores en las relaciones de resistencia.
Si necesita operar desde una sola fuente, tendrá que colocar algunas restricciones adicionales en el voltaje de modo común de entrada de amplificador operacional que debe extenderse al riel negativo y debe poder hacer que la salida oscile a unos pocos mV del carril negativo.
Una vez más, todavía habrá un montón de partes disponibles una vez que aplique esas restricciones, y le dejo la selección a usted.
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