Простая работа с биполярным сигналом датчика

Работая с разными аналоговыми датчиками часто натыкаешься на то, что у датчика сигнал биполярный. Ну то есть он не 0…5 вольт, а, например, -2.5…+2.5. И вот ради такой фигни городить двуполярное питание ну совсем не хочется, добавлять ОУ, чтобы сместить уровень до съедобного для АЦП тоже. Если точность позволяет, то есть такое вот простое и ультрадешевое решение:

Да да, берем и вешаем наш биполярный сигнал и через делитель бросаем его на плюс питания. Делителем масштабируем его как нам угодно и все :)

Ну, а считается он элементарно. Скажем, минимальное напряжение сигнала -2 вольта. Ток в АЦП не течет, значит весь ток идет только по ветке In — R2 — R1 — 5V При -2 вольтах на входе, разница потенциалов с питанием будет 7 вольт. По закону Ома 7V / 20kOhm = 0.00035A. Падение на резисторе R1 будет 3.5 вольта. А значит на средней точке делителя будет 5-3,5 = 1.5 вольта.

Если же на входе 2 вольта, то точно также: Разница напряжений 3V, ток в ветви 3V / 20kOhm = 0.00015A. Падение на резисторе R1 будет 1.5 вольта, а значит на средней точке делителя будет 5-1.5 = 3.5 вольта.

Понятно, что у данного решения хватает минусов. Например то, что плаванье питания непременно скажется на амплитуде выходного сигнал нашего датчика. Можно, конечно, застабилизировать его каким-нибудь LOW-DROP стабилизатором, выведя на отдельную ветку от основного. Но тут надо смотреть, чтобы стабилизатор не стал дороже нормального решения на ОУ :) Также мы теряем в размахе сигнала. На входе был размах в 4 вольта (-2…2), а на выходе получили всего 2 (1.5…3.5) вольта.

Еще не помешает защитный диод. Его задача не дать напряжению обратной полярности входного сигнала пролезть в питание и натворить там дел.

Но когда надо по быстрому, такой вот грязный трюк вполне можно применять.

Спасибо!!! Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics!!! Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто!!! Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок!!!

12 thoughts on “Простая работа с биполярным сигналом датчика”

  1. Это называется пассивный сумматор. Из входных напряжений u1, …, un (может быть включая землю) можно получить напряжение a1 u1 + … + an un, где все ai=const, без помощи операциоников, если каждый ai не более 1 и в сумме дают 1.

  2. Не совсем понятно назначение защитного диода. Наверное, имелось в виду, защита от попадания отрицательного напряжения на Out, а не на питание. Хотя если диапазон выхода датчика известен, и все рассчитано правильно, то вероятность этого стремится к 0.

    1. Все верно. Диапазон может быть и известен, но сам датчик может выдать веселухи изза поломки, например.

  3. Но ведь резисторы плывут от температуры, и это будет влиять на точность последующего измерения. Как с этим преподлагается бороться?

  4. Если R2 и D1 заменить на резисторы 20 кОм, то получится делитель 1/4 со средней точной 2.5 В. Диод тут необязателен.

  5. Если D1 заменить на резистор R3, то математика будет такая:
    Смещение = 5 В * (R2 || R3) / (R1 + (R2 || R3))
    Коэффициент по входу = (R1 || R3) / (R2 + (R1 || R3))
    Таким образом, можно получить любое смещение и коэффициент по входу, решив простенькую систему уравнений.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.