Instrumentointivahvistin tallentaa IoT-matalan tason signaalin
halogeeniton PCB-tehtaan Kiina
Näitä muita matalatasoisia signaaleja on pidettävä tarkasti ja vahvistettava ennen jatkokäsittelyä, jotta saavutetaan tasot, jotka ovat yhteensopivia mikroprosessorin analogia-digitaalimuuntimen (ADC) kanssa ilman DC-offsetia ja kohinaa. Vastaavasti suurjännitepuolen shuntin käyttäminen virtatunnistusta varten vaatii vahvistimen, jolla ei ole maadoitusohjeita, ja kestää suuria yhteismoodijännitteitä.
Jotta varmistetaan tarkka tiedonkeruu, valmistajien ja harrastajien on tunnettava instrumentointivahvistimet (INAs). INA on tasapainotettu differentiaalivahvistin, jolla on helposti ohjattava vahvistus, pieni siirtymävaihe ja melunvaimennus. Se täydentää edullisia lähettimiä kotivalvontasovelluksissa. Samaan aikaan, koska INA: ssa on kaksi korkean impedanssin tuloa, joita ei ole maadoitettu, se soveltuu myös eri tyyppisiin kelluviin differentiaalimittauksiin.
Tässä artikkelissa kuvataan anturiprosessorin signaaliketju ja tarve yhteismoodin hylkäämiselle, tarkkuudelle ja vakaudelle vahvistimen vaiheessa. Lisäksi kuvataan erityisiä antureita ja INA-laitteita ja niiden käyttöä.
Pieesoresistinen lähetin
Lähettimiä, jotka käyttävät pietsoresistisiä komponentteja, ovat yksi suosituimmista anturiperheistä. Niitä voidaan käyttää mittaamaan stressiä, voimaa, kiihtyvyyttä ja painetta.
Optisen moduulin valmistaja Kiinassa
Pienemmät pietsoresistiset komponentit on kytketty lähettimen mekaanisiin osiin. Nämä elementit voivat olla nauhoja, levyjä, jousia tai kalvoja. Odotetut parametrit aiheuttavat mekaanisen rakenteen epämuodostumisen. Pieesoresistiset komponentit ovat jännitteitä, jotka ovat verrannollisia induktiivisiin parametreihin, jotka muuttavat komponentin resistanssia.
Instrumentointi vahvistin
INA on op vahvistustekniikkaan perustuva differentiaalivahvistin, jossa on differentiaalitulot ja yhden päätteiset lähdöt. Vahvistin on differentiaalivahvistin ja siten vaimentaa yhteisen moodin signaalia ja vaimennuksen aste on aiemmin mainittu CMRR-spesifikaatio. Siksi INA soveltuu hyvin pienten signaalien vahvistamiseen suurten yhteismuotoisten signaalien tai siirtymien läsnä ollessa. Lisäksi INA: n ominaisuudet: vakaa, tarkka ja helposti säädettävä vahvistus, suuri impedanssi ja alhainen lähtöimpedanssi.
INA: lla on kaksi yhteistä piirin topologiaa. Yleisin on alla olevassa kuvassa esitetty triple op amp -rakenne. Tässä piirikokoonpanossa vahvistimet U1 ja U2 ovat ei-invertoivia tulopuskureja. Niiden lähtö syötetään differentiaalivahvistimeen U3. INA: n vahvistuksen määrää pääasiassa vastus RG. Referenssisyöttö on normaalisti maadoitettu, kun sitä ei käytetä, ja ohjaa lähtösiirtymäjännitetasoa. Aistituloa voidaan käyttää muuttamaan ulostuloerotusvahvistimen vahvistusta. Kun sitä ei käytetä, se liittyy differentiaalivaiheen tuloon.
Vähennä tarvittavien optiovahvistimien määrää kaksoisoptiologian topologialla
Suuri sivuvirran tunnistus
Matalan vastuksen shuntin käyttäminen on yksi yleisimmistä virranmittausmenetelmistä. Useiden vahvistimien tehonmittauksissa noin 10 milliohmin (mΩ) vastus tuottaa 10 mV: n jännitehäviötä vahvistinta kohti (alla).
Jos shunt-vastus on asetettu kuorman ja maan väliin, sitä kutsutaan matalan puolen nykyiseksi. Tunnistusvastuksen asettamista virtalähteen ja kuorman välille kutsutaan korkean puolen nykyiseksi. Suurella sivutunnistuksella on se etu, että se poistaa maapallon häiriöt. Sitä voidaan käyttää myös kuorman maadoitusvirheiden havaitsemiseen.
Kun suoritetaan korkeanpuoleista virranilmaisua, on välttämätöntä tutkia huolellisesti instrumentointivahvistimeen sovellettavaa yhteismoduulijännitettä, josta keskustellaan myöhemmin.
Jos RSENSE on 10mΩ, 5A: n virta kääntyy 50 mV: n jännitteeseen vastuksessa. INA: n vahvistuksen säätäminen 100: een aiheuttaa 5 V: n lähtöliikkeen.
Yhteenvetona
Suunnitteluprosessin toteuttamisessa harrastajat ja ammattitaitoiset insinöörit löysivät nopeasti, että anturin liittäminen IoT: hen edellyttää ensinnäkin hyvää ymmärrystä siitä, miten hankkia ja vahvistaa matalan tason signaali Wheatstonen sillalta, ja sitten käyttää ADC: tä muuntaa se digitaaliseen verkkotunnukseen.
INA on ihanteellinen erilaisten signaalien vahvistamiseen. Ne tarjoavat suuren vahvistuksen, korkean yleisen tilan hylkäämisen ja korkean sisääntulon impedanssin. Koska ne ovat erilaisissa kokoonpanoissa, on tärkeää ymmärtää, miten se toimii, keskeiset tekniset tiedot ja käyttöön liittyvät varotoimet.