Instrumentatie-versterker Vangt IoT-laag-niveausignaal
halogeenvrij PCB fabriek China
Deze verdere signalen van laag niveau moeten nauwkeurig worden vastgelegd en versterkt voordat ze verder worden verwerkt om niveaus te bereiken die compatibel zijn met de analoog-naar-digitaalomzetter (ADC) van de microprocessor zonder DC-offset en ruis. Evenzo vereist het gebruik van een hoogspannings-side shunt voor stroomwaarneming een versterker die geen grondreferentie-ingang heeft en bestand is tegen grote common-mode voltages.
Om nauwkeurige gegevensvastlegging te garanderen, moeten fabrikanten en liefhebbers vertrouwd zijn met instrumentatieversterkers (INA's). De INA is een uitgebalanceerde differentiaalversterker met eenvoudig regelbare versterking, kleine verschuivingsverschuiving en ruisonderdrukking. Het is een aanvulling op low-cost-zenders in home control-toepassingen. Omdat de INA twee hoogohmige ingangen heeft die niet op de grond zijn gebaseerd, is deze ook geschikt voor verschillende soorten zwevende differentiaalmetingen.
In dit artikel wordt de signaalketen van de signaalprocessor en de behoefte aan onderdrukking, nauwkeurigheid en stabiliteit van de gemeenschappelijke modus in de versterkerstrap beschreven. Specifieke sensoren en INA's en hoe ze te gebruiken, worden ook beschreven.
Piezoresistieve zender
Zenders met piezo-resistieve componenten zijn een van de meest populaire sensorfamilies. Ze kunnen worden gebruikt om stress, kracht, versnelling en druk te meten, en meer.
Optische module fabrikant China
Kleinere piëzoresistieve componenten zijn verbonden met de mechanische componenten van de zender. Deze elementen kunnen stroken, platen, veren of diafragma's zijn. De verwachte parameters die worden gedetecteerd, veroorzaken de vervorming van de mechanische structuur. Piëzoresistieve componenten zijn onderhevig aan spanningen die evenredig zijn met de inductieve parameters die de weerstand van het onderdeel veranderen.
Instrumentatie versterker
INA is een differentiaalversterker op basis van opamp-technologie met differentiële ingangen en uitgangen met één uitgang. De versterker is een verschilversterker en verzwakt daarom het common-mode-signaal, en de mate van verzwakking is de eerder genoemde CMRR-specificatie. Daarom is INA goed geschikt voor het versterken van kleine signalen in de aanwezigheid van grote common-mode signalen of verschuivingen. Bovendien beschikt INA over: stabiele, nauwkeurige en eenvoudig instelbare versterking, hoge ingangsimpedantie en lage uitgangsimpedantie.
INA heeft twee common-circuit topologieën beschikbaar. De meest voorkomende is het ontwerp met drievoudige versterker dat wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. In deze circuitconfiguratie zijn de versterkers U1 en U2 niet-inverterende invoerbuffers. Hun uitvoer wordt toegevoerd aan de differentiële versterker U3. De versterking van de INA wordt hoofdzakelijk bepaald door de weerstand RG. De referentie-ingang is normaal geaard als deze niet in gebruik is en regelt het uitgangsverschuivingspanningsniveau. De sense-ingang kan worden gebruikt om de versterking van de uitgangsverschilversterker te variëren. Wanneer het niet in gebruik is, is het geassocieerd met de uitvoer van de differentiële trap.
Verminder het aantal opamps dat vereist is met een dual-op-amp topologie
Hoogzijdige stroomdetectie
Het gebruik van een lage waarde weerstandshunt is een van de meest gebruikelijke methoden om stroom te meten. Voor vermogensmetingen met verschillende versterkers produceert een weerstand van ongeveer 10 milliohm (mΩ) een spanningsval van 10 mV per versterker (hieronder).
Als de shuntweerstand tussen de belasting en de grond wordt geplaatst, wordt dit de stroomsterkte aan de lage zijde genoemd. Het plaatsen van de meetweerstand tussen de voeding en de belasting wordt "high side current sense" genoemd. Hoge zijde detectie heeft het voordeel dat het grond-interferentie elimineert. Het kan ook worden gebruikt om grondfouten te detecteren.
Bij het uitvoeren van hoogzijdige stroomdetectie is het noodzakelijk om de common-mode spanning die wordt toegepast op de instrumentatieversterker zorgvuldig te bestuderen, die later zal worden besproken.
Als RSENSE 10mΩ is, produceert een stroomstoot van 5A een spanning van 50mV in de weerstand. Als u de versterking van de INA op 100 instelt, zal er een 5V-uitgangswisseling plaatsvinden.
op te sommen
Bij de implementatie van het ontwerpproces ontdekten enthousiasten en professionele technici al snel dat een eerste verbinding van de sensor met het IoT een goed begrip vereist van hoe het low-level-signaal van de Wheatstone-brug kan worden verkregen en versterkt en vervolgens de ADC kan gebruiken om het te converteren naar het digitale domein.
INA is ideaal voor het versterken van differentiële signalen. Ze bieden high gain, high common mode rejection en hoge ingangsimpedantie. Omdat ze in verschillende configuraties voorkomen, is het belangrijk om te weten hoe het werkt, belangrijke specificaties en voorzorgsmaatregelen voor gebruik.