Escale o sinal de 30-50 mV para a faixa de 0-5 V

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Eu tenho um sensor de CO ₂ que emite valores de sinal de 30 a 50 mV. Preciso converter essas tensões em 0-5 V para o meu microcontrolador com a mais alta resolução. Entendo que posso amplificar a tensão usando um circuito op-amp não inversor, como mostrado, para uma faixa de 3-5 V, mas é possível expandir essa faixa para 0-5 V para obter uma melhor resolução de valores do sensor?

— neufuture
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Você pode corrigir a imagem, por favor.

— decano

Dean - Atualizei o valor do resistor para 101 ohm, se é isso que você quer dizer.

— Neufuture 02/09/12

Desde a publicação desta pergunta, percebi que havia lido errado a folha de dados e que o intervalo de saída está incorreto. Também encontrei documentação adicional sobre o sensor específico que estou usando. Publiquei uma nova pergunta aqui . As respostas a este post foram úteis para começar a entender o conceito de amplificadores de instrumentação.

— Neufuture 02/09/12

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Você pode usar um amplificador diferencial para subtrair o desvio de 30 mV.

insira a descrição da imagem aqui

Quando R1 = R2 e R3 = R4, a função de transferência é

$V_{OUT} = \dfrac{R3}{R1}(V_2 - V_1)$

$\times$

Um problema com os amplificadores diferenciais é que R1 carregará o divisor do resistor para obter o deslocamento de 30 mV, para que você precise recalcular os resistores, e também o V2 terá uma impedância de entrada que pode distorcer a medição.

Um amplificador de instrumentação é a solução.

insira a descrição da imagem aqui

$\times$

$V_{OUT} = \dfrac{2 R2}{R1}\cdot \dfrac{R4}{R3} (V_2 - V_1)$

O Microchip MCP6N11 é um dispositivo adequado.

— stevenvh
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Apenas para adicionar, se você quiser, poderá fazê-lo com dois opamps, porque você se preocupa apenas com a impedância de entrada da entrada do microfone. A outra entrada é apenas um divisor de tensão, de modo que você pode simplesmente ajustar suas resistências para compensar a impedância de entrada, e, em seguida, o buffer de ganho unitário a entrada de microfone

— BeB00

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Um amplificador de instrumentação é o que você precisa aqui (embora um opamp possa ser usado com alguma atenção aos detalhes)
Dependendo do seu suprimento (único, duplo), você precisa ter cuidado. Se estiver usando uma única oferta (por exemplo, 0-5V), você deve certificar-se o InAmp pode lidar com entradas de modo comum do nível de seus sinais de entrada, que será 30-50mV em relação ao solo (para a faixa de entrada deve incluir solo)
Também desde sua saída inclui terra (e trilho de força, se estiver usando uma fonte de 5V), você deve garantir que a saída possa balançar completamente nos dois trilhos. Muitos InAmps não fazem nenhuma dessas coisas. O LTC2053 é uma opção de entrada / saída de trilho a trilho, assim como o MCP6N11 Steven menciona.

$10^{13}\Omega$ $10\ T\Omega$

De qualquer forma, desde que você cuide do que foi dito acima, a configuração é bem simples. Aplique 30mV à entrada inversora, sinalize à entrada não inversora e ajuste o ganho para (5V - 0V) / (50mV-30mV) = 250.

Aqui está um exemplo de circuito de trilho duplo (+ -5V) com o LT1789 InAmp:

LT1789

Simulação:

LT1789 Sim

Circuito LTC2053 de alimentação única (simulação não mostrada como é a mesma que acima):

LTC2053

— Oli Glaser
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+1 para sempre expor as pessoas a como é fácil simular circuitos

— just just

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Use um amplificador de instrumentação como este .

Como você deseja amplificar 30-50mV a 0-5V, 5V / (50mV-30mV) = ganho de 250. Use a folha de dados para selecionar um resistor de ganho. No meu exemplo, G = 1 + (100k / Rg), então Rg = 100k / (G-1) para 402 Ohms. Esses valores precisam ser bem exatos e, em caso de dúvida, aumentar um pouco e sacrificar um pouco. Como você deseja 0-5V, defina a tensão de referência como 2,5V, pois esse é o meio do intervalo. Use um diodo de referência para isso.

— Matt Young
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