Skalieren Sie das 30-50 mV-Signal auf einen Bereich von 0-5 V

Ich habe einen CO ₂ -Sensor, der Signalwerte von 30-50 mV ausgibt. Ich muss diese Spannungen für meinen Mikrocontroller mit der höchsten Auflösung auf 0-5 V übersetzen. Ich verstehe, dass ich die Spannung mit einem nicht invertierenden Operationsverstärkerkreis, wie gezeigt, auf einen Bereich von 3-5 V verstärken kann, aber es ist möglich, diesen Bereich auf 0-5 V zu erweitern, um eine bessere Auflösung von zu erhalten Sensorwerte?

Sie können einen Differenzverstärker verwenden, um den 30-mV-Offset zu subtrahieren.

Wenn R1 = R2 und R3 = R4 ist die Übertragungsfunktion

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

$\times$

Ein Problem bei Differenzverstärkern besteht darin, dass R1 den Widerstandsteiler lädt, um den 30-mV-Offset zu erhalten, so dass Sie die Widerstände neu berechnen müssen, und dass auch V2 eine Eingangsimpedanz aufweist, die die Messung verfälschen kann.

Ein Instrumentenverstärker ist die Lösung.

$\times$

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

Der Microchip MCP6N11 ist ein geeignetes Gerät.

Ein Instrumentenverstärker ist das, was Sie hier brauchen (obwohl ein Operationsverstärker mit etwas Liebe zum Detail verwendet werden könnte).
Abhängig von Ihrer Versorgung (Single, Dual) müssen Sie jedoch vorsichtig sein. Wenn eine einzelne Versorgung (zB 0-5 V) müssen Sie die InAmp stellen Sie sicher , Gleichtakteingänge der Ebene Ihrer Eingangssignale verarbeiten kann, die 30-50mV relativ zur Erde sein wird (so der Eingangsbereich Boden gehören muss)
auch seit Ihr Ausgang enthält Masse (und Stromschiene, wenn Sie eine 5-V-Versorgung verwenden). Sie müssen sicherstellen, dass der Ausgang vollständig auf beide Schienen schwingen kann. Viele InAmps machen beides nicht. Der LTC2053 ist eine Rail-to-Rail-In / Out-Option, ebenso wie der MCP6N11, den Steven erwähnt.

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

Wie auch immer, solange Sie sich um das oben Genannte kümmern, ist das Setup ziemlich einfach. Legen Sie 30 mV an den invertierenden Eingang an, legen Sie ein Signal an den nicht invertierenden Eingang an und stellen Sie die Verstärkung auf (5 V - 0 V) ​​/ (50 mV - 30 mV) = 250 ein.

Hier ist ein Beispielschaltkreis für eine Doppelschiene (+ -5 V) mit dem LT1789 InAmp:

Simulation:

LTC2053-Schaltung mit Einzelversorgung (Simulation nicht gezeigt, da dieselbe wie oben):

Verwenden Sie einen Instrumentenverstärker wie diesen .

Da Sie 30-50 mV auf 0-5 V verstärken möchten, entspricht 5 V / (50 mV-30 mV) einer Verstärkung von 250. Verwenden Sie das Datenblatt, um einen Verstärkungswiderstand auszuwählen. Für mein Beispiel ist G = 1 + (100k / Rg), also Rg = 100k / (G-1) für 402 Ohm. Diese Werte müssen ziemlich genau sein und im Zweifelsfall ein wenig größer sein und eine kleine Spanne opfern. Da Sie 0-5 V wollen, wollen Sie die Referenzspannung auf 2,5 V setzen, da dies die Mitte der Spanne ist. Verwenden Sie dazu eine Referenzdiode.