Ich habe einen Joystick, der eine analoge Spannung zwischen 1,5 V und 3,5 V ausgibt.
Ich möchte diesen Spannungsbereich transformieren, um eine Motorsteuerung zu steuern, die eine analoge Spannung zwischen 0 V und 5 V aufnimmt.
Wie verschiebe und verstärke ich den Pegel richtig?
Antworten:
Sie möchten eine einfache Verstärkung von 5/2 = 2,5, zentriert um 2,5 V. Dies ist einfach, vorausgesetzt, Sie haben 5 V Spannung zur Verfügung, wie von der Motorsteuerung:
Dies muss ein Rail-to-Rail- Ausgangsverstärker sein, der wie der MCP6041 und viele andere mit 5 V betrieben werden kann. R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler, um die 2,5 V zu erzeugen, um die das Eingangssignal verstärkt wird. C2 dämpft das Rauschen der 5-V-Versorgung noch stärker als der Gleichstrom, um einen leisen und gleichmäßigen Gleichstrompegel zu erzielen. Der Operationsverstärker befindet sich in einer klassischen Konfiguration mit positiver Verstärkung, wobei R4 und R3 die Verstärkung einstellen. Die von R1 und R2 erzeugte Impedanz der 2,5-V-Quelle addiert sich zum Zwecke der Verstärkung effektiv zu R3, dies ist jedoch ein kleiner Beitrag von 1,2 kΩ bei 100 kΩ. Die Verstärkung wird etwas weniger als 2,5 betragen.
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Dies ist mit nur einem Operationsverstärker möglich. Was Sie versuchen, ist Pegelverschiebung und Verstärkung . Wir haben diese die ganze Zeit gemacht. Sie sind nützlich bei Robotern, bei denen Sie einen Sensor mit einem kleinen analogen Spannungsausgangsbereich haben und den Spannungshub erweitern möchten, damit Sie von Ihrem ADC die maximale Auflösung erhalten.
Wir würden sie normalerweise mit variablem Offset und Verstärkung herstellen, damit wir sie für jeden Sensor am Roboter anpassen können.
Wenn Sie Ihre Einstellungen richtig vorgenommen haben, können Sie jederzeit die Widerstände der Töpfe messen und stattdessen Widerstände mit festem Wert verwenden.
Oder Sie können die Werte direkt berechnen:
Es gibt einen Online-Rechner, mit dem Sie die Widerstandswerte ermitteln können.
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Im Gegensatz zu Cybergibbons handelt es sich um eine recht einfache analoge Elektronik. Sie müssen jedoch angeben, welche Versorgung Sie für Ihre Schaltung verwenden möchten.
Sie benötigen eine Schaltung, die Ihr Gleichtaktsignal (1,5 V) auf 0 senkt und für den Rest eine Verstärkung von 5/2 = 2,5 anwendet. Sie können dies problemlos mit einem Op-Amp-basierten Pegelumsetzer mit einer gewissen Verstärkung tun.
Eine Lösung besteht darin, einen analogen Subtrahierer mit einer Referenzspannung von 1,5 V zu verwenden. Eine noch einfachere Lösung ist nur ein nicht invertierender Verstärker mit der Referenz an der richtigen Stelle.
Diese Schaltung erledigt die Aufgabe:
Der Opamp ist nur die Standardeinstellung im Simulator. Je nach Lieferung benötigen Sie möglicherweise einen anderen.
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