Amplificare segnale sensore

[Pixy]

Il converter 10 bit ha 1024 valori da 0 a 5 V , circa 5mV per bit.

Visto che ci sei, spiegami bene MarcoD. Come ho detto non sono ferrato nelle acquisizioni e conversioni ed è per questo che non sono nemmeno mai intervenuto
Mi scuso, ma sono un allievo ( questo è il mio quinto anno di studi nell' elettronica )
Perché non andrebbe bene ?

Da queste 3 considerazioni, si potrebbe, per esempio, mantenere un offset sul segnale di ( per esempio ) 500mV ( all' uscita del primo operazionale del circuito di AlbertoBianchi) e poi toglierlo via software ?

Forse nell' errore che ho fatto ? nel senso che ho scritto 500 mV al posto di 50 ?
Intendevo, in modo da avere un offset di 500 mV , finale, all' uscita del secondo operazionale, ovviamente, altrimenti sarebbero stati 5 V di offset ( mi sono confuso con uno zero in più prima)

[AlbertoBianchi]

.....all'uscita per eliminare quel minimo di offset e prendere solo l'alternata?

Siete fuori strada... in questo caso non si tratta di offset ma di clamping.
Il segnale non è traslato di un valore fisso verso il positivo; accade che a causa dell' assenza di alimentazione negativa e dei limiti di dinamica dello stadio di uscita dell opamp viene "mangiata" la semionda negativa e una piccola porzione di quella positiva.
La linea di base della forma d'onda è il valore della tensione di clamping (che nel secondo stadio viene comunque amplificata) e non lo zero della sinusoide.
Tutti i valori della forma d'onda, picco compreso, sono corretti.

L'LM358 lo guardo domani perché stasera sono veramente stanco

[MarcoD]

Diffondo alcune mie considerazioni già inviate a Pixy.
Il suggerimento di Pixy è corretto, ma io porterei l'offest a 2500 mV o a metà del range di linearità dell'operazionale o del campo dell' ADC.

Supponiamo che il convertitore ADC abbia un Vreference di 5 V e acquisca un segnale da 0 a 5 V:
a 0 v legge il numero 0
a 5 V legge il numero 1024 "1111111111" 10 bit a 1 in binario.
se gli applichiamo 2,5 V legge 512,
possiamo sottrarre al valore letto il numero 512:
a 5 V segna + 512
a 2,5 V segna 0
a 0 segna -512 V.

Il dilemma del progettista è:
1)applicare al convertitore AD la sola semionda positiva (si toglie l'offset di 2,5 V)
oppure
2) si applica l'intera sinusoide rispetto ai 2,5 V?

La soluzione 1 ottimizza la risoluzione del convertitore, ma non sono sicuro che l'operazionale lavori come operazionale/raddrizzatore ideale, poi suppone che il segnale in ingresso sia una sinusoide perfetta e che basti mezza sinusoide per caratterizzarlo.

La soluzione 2 perde mezza risoluzione, ma garantisce che gli operazionali funzionino sempre in linearità; è valida anche per una tensione continua di entrambe le polarità. Poi se si campiona almeno ogni millisecondo per 100 campioni, il microcontrollore potrebbe poi visualizzare la forma d'onda su un display grafico, realizzando la funzione di oscilloscopio, se no a cosa serve un controllore?, basta un multimetro in ac per misurare la tensione.

Volendo si potrebbe, sempre rispettando il centro scala a 2,5 V, amplificare con uno stadio accoppiato con condensatori in ingresso e uscita, ma si perde la capacità di misurare correnti in continua del sensore ad effetto hall; io sponsorizzo l'accoppiamento con un trasformatore amperometrico, che "guadagna in tensione" quello che si vuole senza mettere operazionali.

[AlbertoBianchi]

Sicuramente quella che fui86 sta cercando di perseguire non è quella che si può definire una soluzione elegante (non me ne volere....)
Quantomeno per evitare di perdere un bit di risoluzione dell' adc (quello del segno) e sfruttare a pieno la dinamica dei 5V di alimentazione, occorrerebbe usare un' alimentazione negativa (basta un integratino a pompa di carica) e realizzare un rettificatore ad onda intera (un rettificatore ideale lo si realizza con due operazionali).
Faccio notare che se il problema fosse solo quello di non perdere il bit de segno, si potrebbe sfruttare la caratteristica di questo adc di avere gli ingressi configurabili in pseudo differenziale e usare In(-) per leggere VCC/2 da un partitore (pag. 17 datasheet).
Non bisogna dimenticare che servirebbe anche un filtro anti aliasing....
Dato che il sensore è piuttosto rumoroso si potrebbe sfruttare a favore la cosa per implementare un oversampling in conversione e guadagnare 1 o 2 bit di risoluzione (so a grandi linee come funziona la cosa ma non l'ho mai implementata).
Inoltre l' eventuale misura della tensione di rete è un' altro task da non sottovalutare, forse peggiore del misurare la corrente.
Detto questo, ritengo che la soluzione migliore potrebbe essere quella di usare un ADE7953 o simili + trasformatore di corrente.
Mi è capitato di usare questi: http://www.nuvotem.com/en/products/toroidal%20current%20transformers.shtml
A seconda di quante spire di primario passi nel buco (da 1 a n) puoi adattarti la sensibilita.

[fui86]

Tranquillo AlbertoBianchi...

obiettivamente so che non è una via elegante... però mi sembra è la più economica e veloce.

[AlbertoBianchi]

... però mi sembra è la più economica e veloce.

l tuo concetto di economico e veloce mi pare divergere parecchio dal mio
Un ADE7953 viene 3€, il trafo di corrente Talema 2€ e non devi sbatterti col firmware....

[fui86]

Comunque AlbertoBianchi,
stavo valutando l'idea di inserire uno stadio di filtraggio in ingresso, al fine di prelevare soltanto un segnale più pulito a 50Hz.
Cosa mi proponi di inserire?
Un filtro RC allo stadio in ingresso?

[AlbertoBianchi]

al fine di prelevare soltanto un segnale più pulito a 50Hz.

più pulito da cosa? dal rumore intrinseco del sensore o da spurie di rete?
Dovresti comunque inserire un filtro pb attivo antialiasing almeno del secondo ordine 12dB/ottava,
e senza la "virtual gnd" (quella che tu chiami offset) o un alimentazione negativa non può funzionare.

[fui86]

Chiedo venia,
Stasera ho testato il circuito precedentemente proposto.
Secondo voi, perché ho questi risultati ?

Faccio presente che l'offset di ingresso a 2.4V mi scende a 0.6V ma il segnale in Ac è praticamente nullo! (Faccio presente che per praticità di visualizzazione l'ho traslato io sull'oscilloscopio sull'asse)

[fui86]

Ho dimenticato di evidenziare il fatto che la scala è di 0.2V/divisione con sonda a 10x