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Amplificare segnale sensore

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto Utentefui86 » 30 mar 2016, 15:19

Buongiorno,
stiamo utilizzando un A/D a 10Bit, ed esattamente l'MCP3008 da collegare ad un Raspberry o Arduino, per misurare un segnale proveniente dal sensore di corrente ACS712 a 5A di massima corrente.
Il probelma, come potete immaginare, si presenta nella misurazione di piccoli segnali di corrente per utenze di 50-100W (motivo principale di funzionamento).

Effettuando delle misurazioni empiriche, abbiamo visto che per un segnale in ingresso di 0,19-0,20A ho un valore di uscita dal sensore di 0.30-0.31V.

Questo sensore, mi fornisce, inoltre, un offset di 2.5VDC sul segnale.
L'obiettivo è quello di eliminare questo offset e di amplificare il segnale alternato di almeno 4 o 5volte il segnale d'origine.

Abbiamo provato a effettuare quest'amplificazione e quest'annullamento di offset con il circuito proposto dal datasheet del sensore (cfr. foto allegata) con un opamp LM358, ma l'offset rimane e il segnale non viene amplificato (anzi, peggiora).

Sapreste darmi indicazioni in merito?

Per maggiori info sul sensore:
http://www.robot-italy.com/it/acs712-cu ... akout.html
mentre per maggiori info sull'ADC:
https://www.adafruit.com/datasheets/MCP3008.pdf
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[2] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto UtenteAlbertoBianchi » 30 mar 2016, 15:25

Ciao, l' LM358 non è adatto, usane uno rail-to-rail (almeno a livello di out)
Potrebbe servire anche una regolazione fine del potenziale sul pin 1 per fare un azzeramento completo
Ultima modifica di Foto UtenteAlbertoBianchi il 30 mar 2016, 15:34, modificato 2 volte in totale.
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[3] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto Utentefui86 » 30 mar 2016, 15:30

Altri consigli in merito?
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[4] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 30 mar 2016, 16:16

abbiamo visto che per un segnale in ingresso di 0,19-0,20A ho un valore di uscita dal sensore di 0.30-0.31V.

Per una corrente zero quale è la tensione in uscita dal sensore?
Invertendo la polarità del segnale in ingresso, come cambia la tensione in uscita.

Il data sheet del sensore dichiara una sensibilità di 185 mV/A, ma con dice quale è la tensione per corrente zero.

Ti interessano misurare correnti continue o alternate, se continue con una sola polarità o no?

La tensione in uscita dipende dalla tensione di alimentazione di +5V, è sufficientemente stabile?

Le osservazioni di Foto UtenteAlbertoBianchi sono corrette.

Puoi alimentare l'amplificatore anche con una tensione negativa rispetto al riferimento?
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[5] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto Utentefui86 » 30 mar 2016, 18:28

Ciao, non c'è bisogno di citare integralmente un messaggio precedente per rispondere. Usa il tasto RISPONDI ;-) Sjuanez


Grazie per le risposte ragazzi,
allora il seonsore deve misurare correnti alternate a 220VAC.
L'opamp può essere alimentato solo a 5VDC sbilanciato.
A 0A in uscita ho praticamente 0VAC con offset di 2,87VDC (sarebbero i 2.5VDC di offset dichiarati).

Spero di aver risposto a tutto...
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[6] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto UtenteAlbertoBianchi » 30 mar 2016, 19:14

Qualsiasi differenza di potenziale che ci sia tra la Vref interna dell' ACS712 (0.5 VCC) ed il potenziale al nodo tra R1 ed R2, verrà amplificata dall' operazionale per il guadagno prestabilito.
Le due tensioni non saranno mai perfettamente uguali per via della tolleranza dei resistori e per l'effetto della corrente di ingresso dell' operazionale.
Per azzerare bene l'uscita dell'operazionale (0A = 0.5Vsupply) devi aggiungere un trimmer tra R1 ed R2 e collegarne il cursore all' ingresso + dell' op amp (in quel punto aggiungerei anche un condensatore verso GND)
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[7] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto Utentefui86 » 30 mar 2016, 20:01

un opamp decente che mi consigliate low cost?
come leggevo sopra un rail-to-rail?
inoltre, mi regge un'amplificazione con guadagno 5? Da schema in figura con R3 trimmer da 10k, posizionato a 5K?
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[8] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto UtenteAlbertoBianchi » 30 mar 2016, 20:47

Tra quelli che ho nel cassetto userei questo: LMC6482 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmc6482.pdf

Per il guadagno, anche 10, non ci vedrei problemi, in quest' applicazione serve una risposta in frequenza limitata e BGW è più che sufficiente e anche l'offset è basso, ma usare un trimmer nella rete di controreazione non è il massimo (perlomeno serve cautela).
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[9] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto Utentefui86 » 31 mar 2016, 10:15

Quindi praticamente conviene mettere il trimmer solo sul partitore relativo all'In+ per modificare la tensione di riferimento e diminuire l'offset.
Una 10k potrebbe andar bene ? O porta troppo rumore ?
Per la contro reazione di guadagno farò delle prove su breadboard invece di mettere il trimmer che giustamente porta sempre problemi proverò a sostituire gradualmente delle resistenze.
Inoltre sull'in+ vorrei mettere in parallelo verso terra un condensatore da 0.1uF e un 1000pF in parallelo sull'anello della contro reazione.
Potrebbe andar bene secondo voi ?
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[10] Re: Amplificare segnale sensore

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 31 mar 2016, 10:43

fui86 ha scritto:eliminare questo offset e di amplificare il segnale alternato di almeno 4 o 5volte

Per eliminare l'offset basta un condensatore in serie, poi un certo offset bisognerà ridarglielo per evitare che il segnale alternato fornito allo ADC entri in zona negativa.
Ritengo che lo ADC dovrà leggere questo segnale con un veloce sampling rate per eliminare ancora, a SW, il benedetto offset e ricavare il valore massimo o efficace della componente alternata, non so se ho colto.
Per quanto riguarda l'amplificazione, ti ricordo che lo ADC possiede un ingresso Vref per adeguarsi al caso che il segnale analogico sia piccolo.
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