Arduino Nano : 아날로그 입력으로 작은 전압 측정


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Arduino Nano 의 10 비트 ADC로 가능한 정확하게 0v ~ 40mV를 측정해야합니다 . 초당 약 하나의 샘플 만 필요합니다.

지상 40mV에서 AREF 핀을 고정하고 모든 것을 적절히 차폐하며 하드웨어 및 소프트웨어의 저역 통과 필터를 사용하고 올바르게 매끄러운 전원 공급 장치를 사용할 계획입니다.

  • 어떤 정확도를 얻을 수 있습니까?

  • 정확성을 높이기 위해 다른 무엇을 할 수 있습니까?


사용 가능한 대역 갭 기준 전압에 대해서는 컨트롤러의 데이터 시트를 확인하십시오. 그런 다음 해당 기준 전압에서 최대 신호를 거의 증폭하지 않는 증폭기를 설계하십시오.
jippie

답변:


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나보다 나노의 ADC에 대해 더 나은 전문가가 있지만 문제가있을 것이므로 확실하게 증폭기를 제안 할 것입니다. 5V (또는 나노가 사용하는 것)와 0V에서 실행되는 연산 증폭기를 권장합니다. 연산 증폭기는 입력 및 출력에서 ​​레일 투 레일 기능이 필요하며 40mV를 나노에서 풀 스케일로 변환하는 게인으로 비 반전 모드로 구성됩니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

풀 스케일이 3V 인 경우 3 / 0.04 = 75의 이득이 필요합니다. 이는 R2 / R1 = 74 (75-1)를 의미합니다.

R1은 100 옴이 될 것이므로 R2는 7400 옴이 될 것입니다 (560k와 병렬로 7k5는 7k401을 제공합니다. 답변을 게시하고 살펴보면서 불을 붙입니다 ...

AD8538은 적절한 보이는 그래서 AD8628을 수행하지만, 아마도 거기에 더 쉽게 법안을 맞는 것을 여러


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풀 스케일은 Vcc이지만 AREF 핀에 기준 전압을 제공하면 필요에 따라 풀 스케일 기준이 낮아질 수 있습니다. 그러나 1.0 볼트 미만의 AREF가 AFAIC을 작동하지 않기 때문에 증폭이 여전히 바람직합니다.
Anindo Ghosh

왜 더 일반적인 E12 저항기가 아닌가? 정확한 비율은 보상하는 한 중요하지 않습니다. 예 : 12k ÷ 150 = 80 또는 33k ÷ 470 ≈ 70. 물론 이것은 3V 출력 전압의 경우이며 아마도 최적이 아닙니다.
jippie

@jippie 나는 완전히 동의하지만 내 대답은 저항을 병렬로 배치하는 방법을 "제안"하고 OP가 이것을 알고 있는지 확실하지 않았습니다. 그는 무료로 추가 답변을 받았습니다!
Andy aka

연산 증폭기 제안에 대해 +1 인 AD8538은 특히 SOT23 패키지에서 개인이 선호하는 핀입니다. 의미없는 핀이없고 열 동작이 우수합니다.
Anindo Ghosh

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@AnindoGhosh-20 개월. ATMega328 데이터 시트 는 650 페이지에서 외부 적으로 적용되는 Aref 전압에 어떤 범위의 값이 유효한지 말하지 않는 것 같습니다. 그러나 언급 된 많은 그래프는 모두 하한이 1.8V :-(. .. 1.5V 낮은 적법한되도록 V 및 AVCC 내부 1.1V 밴드 갭 기준 전압보다 낮은 최대 ADC 전압을 제공하여 VCC-0.3V 일 수있다 낮은 외부 V_ARef 법적 수 있지만하지 소정 수있다.
러셀 맥마흔

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나는 원래 이것을 답변으로 추가 할 계획이 없었지만, 주석 어딘가에 빠지게하는 것이 중요합니다.

마이크로 컨트롤러의 데이터 시트에 의존하는 것이 가장 중요합니다. 그리고 ATmega 168 이있는 Arduino Nano에 대해 정확하다면, 여기에 데이터 시트가 있습니다. 전기적 특성은 먼저 알아야 할 사항입니다.

요점은 다음과 같습니다. 최소 기준 전압은 1.0V입니다. 311 페이지에서 확인할 수 있습니다. 합리적인 정확도를 얻으려면 신호를 최소 25 배로 증폭하여 최소 전압 기준까지 확장해야합니다.

이제 내가 아는 요소 중 최고의 선택은 (주제를 거의 알지 못하지만) 저잡음 연산 증폭기가 필요하며 @Andyaka가 지적한 것처럼 레일 대 레일로 작동 할 수 있으며 바람직하게는 공급 전압에서 실행하는 것입니다. 그런 다음 가장 적합한 전압 레퍼런스는 내부 레퍼런스라고 생각합니다. 장치마다 다를 수 있지만 안정성이 가장 합리적이라고 생각합니다. 또한 저항에 대한 저항력이 높기 때문에 선택한 저항은 저항이 높지 않고 저항이 낮아야합니다. 시간이 지남에 따른 안정성과 온도 변화를 잊지 마십시오!

증폭기의 최상의 구성은 다를 수 있습니다. 비 반전 증폭기는 처음에는 좋을 수 있지만 높은 입력 임피던스는 신호와 제대로 작동하지 않을 수 있습니다 (괜찮아도 괜찮음).


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높은 입력 임피던스가 신호와 잘 작동하지 않는 이유는 무엇 입니까? 입력 모드의 Arduino GPIO는 대부분의 ADC와 마찬가지로 모두 높은 입력 임피던스입니다.
Anindo Ghosh

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@AnindoGhosh 측정하기 위해 신호 소스를로드해야하고 제대로 수행되지 않은 경우. OP 신호의 본질에 대해서는 말할 수 없습니다. 내 게시물의 제안이 앰프에서 너무 가혹하다고 생각합니다. 아마 발생해서는 안되지만 높은 입력 임피던스는 내가 알고있는 것이 더 낫습니다.
TNW

필자는 필요한 경우 신호 소스를 로딩하는 것이 잘 알려진 과학이라고 생각하며, 설계자들은 일반적으로 높은 입력 임피던스와 낮은 출력 임피던스를 위해 노력합니다. 따라서 자격이없는 진술에 대한 저의 공감대입니다.
Anindo Ghosh

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@AnindoGhosh 나는 그 사람이 더 많이 알지 못한다고 생각하는 것이 더 좋을 것이라고 생각합니다 (특히 40mV 심판이 나를 의심하게 만듭니다). 반전 및 비 반전 증폭기 사이의 선택은 극성 변경을 허용 할 수 있는지 여부에 따라 다릅니다.
TNW

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최대 정확도를 위해 증폭기를 사용해야합니다.


고마워-왜? 추가 단계가 소음과 부정확성을 증가시키지 않습니까? 어떤 종류의 증폭기 회로가 최상의 결과를 제공합니까?
CL22

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전압 저항을 유지하기 위해 안정된 저항을 사용하는 한 비 반전 구성의 저잡음 연산 증폭기가 가능하다고 생각합니다.
TNW

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정보를 제공하지 않은 것으로 다른 사용자를 책망하는 사람에게는 이것이 확실한 해답입니다. 회로도 나 세부 사항을 추가 할 수 있습니까?
Chris Laplante
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