Skala sinyal 30-50 mV ke kisaran 0-5 V

Saya memiliki sensor CO ₂ yang mengeluarkan nilai sinyal 30-50 mV. Saya perlu menerjemahkan tegangan ini ke 0-5 V untuk mikrokontroler saya dengan resolusi tertinggi. Saya mengerti bahwa saya dapat memperkuat tegangan menggunakan rangkaian op-amp non-pembalik, seperti yang ditunjukkan, ke kisaran 3-5 V, tetapi apakah mungkin untuk memperluas rentang itu ke 0-5 V untuk mendapatkan resolusi yang lebih baik dari nilai sensor?

Anda dapat menggunakan penguat diferensial untuk mengurangi offset 30 mV.

Ketika R1 = R2 dan R3 = R4 fungsi transfernya adalah

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

$\times$

Masalah dengan penguat diferensial adalah bahwa R1 akan memuat pembagi resistor untuk mendapatkan offset 30 mV, sehingga Anda harus menghitung ulang resistor, dan juga V2 akan memiliki impedansi input yang dapat mendistorsi pengukuran.

Sebuah penguat instrumentasi adalah solusinya.

$\times$

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

Microchip MCP6N11 adalah perangkat yang cocok.

Penguat instrumentasi adalah apa yang Anda butuhkan di sini (meskipun opamp dapat digunakan dengan perhatian terhadap detail)
Tergantung pada suplai Anda (tunggal, ganda), Anda perlu berhati-hati. Jika menggunakan catu daya tunggal (mis. 0-5V) Anda harus memastikan bahwa InAmp dapat menangani input mode umum dari level sinyal input Anda, yang akan 30-50mV relatif terhadap pentanahan (sehingga rentang input harus mencakup pentanahan)
Juga karena output Anda termasuk ground (dan power rail jika menggunakan catu 5V) Anda harus memastikan output dapat berayun sepenuhnya ke kedua rail. Banyak InAmps tidak melakukan hal-hal ini. The LTC2053 adalah salah satu rel kereta api ke in / out pilihan, seperti yang MCP6N11 Steven menyebutkan.

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

Bagaimanapun, selama Anda berhati-hati dengan hal di atas, pengaturannya cukup sederhana. Terapkan 30mV ke input pembalik, sinyal ke input non-pembalik dan atur gain untuk (5V - 0V) / (50mV-30mV) = 250.

Berikut adalah contoh rangkaian dual rail (+ -5V) dengan LT1789 InAmp:

Simulasi:

Sirkuit LTC2053 catu daya tunggal (simulasi tidak ditampilkan karena sama seperti di atas):

Gunakan penguat instrumentasi seperti ini .

Karena Anda ingin memperbesar 30-50mV ke 0-5V, 5V / (50mV-30mV) = gain 250. Gunakan lembar data untuk memilih resistor gain. Sebagai contoh saya, G = 1 + (100k / Rg), jadi Rg = 100k / (G-1) untuk 402 Ohm. Nilai-nilai ini harus sangat tepat, dan ketika ragu membuatnya sedikit lebih besar dan mengorbankan rentang kecil. Karena Anda ingin 0-5V, Anda ingin mengatur tegangan referensi ke 2.5V karena itu adalah bagian tengah dari rentang tersebut. Gunakan dioda referensi untuk itu.