La puesta en marcha:
Actualmente estoy creando un prototipo de una configuración de puente de piedra de trigo para medir pequeños cambios de resistencia. Todavía no tengo el sensor que usaré, así que lo he simulado usando potenciómetros de ajuste. Estoy usando un tablero explicado SAML21 . Tengo el lado A y B del puente de Wheatstone conectado a dos de los OPAMPS internos de SAM con ganancia programable. Luego introduzco las salidas OPAMP en el ADC de 12 bits en modo diferencial con signo.
El problema:
He probado algunas configuraciones diferentes y parece que no puedo entenderlo. Se crea un voltaje de puente de 2mV (o un desequilibrio de 100 ohmios entre R2 y Rx si lo prefiere) a partir de un voltaje de fuente de 1V. Cuando se hace referencia a tierra como lo hacen los OPAMP cuando se pasa a través de ellos, esto es en realidad alrededor de 580 mV para el lado A y 578 mV para el lado B. La ganancia se establece en 3, por lo que cuando se pasa a las entradas ADC positivas y negativas, resulta ser unos 2,32V para el terminal positivo y 2,31V para el negativo.
Lo que obtengo es aproximadamente -1000 recuentos de ADC. Esto no tiene ningún sentido para mí. El extremo positivo se establece en el nodo de mayor potencial. Así que intenté cambiar el voltaje de referencia. Se configuró en una referencia interna de 1V y la cambié a una etiquetada como INTVCC0 con el comentario " referencia CC de 1/1,48 V ". El resultado luego salió a 203 cuentas. Finalmente probé con otra referencia INTVCC1 comentada "1/2V CC (solo para V CC interno > 2.1V)". Esto resultó en alrededor de 700 conteos.
Según mi comprensión de la medición diferencial, el voltaje de referencia no debería afectarlo ya que la diferencia entre los dos es todo lo que importa.
He intentado cambiar el voltaje del puente por un factor decente en todas estas referencias y los cambios que veo no tienen sentido.
Las preguntas):
Básicamente, estoy un poco perdido en cuanto a lo que me dice el ADC y qué cambios puedo hacer para obtener la medida deseada. Entiendo lo suficientemente bien el extremo único y lo que hace el voltaje de referencia allí, pero parece que no puedo administrar esta transferencia a diferencial. ¿Alguien puede señalar problemas o cosas para verificar?
Pregunta adicional, ¿puedo tomar la línea que estoy usando para la entrada negativa y en su lugar conectarla a un pin de referencia externo para el ADC y usar la otra entrada como el pin positivo en el modo de entrada de un solo extremo? Si es así, ¿en qué se diferencia eso de lo que estoy haciendo actualmente?
Cualquier ADC diferencial (y los amplificadores operacionales también) tendrán una relación de rechazo de modo común (CMRR). Entonces, el voltaje de modo común (el promedio de los terminales + y -) afectará la salida.
Todos los amplificadores operacionales también tienen un voltaje de compensación de entrada que esencialmente se suma a su voltaje de entrada diferencial al calcular la salida. La compensación de entrada puede ser de unos pocos microvoltios para amplificadores muy precisos, o de unos pocos milivoltios para los amplificadores operacionales más comunes. Los ADC tienen un parámetro similar que sería el desplazamiento cero, que suele ser varios LSB.
Dicho matemáticamente, uno podría modelar la salida como...
Vout = G * (V+ - V- + Vos) + C * (V+ + V-)/2
Donde...
V+ es la entrada no inversora.
V- es la entrada inversora.
C es un factor que depende de su CMRR. Sería 1/100 para 40dB de CMRR y 1/1000 para 60dB de CMRR, etc.
Entonces, por ejemplo, si la relación de rechazo de modo común dice 60dB, entonces vería un cambio en la medición de salida equivalente a 1mV de cambio. en el voltaje de entrada diferencial por cada 1V de cambio en el voltaje de modo común.
Si su rango de voltaje de entrada es de solo unos pocos mV, entonces se debe considerar la compensación de entrada y el CMRR o su medición se verá afectada por las tolerancias de los componentes.
Para probar su configuración, debe asegurarse de utilizar pares trenzados blindados, STP o UTP como mínimo.
diseñe una autocomprobación de bucle invertido con salidas DAC a la entrada A y B y barra la salida y calibre su error. Debe resolverse por ganancia y error de compensación.
luego verifique si sus configuraciones son correctas y de acuerdo con el manual en la Fig. 41-8
Vout = (V2-V1)*Ganancia + Ref.
QueRosaBestia