Control digital de calibres electromecánicos

Tengo exactamente el mismo escenario que una pregunta anterior, Control digital de indicador analógico , pero todavía tengo problemas para resolverlo.

Tengo dos medidores analógicos electromecánicos antiguos (de combustible y temperatura) (alrededor de 1973) fabricados por VDO que me gustaría controlar digitalmente. Son medidores de 3 hilos (12v, tierra y señal) donde la señal se conectó originalmente a una unidad emisora ​​(flotador de combustible o emisor de temperatura).

Creé una serie de circuitos y tuve cierto éxito con el que se muestra a continuación (usando un filtro de paso bajo, un amplificador operacional y un MOSFET), pero aún no lo he hecho funcionar bien.

Circuito de calibre digital a analógico

Debido a que los indicadores originales usan una escala logarítmica de algún tipo, he medido y creado un mapa en código que varía la salida PWM según el porcentaje de lleno (o caliente) que deseo. El rango del pwm utilizado es estrecho, pero funciona bien con un solo indicador y un voltaje constante de la fuente de alimentación de 12v. Sin embargo, cualquier ligero cambio en el voltaje o la resistencia en el sistema, como variar el voltaje de entrada de la fuente de alimentación de 12v, encender las luces del instrumento o agregar el segundo indicador, cambia la calibración y hace que la aguja se mueva más o menos de lo normal. previamente. Estoy usando una sola fuente de alimentación de 12v para la prueba. Tengo un convertidor reductor de 12v a micro USB conectado para alimentar el Arduino. Comparto el suelo desde la fuente de alimentación hasta el pin de tierra del Arduino.

Videos de ejemplo que se mueven a través de 5 o 6 pasos distintos (frío, normal, medio, 3/4, caliente o vacío, reserva 1/4, medio, 3/4, lleno): https://youtu.be/VGjDCAPXvEQ https : / /youtu.be/2KRYqxt8-eU

¿Alguna sugerencia sobre cómo hacer que esto sea confiable?

Componentes utilizados: Arduino MKR Zero con DAC de 12 bits, amplificador operacional LM358, MOSFET 2N7000

No creo que el código de Arduino sea particularmente relevante, pero lo incluiré aquí para completarlo. Obviamente, esto eventualmente usará información de combustible y temperatura de mi CANbus para escribir la salida PWM apropiada, pero por ahora solo estoy tratando de calibrar la salida con pasos fijos.

int tempStep = 0;
int fuelStep = 0;
int tempIncrement = 1;
int fuelIncrement = 1;

int tempGaugeMap[] = {
  2500, // bottom of cold
  2560, // top of cold
  2600, // quarter
  2635, // half
  2655, // three quarters
  2680, // bottom of hot
  2695 // top of hot
};
unsigned int tempSteps = 6;

int fuelGaugeMap[] = {
  2710, // reserve
  2730, // empty
  2760, // 1/4
  2820, // half
  2900, // 3/4
  3500, //full
};
unsigned int fuelSteps = 5;

void setup() {
  // open a serial connection
  Serial.begin(9600);
  // make our DAC pin an output
  pinMode(0, OUTPUT);
  pinMode(1, OUTPUT);
  // 12-bit DAC resolution
  analogWriteResolution(12);
}

void loop() {
  int tempVal = tempGaugeMap[tempStep];
  int fuelVal = fuelGaugeMap[fuelStep];
  
  analogWrite(0, tempVal);
  analogWrite(1, fuelVal);
  
  if(tempStep >= tempSteps) { tempIncrement = -1; }
  if(tempStep == 0) { tempIncrement = 1; }
  tempStep = tempStep + tempIncrement;
 
  if(fuelStep >= fuelSteps) { fuelIncrement = -1; }
  if(fuelStep == 0) { fuelIncrement = 1; }
  fuelStep = fuelStep + fuelIncrement;
 
  delay(1000);
}

He hecho algunas medidas de los propios indicadores de la siguiente manera: