Układ całkujący

[Mateusz]

Witam.

Potrzebowałbym stworzyć układ całkujący dzięki któremu mógłbym napięcie mógłbym z sygnału analogowego przekształcić na cyfrowy.

Po symulacji takiego układu w LT spice otrzymałem wyniki inne niż te pokazane na wykresie. A mianowicie napięcie na wyjściu rosło skokowo do ujemnego napięcia zasilania po czym spadało prawie liniowo ale dosyć długo.

Może znacie jakieś inne sposoby przetworzenia sygnału analogowego na cyfrowy ? Albo pomożecie mi udoskonalić ten 🙂

[Elvis]

Co dokładnie chcesz zrobić? Nie wystarczy zwykły ADC?

[Zuk]

A jak dobrałeś wartości R i C??

Bo to jest dosyć istotna sprawa.

Stała czasowa RC musi być w przybliżeniu równa okresowi sygnału.

Ładowanie kondensatora odbywa się wykładniczo i tylko do czasu równego 1 stałej czasowej jest to ładowanie liniowe, później układ się nasyca.

Trzeba także pamiętać o wzmocnieniu sygnału i związanym z nim nasyceniem się WO.

I o kompensacji napięcia niezrównoważenia za pomocą rezystora ok 10kO między we+ a masą.

Potrzebujemy więcej informacji:

napięcie zasilania (czy symetrzyczne ❓ )

wartości elementów R C

parametry (amplituda, okres/częstotliwość) sygnału wejściowego

kostka WO

(przypominam o konieczności stosowania kondensatorów 100n na zasilaniu)

[rasta]

Układ całkujący ze zdjęcia całkuje sygnał analogowy. Potrzebujesz imo tylko przetwornika ADC otrzymanego napięcia wyjściowego.

Faktem jest również, że układ całkujący nie przekształca napięcia analogowego na sygnał cyfrowy.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Mateusz]

Mój zamysł był taki że na wejście podawane będzie przez jakiś czas mierzone napięcie stałe. Na wyjściu tak mi się wydaje będzie funkcja narastająca liniowo, po obliczeniu współczynnika nachylenia możemy określić napięcie jakie mieliśmy na wejściu. Próbkowanie miałoby odbywać się co 1 sekundę około. Może być przetwornik ADC tylko chciałem coś sam skonstruować 😉

[MirekCz]

No tylko taki problem, jak zrobisz kolejny pomiar jak tam ci stale rośnie i rośnie napięcie? 🙂

Jak masz mikrokontroler z ADC to po prostu wrzuć sygnał prosto na ADC (zakładając, że mieści się w odpowiednim przedziale - patrz opis procesora).

Jak jest za mały (b.niskie napięcie) to użyj wzmacniacza żeby go zwiększyć.

Dodatkowo jak to jest dosyć stały sygnał w czasie to możesz wykonać wielokrotny pomiar i uśrednić wyniki - zwiększy to dokładność pomiarów (zakładając, że szumy są rozłożone w przybliżeniu wg. krzywej gaussa)

[Zuk]

Miernik o jakim pisze Mateusz to miernik całkujący.

Takie rozwiązania istnieją, są to elektroniczne mierniki napięć stałych.

Opiszę krótko miernik z całkowaniem podwójnym.

W pierwszej części pomiaru napięcie stałe jest podawane na układ całkujący,
jest mierzony czas, po którym napięcie osiągnie konkretną wartość (zaczynając od wartości 0) lub przez określony czas osiąga jakąś wartość końcową napięcia (w tym przypadku wartość ta nie musi być znana),
wtedy miernik przełancza się i mierzy znane napięcie odniesienia (o odwrotnej polaryzacji)

w tej fazie pomiaru scałkowane napięcie spada od wartości początkowej do zera.

Stosunek napięć mierzonego do odniesienia jest wyznaczany jako stosunek czasów

narastania i opadania.

Sam dobry przetwornik ADC powinien mieć w sobie układ pamiętający (podtrzymujący) napięcie, jest to realizowane za pomocą układu kluczującego i pamiętającego (zazwyczaj kondensator)

W czasie próbkowania (akwizycji) kondensator jest ładowany do napięcia mierzonego,
następnie przełancza się na czas kwantowania, w tym stanie pracy napięcie wejściowe jest odcięte od kondensatora, a zadaniem kondensatora jest utrzymać mierzone napięcie przez czas potrzebny do jego skwantowania.

Natomiast rozwiązanie zaproponowane przez Mateusza jest mało efektywne, po co zmieniać napięcie stałe na narastające i mierzyć ADC napięcie zmienne w czasie jak można mierzyć stałe - mniej błędów. Poza tym każdy pomiar cyfrowy wprowadza opóźnienia. I chyba najważniejsze - przy pomiarze stałego napięcia jego całka liniowo poleci do nieskończoniści - teoria, w praktyce osiągnie ona wartość zbliżoną do napięcia zasilania wzmacniacza i wzmacniacz się nasyci, trzeba kiedyś rozładować ten układ całkujący bo po osiągnięciu napięcia ok +Ucc - 0,7 dalej już nie pójdzie w górę.

Generalnie zgadzam się z rozwiązaniem zaproponowanym przez MirkaCz ❗