Arduino नैनो: एक एनालॉग इनपुट के साथ छोटे वोल्टेज को मापना

Question

मुझे एक Arduino नैनो पर 10-बिट एडीसी के साथ 0v से 40mV को यथासंभव सटीक रूप से मापने की आवश्यकता है । मुझे केवल प्रति सेकंड लगभग एक नमूना की आवश्यकता है।

मैं जमीन के ऊपर 40mV पर आरईएफ पिन रखने की योजना बनाता हूं, सब कुछ ठीक से ढालता हूं, हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर में कम-पास फिल्टर का उपयोग करता हूं और ठीक से स्मूथ पावर सप्लाई का उपयोग करता हूं।

• मुझे किस प्रकार की सटीकता की संभावना है?

• सटीकता को बेहतर बनाने के लिए मैं और क्या कर सकता था?

Comments

उपलब्ध बैंड गैप संदर्भ वोल्टेज के लिए अपने नियंत्रक की डेटशीट की जांच करें। फिर एक एम्पलीफायर डिज़ाइन करें जो उस सिग्नल वोल्टेज के तहत अधिकतम सिग्नल को थोड़ा बढ़ाता है।

— जिप्पी

Answer 1

मेरे मुकाबले नैनो के एडीसी पर बेहतर विशेषज्ञ हैं लेकिन मुझे यकीन है कि इसमें कुछ समस्याएं होंगी, इसलिए मैं एक एम्पलीफायर का सुझाव दूंगा। मैं 5V (या जो कुछ भी नैनो का उपयोग करता है) और 0V से एक ऑप-एम्प चलाने की सलाह दूंगा। सेशन-एम्पी को इनपुट और आउटपुट पर रेल-टू-रेल क्षमताओं की आवश्यकता होगी और लाभ के साथ गैर-इनवर्टिंग मोड में कॉन्फ़िगर किया जाएगा जो नैनो पर 40mV को पूर्ण-पैमाने पर परिवर्तित करता है।

अगर पूरा पैमाना (कहें) 3V है, तो आपको 3 / 0.04 = 75 का लाभ होगा। इसका मतलब है कि R2 / R1 = 74 (75 माइनस 1)।

R1 के 100 ओम होने पर खुशी होगी और इसलिए R2 7400 ओम होगा (560k के साथ समानांतर में 7k5 7k401 देता है, जो उम्मीद है कि पर्याप्त रूप से पास होगा। op-amp केवल धीमी गति से चलाने के लिए आवश्यक है, जिसमें कोई प्रश्न नहीं है और कई हैं। ऐसे उपकरण जो सूट करेंगे। उत्तर देते समय आग पकड़ लें और उत्तर दें ...

AD8538 उपयुक्त लग रहा है और इसलिए AD8628 करता है लेकिन वहाँ शायद रहे हैं और अधिक है कि आसानी से बिल को फिट कई

Comments

पूर्ण पैमाने पर Vcc है, लेकिन AREF पिन पर एक संदर्भ वोल्टेज प्रदान करने से आवश्यकतानुसार कम पूर्ण पैमाने पर संदर्भ मिल सकता है। हालांकि, प्रवर्धन अभी भी वांछनीय है, क्योंकि 1.0 वोल्ट से नीचे के क्षेत्र AFAIC (कोई दस्तावेजी सबूत नहीं है, बस कुछ समस्याओं का सामना करना पड़ा है) काम नहीं करता है।

— अनिंदो घोष

अधिक सामान्य E12 प्रतिरोधक क्यों नहीं? सटीक अनुपात बहुत महत्वपूर्ण नहीं है, जब तक आप इसकी क्षतिपूर्ति करना जानते हैं। उदाहरण के लिए। 12k 70 150 = 80 या 33k ≈ 470 Of 70. बेशक यह 3V आउटपुट वोल्टेज के लिए मामला है, जो शायद इष्टतम नहीं है।

— जिप्पी

@ जिप्पी मैं पूरी तरह सहमत हूं लेकिन मेरा जवाब "समानांतर में प्रतिरोधों को कैसे रखा जाए" बताता है और मुझे यकीन नहीं था कि ओपी को यह पता था। उसे मुफ्त में अतिरिक्त उत्तर मिला !!

— एंडी उर्फ

+1 सेशन amp सुझाव के लिए, AD8538 एक निजी पसंदीदा है, खासकर SOT23 पैकेज में - कोई अर्थहीन पिन नहीं, उत्कृष्ट थर्मल व्यवहार।

— अनिंदो घोष

@AnindoGhosh - 20 महीने ATMega328 डेटाशीट अपने 650 पृष्ठों में कहीं भी यह नहीं कहती है कि मानों की सीमा क्या मान्य है, जो कि कई ग्राफ़ों के लिए लागू होते हैं, जहां यह उल्लेख किया गया है कि 1.8V की निम्न सीमा है :-( Vcc हो सकता है> = = 1.8। V और AVcc Vcc-0.3V हो सकता है, इसलिए कम 1.5V कानूनी है। आंतरिक 1.1V बैंडगैप संदर्भ का उपयोग करने से कम अधिकतम ADC वोल्टेज मिलता है। निचला बाहरी V_ARef MAY कानूनी हो सकता है, लेकिन यह निश्चित नहीं है।

— रसेल

Answer 2

मैंने मूल रूप से इसे एक उत्तर के रूप में जोड़ने की योजना नहीं बनाई थी, लेकिन यह महत्वपूर्ण है कि इसे टिप्पणियों में कहीं डूबने दें।

अपने माइक्रोकंट्रोलर की डेटशीट का सहारा लेना सबसे बड़ी बात है। और अगर मैं Armeino नैनो के बारे में सही हूं जिसमें ATmega 168 है, तो यहां डेटाशीट है । विद्युत विशेषताएँ एक ऐसा खंड है जिसके बारे में आपको पहले से जानना और जाँचना है।

मुद्दा यह है: न्यूनतम संदर्भ वोल्टेज 1.0V है - आप इसे पेज 311 पर देख सकते हैं। आपको कम से कम 25 के कारक द्वारा अपना संकेत कम से कम वोल्टेज संदर्भ के लिए उचित सटीकता प्राप्त करने के लिए अपने सिग्नल को बढ़ाना होगा।

अब मुझे पता है कि तत्वों का सबसे अच्छा विकल्प (हालांकि मैं मुश्किल से इस विषय को जानता हूं) को कम शोर परिचालन एम्पलीफायर की आवश्यकता होगी, @Andyaka जैसे रेल-टू-रेल के रूप में संचालित करने में सक्षम, अधिमानतः आपकी आपूर्ति वोल्टेज पर चल रहा है। तब मुझे लगता है कि वोल्टेज संदर्भ का सबसे अच्छा विकल्प आंतरिक एक है। भले ही वे उपकरणों के बीच भिन्न हो सकते हैं, मुझे लगता है कि स्थिरता सबसे उचित होनी चाहिए। इसके अलावा, प्रतिरोधों की आपकी पसंद को उच्च के बजाय कम प्रतिरोधों में झूठ बोलना चाहिए, क्योंकि वे अधिक शोर प्रतिरोधी हैं। वे समय और तापमान में परिवर्तन के बारे में स्थिरता के बारे में मत भूलना!

एम्पलीफायरों का सबसे अच्छा विन्यास अलग-अलग हो सकता है - गैर-परिवर्तित एम्पलीफायर के साथ शुरू करना अच्छा हो सकता है, लेकिन यह उच्च इनपुट प्रतिबाधा आपके संकेत के साथ अच्छी तरह से काम नहीं कर सकती है (हालांकि यह ठीक होना चाहिए)।

Comments

एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा संकेत के साथ अच्छी तरह से काम क्यों नहीं करेगा ? इनपुट मोड में Arduino GPIOs सभी उच्च इनपुट प्रतिबाधा हैं, वैसे, अधिकांश एडीसी भी।

— अनिंदो घोष

@AnindoGhosh यदि संकेत स्रोत को मापने के लिए लोड किया जाना है और यह ठीक से नहीं किया गया है। मैं ओपी के सिग्नल की प्रकृति के बारे में कुछ नहीं बता सकता। मुझे लगता है कि मेरी पोस्ट में सुझाव एम्पलीफायर पर बहुत कठोर था - यह शायद नहीं होना चाहिए, लेकिन उच्च इनपुट प्रतिबाधा एक ऐसी चीज है जो मुझे लगता है कि इसके बारे में पता होना बेहतर है।

— TNW

मेरा मानना ​​है कि सिग्नल स्रोत को लोड करना यदि एक प्रसिद्ध विज्ञान है, और समान रूप से, डिजाइनर आमतौर पर एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा और कम आउटपुट प्रतिबाधा के लिए प्रयास करते हैं। अत: उस अयोग्य कथन पर मेरी नाराजगी।

— अनंदो घोष

@AnindoGhosh मुझे लगता है कि यह मान लेना बेहतर हो सकता है कि वह व्यक्ति अधिक से कम जानता है (विशेषकर 40mV रेफरी ने मुझे संदिग्ध बना दिया है)। मैं यह बताना चाहता था कि इनवर्टिंग और नॉनवॉइंटिंग एम्पलीफायर के बीच का विकल्प केवल इस बात पर निर्भर नहीं है कि हम ध्रुवीयता को बदलने की अनुमति दे सकते हैं या नहीं।

— TNW

Answer 3

आपको अधिकतम सटीकता के लिए एक एम्पलीफायर का उपयोग करना चाहिए।

Comments

धन्यवाद - लेकिन क्यों? क्या अतिरिक्त चरणों से शोर और अशुद्धि बढ़ेगी? एम्पलीफायर सर्किट किस तरह का सबसे अच्छा परिणाम देगा?

— CL22

मुझे लगता है कि noninverting विन्यास में कम शोर परिचालन एम्पलीफायर कर सकता है, जब तक आप वोल्टेज लाभ को बनाए रखने के लिए स्थिर प्रतिरोधों का उपयोग करते हैं।

— TNW

किसी ऐसे व्यक्ति के लिए जो जानकारी की आपूर्ति नहीं करने के लिए अन्य उपयोगकर्ताओं को फटकार लगाता है, यह निश्चित रूप से एक मुश्किल जवाब है। क्या आप कुछ योजनाबद्ध या अतिरिक्त विवरण जोड़ सकते हैं?

— क्रिस लाप्लांट