Daniele Mazzei ([email protected])
Progetto di un circuito di condizionamento del segnale
Il seguente rogetto è stato realizzato per permettere la lettura di un segnale avente una
dinamica non compresa nel solo intervallo positivo. Leggere segnali avente tenzioni negative
con i classici AD o con dei semplici microcontrollori può risultare un compito molto arduo.
Con questo circuito è possibile traslare il segnale inel range desiderato cosi da potrelo adattare
alla dinamica del nostro convertitore o del nostro microcontrollore.
Il circuito è costituito d all’u n ion e d i q u attro am p lificatori op erazion ali m on tati secon d o v arie
configurazioni; i quattro amplificatori operazionali sono contenuti in un unico integrato, il
TL084.
Il circuito di adattamento del segnale prevede al suo interno la presenza di due buffer, uno
posto in ingresso al fine di non influenzare i sensori durante la lettura. Il buffer in uscita fa sì
che il convertitore A/D della scheda di acquisizione non possa influenzare in alcun modo il
funzionamento del circuito di condizionamento del segnale.
Il cuore del circuito di adattamento del segnale è un amplificatore operazionale montato in
configurazione invertente, sul cui ingresso positivo viene inviata una tensione di riferimento
regolabile mediante un trimmer ed ottenuta mediante il collegamento di un partitore di
tensione ad un amplificatore buffer.
In questo modo, agendo sul trimmer, si trasla verso le tensioni positive il segnale in ingresso,
che andrà quindi, ad oscillare nell’in terv allo 0 - 8 Volt (prendiamo ad esmpio un segnale in
ingresso oscillante fra ± 4 Volt).
È necessario quindi ridurre la dinamica del segnale di uscita, così da farlo variare
n ell’in terv allo 0 - 5 Volt (range di lettura del nostro convertitore AD); per fare ciò il segnale in
u scita d all’am p lificatore in v erten te v iene inviato ad un trimmer montato in configurazione a
partitore di tensione All’u scita d el trim m er è p osto q u in d i il b u ffer d i u scita, che provvede alla
rep lica v erso l’estern o d el seg n ale rid otto.
E’ possibile che il segnale in ingresso possa per qualche motivo diventare, durante il
funzionamento del nostro apparato, eccessivamnete negativo, il traslatore non riuscirà quindi a
portare tutta la dinamica nell’intervallo positivo; di conseguenza in uscita dal nostro circuito
potrebbero presentarsi tenzioni negative che potrebbero dannaeggiare l’AD.
E’ necessarioro quindi l’in serimento di un diodo di protezione collegato a massa; in questo
modo eventuali segnali in uscita aventi valori inferiori a 0 V verranno cortocircuitati a massa,
con conseguente taglio del segnale a 0 Volt.
E ’ stato in oltre m on tato u n u lteriore circu ito tag liatore in alto ch e lim iti il seg n ale d i u scita a 5
Volt in caso di sovratensioni. Il tagliatore è stato realizzato mediante un regolatore di tensione a
5 Volt, il 7805, collegato ad un diodo. In questo modo ogni volta che il segnale in uscita supera i
5 Volt, il diodo entra in conduzione fissando il segnale di uscita al valore di 5 Volt imposto dal
regolatore di tensione, ed evitando quindi di danneggiare il convertitore A/D.
Segnali in ingresso ed uscita dal circuito di adattamento.
L a fig u ra p reced en te m ostra i grafici relativ i all’an d am en to d el segn ale in in gresso ed in u scita
al circuito di condizionamento. Dai primi due grafici in alto, si può notare come un segnale in
in gresso, av en te d in am ica com p resa n ell’in terv allo ±4 V olt, v en g a correttam en te rim ap p ato
n ell’in terv allo 0 - 5 Volt, mentre nei due grafici in basso è riportato l’esem p io d i u n segn ale con
d in am ica ±6 V olt, ch e v ien e tag liato in u scita d all’ap p osito circu ito lim itatore d op o essere stato
rimappato dal convertitore di segnale.
