Convertitore PRESSIONE-TENSIONE

Convertitore
PRESSIONE / TENSIONE
+12V
1
R1
2.2K
RC07
2
1
2
JP1
2
VCC
GND
+12V
-12V
3
2
1
3 1
U1
LM336/5
3SIL100
R2
5K
VRES-1
C1
0.1uF
CH300/100/200
+12V
1
R3
3.9K
RC07
C2
1
2
JP2
JUMP2
3SIL100
1
2
3.65 Volt
(900 mB)
2
0.1uF
CH300/100/200
7
3
VCC
2
R4
5K
VRES-1
3
1
2
1
C4
0.01uF
CH300/100/200
1
2
R6
750
1 RC07
8
3
U2
INA128P
8dil300
6
OUT
G2
1
JP3
( 900 mB - 1155 mB )
( 0 - 5 Volt )
1
2
OUT
MM-2
IN+
C5
-V
REF
5
OUT
1
1 G1
4
3
R5
10K
RC07
VCC
U3
MPX4115A
6SIL100
+V
IN-
2
1
2
C3
1uf
CV225/100
1
VCC
2
GND
3
4 +12V
-12V
ALIMENTAZIONE
MM-4
2
2
2
GND
NC
NC
NC
G = 1 +
-12V
50000
R4 + R5
1
2
4
5
6
C6
0.33uF
CH400/150/200
0.1uF
CH300/100/200
Vout=G*(V3-V2)
Title
MISURATORE PRESSIONE ATMOSFERICA
Size
A
Date:
Document Number
ITI OMAR NOVARA
Friday , September 19, 2008
Rev
00
Sheet
1
of
1
Il trasduttore di pressione è un circuito in grado di rilevare la pressione atmosferica e di convertirla
in un segnale elettrico analogico. Il segnale generato dal trasduttore di pressione viene convertito in
digitale attraverso l’uso di un convertitore analogico/digitale (ADC). E’ quindi necessario contenere
l’ampiezza del segnale elettrico analogico nell’intervallo compreso tra 0V e 5V e per fare ciò
bisogna agire sulle resistenze (R4 e R5) che regolano il guadagno dell’amplificatore differenziale
INA128P. Il circuito è stato progettato per poter misurare valori di pressione atmosferica compresi
tra 900mB e 1155mB a cui devono corrispondere in uscita dall’amplificatore differenziale
rispettivamente 0V e 5V. Osservando la caratteristica di trasferimento del sensore si nota che a
900mB di pressione atmosferica corrisponde una tensione pari a 3,65V, mentre a 1155mB si ha una
tensione pari a 4,82V (tali valori sono stati calcolati sia per via grafica sia analitica*2). E’ necessario
quindi agire sul partitore resistivo (R2 e R3) in modo da regolare questo “offset esterno” ottenendo
una tensione nulla all’uscita dell’INA128P quando si hanno 900mB di pressione atmosferica in
quanto:
VO= G (V3 – V2)
dove: V3: tensione sul pin 3; Vout: tensione di uscita;
a 900mB :
V3 = 3,65V
VOUT = 0V
V2: tensione sul pin 2; G: amplificazione;
Per verificare quest’ultima equazione è necessario che sia V3 = V2 alla pressione atmosferica di
900mB. Bisogna quindi fissare la tensione sul pin 3 dell’amplificatore differenziale a 3,65V con la
modalità sopra indicata.
Come per il precedente trasduttore, anche in questo caso è necessario eseguire delle operazioni
preliminari di taratura, come:
Valutazione dell’offset interno dell’amplificatore differenziale si articola nelle seguenti fasi:
o Inserimento del jumper JP1 tra i pin 2-3;
o Inserimento di un voltmetro di precisione all’uscita dell’INA128P e lettura della
Vout;
Regolazione del valore della tensione sul pin 3 dell’amplificatore differenziale: si articola
nelle seguenti due fasi:
o Inserimento di un voltmetro su detto pin;
o Regolazione del trimmer R2 fino ad ottenere sul display del voltmetro una tensione
pari a 3,65V.
Definizione del guadagno*3: si articola nelle seguenti tre fasi:
o Simulazione del rilevamento di una pressione atmosferica pari a 1155mB;
o Inserimento di un voltmetro di precisione all’uscita dell’INA128P;
o Regolazione del trimmer R4 fino ad ottenere sul display del voltmetro una tensione
pari a 5V.
∗ 2. Determinazione analitica delle tensioni corrispondenti a 900mB e a 1155mB.
150mB ⇒ 0,2V
900mB⇒ Vi
1155mB⇒ Vs
1150mB⇒ 4,8V
AB:AC = DB:EC
(900-150):(1150-150) = (Vi-0,2):(4,8-0,2)
750 : 1000 = (Vi-0,2) : 4,6
Vi=
+ 0,2 = 3,65V
Per il calcolo di Vs si segue lo stesso
procedimento, ottenendo la seguente
proporzione:
(1155-150):(1150-150) = (Vs-0,2):(4,8-0,2)
1005 : 1000 = (Vs - 0,2) : 4,6
Vs=
+ 0,2 = 4,82V
∗ 3. Calcolo del valore delle resistenze del guadagno dell’amplificatore differenziale.
Utilizzando la formula VO= G (V3 – V2), si ottiene che:
G=
V0
V3 − V2
Per Vo= 5V, si ha V3 = Vs = 4,82V e V3 = Vi = 3,65V risulta che:
5V
G=
= 4,27
4,82V − 3,65V
Utilizzando la formula pratica: G = 1 +
si ricava che R 4 + R5 =
50000
G −1
50000
R4 + R5
R4+R5=
50000
= 15290Ω
3,27