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