设计基于Arduino的自动测量系统

块号 3：带缓冲器的 ±500[mV] 范围的求和放大器

 

该模块的工作是将 {500[mV]…+500[mV]} 范围内的差分电压转换为 {0[V]…500[mV]}。

该放大器的输出函数必须为 Vout=(500[mV]+Vin)/2 *10

为了做这个转换。

我们使用了分压器和缓冲器，因此分压器的点进入运算放大器的非反相输入端。所有这些都是为了保持我们需要这个功能的 500[mV] 电压。

我们如何为差分放大器选择电阻：

输入为 V1 和 V2，V2=500[mV],V1=Vin（这是输出

从前一个块 1) 因此为了得到

放大器输出功能我们相应地选择了电阻。

RA=450[kΩ],RB=50[kΩ],R1=R2=500[kΩ]。

在我们选择所有这些电阻之后，我们会收到以下输出

功能：

Vout=(500[mV]+Vin)/2 *10

注1 ：1+RA/RB = 10，我们正在与之相乘。

注2 ：对于上一张幻灯片中提到的分压器，我们使用了如下图所示的电阻：

 

模块 4：差压整流器

 

为什么我们仍然使用整流器？：

该模块用于下一个模块（模块 5）。该模块的输出是比较器 OA 非反相输入的输入。

 

我们通过以下方式实现了上述电路：

当我们的输入信号（从块号 1 输出）大于 0 时，A1 放大器充当缓冲器。

A2放大器的两个输入端与输入信号电位相同，所以A2实际上输出的是正信号。

当信号小于0时，A1的输出等于0[V]，A2将输入信号反相。

总体结果是输入信号的绝对值。

该模块中使用的所有电阻器都等于 R=500[kΩ]。

块号 5：带继电器的Comperator OA

 

V+ 中的比较器输入是前一个模块 4 的整流差分输出电压。

在 V- 上，我们从第 3 块提到的缓冲放大器中得到 500[mV]。

我们可以从中选择两个范围：{-5[V]…+5[V]}，{-500[mV]…+500[mV]}。

如果差分电压的绝对值大于 500[mV]，继电器将输出处理此电压范围的模块 2 的输出。

如果差分电压的绝对值小于 500[mV]，继电器将输出块 3 的输出。

继电器输出（绿线）连接到 A0，橙色线连接到引脚 2。

系统流程图：

 

一些证明系统阻抗非常高的证据：

 

在上面的附件中，我们可以看到对于不同的电压范围，无论我们有什么电压，输出电流总是0[A]。

将其除以 0[A] 输出电流将导致 Rinput = (Voltage(in)[V])/(Current (in)[A])=(Voltage(in)[V})/(0[A]) = ∞

这意味着在我们被要求设计此 AMS、差分直流电压表的范围内，我们的输入阻抗实际上是无限的。

为了达到这个结果，我们使用了缓冲运算放大器（用于两个输入），众所周知，他的特征之一是他的 Rinput 等于无穷大。

注意：即使电压==0[v] 我们得到 0/0 = '未定义'，但这并不重要，因为在这种情况下无论如何都没有连接（电压或电流）。