Операционный усилитель LM358 подходит ли?

[El-Eng]

Спасибо за схему

Не за что.

А есть какой-то вариант поднять выходное до 5В? Может с другим более-менее доступным ОУ?

Как уже говорилось, нужно использовать ОУ Rail-To-Rail по выходу. МСР601 и есть такой ОУ, более-менее доступный и недорогой. (На схеме указана цоколевка для корпуса SOT23-5).

И почему нельзя взять маломощный преобразователь напряжения и подключить его между питанием ардуино и ОУ и получить желаемые 6,5?

Можно. Только это будет более сложное, а главное, ненужное решение. Вовсе необязательно использовать весь диапазон АЦП. Потеря его части (меньше половины) это цена, которую вполне можно заплатить за простоту схемы. Лучше подумайте, что дальше вы собираетесь делать с сигналом? Сигнал на входе Arduino будет сложным переменным сигналом с полосой примерно до 10КГц. Чтобы его правильно оцифровать, АЦП Arduino должен выбирать его с частотой выше 20КГц, да и то при условии, что после усилителя установлен ФНЧ с частотой среза 10КГц (anti-aliasing). А еще его нужно обработать в реальном времени и т.д.

[FlyAway]

А можно ведь подключить просто дополнительное питание в виде стандартного 9-ти вольтового блока питания и не морочить себе и вам голову?)

[El-Eng]

Конечно можно, только зачем? Мне непонятно ваше стремление добиться именно 5В на выходе. Вам 100% хватит того, что выдаст LM358, не говоря о MCP601. Кстати, при питании ОУ напряжением выше, чем напряжение питания Arduino, появляется опасность выхода из строя Arduino из-за подачи на его аналоговый вход от ОУ излишне высокого напряжения. Нужно принимать меры против этого.

[FlyAway]

Так ардуино же выдерживает от 7 до 12

[El-Eng]

7-12В - рекомендованное напряжение внешнего источника питания. Напряжение на любом выводе микросхемы контроллера не должно выходить за уровни питания более чем на 0.3В, для питания 5В, допустимый входной диапазон, соответственно, -0.3 ... 5.3В.

[FlyAway]

Я вас понял, действительно остановлюсь на 3,5 В. Использовать ту схему что вы описывали выше? и какие резисторы брать что-бы на выходе было 3,5 , а не 1,5?

[El-Eng]

Меняя коэффициент деления делителя R2-R1 (например, сопротивление R1) вы можете установить любое допустимое напряжение покоя на выходе. Но имейте ввиду, что сигнал на входе у вас переменный, он меняется относительно нуля и в плюс, и в минус. Чтобы захватить его полностью при помощи однополярного АЦП, вам нужно, чтобы ноль был посередине шкалы. Если вас устроит только положительная часть сигнала, то вы можете упростить схему, убрав из нее R1, R2 и C2, подключив освободившийся вывод R3 к земле.

[FlyAway]

В данной схеме работает эта формула? K=1+(R2/R1). Какие б резисторы не брал, больше 1,5 В не могу получить.

[Igor3]

Но имейте ввиду, что сигнал на входе у вас переменный, он меняется относительно нуля и в плюс, и в минус. Чтобы захватить его полностью при помощи однополярного АЦП, вам нужно, чтобы ноль был посередине шкалы.

Либо получать знак и “АЦП-овать” модуль преобразуемого сигнала . Очень модное решение во времена борьбы за каждый бит .

[El-Eng]

В данной схеме работает эта формула? K=1+(R2/R1).

Естественно, работает. Но это - усилитель переменного напряжения. Коэффициент усиления переменного напряжения определяется по формуле: K=1+R4/R5. Усиление постоянного напряжения в этой схеме = 1, а величина этого постоянного напряжения равна напряжению на выходе делителя R2-R1: U=5*R1/(R1+R2). Поэтому, меняя коэффициент деления делителя, вы будете менять постоянное смещение на выходе, не меняя усиления, а меняя отношение R4/R5, вы будете менять усиление, не меняя смещения.

Либо получать знак и “АЦП-овать” модуль преобразуемого сигнала.

Подозреваю, что что-то вроде этого ТС и нужно. Скорее всего, и знак не нужен, а нужно поймать момент максимальной амплитуды сигнала с датчика, свидетельствующий о детонации. Для этого нужно установить постоянное смещение на входе равным нулю (как я говорил в предыдущем посте), тогда ОУ превратится в однополупериодный выпрямитель и достаточно между ним и контроллером поставить простейший ФНЧ в виде интегрирующей RC-цепочки.

[FlyAway]

Я собрал данную схему, убрал из нее R1, R2 и C2, и R3 к земле подключил, но выше 1,5В на выходе получить не могу

[El-Eng]

Если вы смотрите выходное напряжение вольтметром постоянного напряжения, то больше примерно 1.5В вы и не увидите. Максимальное значение выходного сигнала не превышает 3.5В, в пределе это будет меандр, а среднее значение меандра, меняющегося от 0 до 3.5В будет 3.5/2 = 1.75В.
Но в этой схеме есть одна засада, которую я сразу не заметил. При работе без смещения, конденсатор С4 будет заряжаться выпрямленным выходным напряжением, что приведет к смещению рабочей точки и неправильной работе схемы. Этот конденсатор нужно просто закоротить, тогда все будет нормально, правда, на выходе появится дополнительное смещение величиной примерно 2мВ*Кu. Чтобы от него избавиться, нужно поставить два каскада - один обычный усилитель со смещением и усилением, а другой - выпрямитель по инвертирующей схеме без смещения. LM358 как раз является сдвоенным ОУ.
Вот как-то так:

Det.png

(5.97 КБ) 7138 скачиваний

[FlyAway]

Спасибо) Тоесть закоротить? он же вообще работать не будет тогда, убрать его просто? И если мне нужна только положительная часть сигнала я просто убираю из этой схемы все те же R1, R2, C2?

[El-Eng]

То есть закоротить? он же вообще работать не будет тогда, убрать его просто?

Ну да.

И если мне нужна только положительная часть сигнала я просто убираю из этой схемы все те же R1, R2, C2?

Да. Только будут некоторые ограничения. Пиковое отрицательное значение сигнала на входе не должно быть ниже -0.3В, а сигнал на выходе может быть смещен относительно нуля (при усилении 100) примерно на 200мВ (либо схема не будет реагировать на сигнал, меньший 2мВ).

[FlyAway]

Собрал я схему ( ту что первая, с одним каскадом) и подключил к ардуино. В результате когда дотрагиваюсь до датчика оцифрованное значение то 772 то 1 и так постоянно. Если убираю С4 из схемы, то валят помехи и мусор в тех же диапазонах, кстати, даже без датчика подключенного.

[FlyAway]

Похоже дело в программе, так как напряжение на вольтметре импульсном на переменке все-таки колебляться от 0 до 3,5 на выходе.

[El-Eng]

Если убираю С4 из схемы, то валят помехи и мусор в тех же диапазонах, кстати, даже без датчика подключенного.

Это могут быть наводки. Ваш усилитель имеет высокую чувствительность и высокое входное сопротивление. Надеюсь, вы соединили датчик со входом экранированным проводом.

[fedyasolder]

Конденсаторы электролитические в питании есть в непосредственной близости к ОУ?

[FlyAway]

Нет, не имеются.. А какие номиналы нужны и где?Попробовал подключить экранированным проводом, экран соеденил с землей со стороны устройтсва (ведь так надо?) и все так же то значение 0 то ~700 резко, хотя на вольтметре плавно более-менее напряжение менялось. И провод 2 метра у меня экранированный, далеко от ОУ, да? хотя в планах было именно столько, так как датчик на двигатель цепляется. И еще я видел между экраном и землей подключают конденсатор, обязательно ли это?

[FlyAway]

Это у меня что-то в схеме. Отсоединил датчик, дотрагиваюсь до входа пальцем и получаю эти ~770 значения. Также решил подключить провод от наушников, подключенный к телефону с включенной музыкой, для получения другого переменного сигнала, та же помеха.