如何读取产生相对较高电压的模拟设备?


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我最近发现了一种在刺激下发出±90V(AC)的传感器。我将如何从arduino读取此信息?

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我认为没有太多选择。:)我正在看的是压电振动传感器

电流很小,但是90V听起来很多(而且我是电子产品的新手,所以我真的不明白高电压/低电流在损坏材料方面意味着什么)。

如果只是90V DC,那么我会得到分压器的想法,但是反转极性听起来可能是一件坏事。也许分压器+一个或两个二极管(或一个整流器)可以工作?

Answers:


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压电振动传感器产生高电压,但电流非常低。此外,您通常只想感知一些东西-振动水平,频率,幅度,冲击等。

因此,界面将在很大程度上取决于您要感知的内容。假设您只想了解以下一项或多项内容,那么下面建议的界面将起作用。

  • 振动事件,例如冲击或突然的G力
  • 振动等级

通用接口是将信号推入二极管,然后将电阻推入接地的电容器。与电容器并联的是一个钳位二极管,它将电压尖峰限制在一个更合理的电压(例如5V)上。

现在,每次出现尖峰时,电容器都会充电一点。如果持续振动,充电会更快。只要振动超过电容器的自放电率,它将最终达到钳位二极管的水平。

感测电容器上的电压,您将了解传入的信号。

如果将电阻器与电容器并联,则可以定义电容器放电的速度。较小的电阻会很快放电,您可以计算压电击中或掉落的频率。较大的电阻器将使电荷积聚,因此您不会看到单独的事件,而是获得具有较高振动的较高电压,具有较小振动的较低电压以及没有振动的电压。

如果您需要的信息比这种简单的技术还多,那么您将需要使用信号变压器将信号降低到5V范围,并使用精密运算放大器和ADC。


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如果此传感器连接到线电压,则不会使用任何不提供隔离的电路将其连接到Arduino。

一种安全的测量电压的方法是使用降压变压器。这提供了隔离并降低了电压。您可以使用整流器将交流电转换为直流电。您需要检查传感器上的变压器负载。

分压电阻和隔离放大器也可以工作。

Poptronics在2002年4月发表了一篇文章,名为“构建这种家用电器的电能表/电能表”。该文章记录了如何安全地测量线电压(使用降压变压器)以及如何使用电流互感器安全地测量线电流。


您碰巧有这篇文章的副本吗?我在这里找到了一个副本[1],但是没有图。该项目的灵感来自AN-265 [2],这可能就足够了... [1] accessmylibrary.com/coms2/summary_0286-9127919_ITM [2] national.com/an/AN/AN-265.pdf
blalor

在我的书架上。本文基于AN-265,但AN-265电路是分立的,而Poptronics设计使用IC。Poptronics设计使用AD633乘法器获得V * I,一个LTC1062滤波器(在AD633输出上)和一个用于电流互感器的运算放大器前置放大器。
jluciani 2010年

对于这样的低电流情况,是否需要变压器(扩大了问题)?
达斯汀

我错过了提到压电元件的那句话,当我看到90V和AC时,我想到的是线路电压:(由于传感器输出的电压与线路隔离,因此建议使用简单的衰减(或缓冲器),如建议的davr。在第41页上,技术手册的42它们显示出低电压运算放大器电路直接连接到传感器在什么地方90V来自很抱歉的混乱。?。
jluciani

那完全是我的错。我还很新,知道所有细节都很重要。
达斯丁

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是仅+ 90V还是-90V?还是在-90V至+ 90V的范围内?如果是二进制+/-,则可以使用电压比较器(又称运算放大器),否则可以使用分压器(又称两个电阻器)。


我不确定。对于这种振动传感器,我认为了解“振动”与“不振动”可能很好。在sparkfun的相关产品中特别有某种运放产品,因此可能是正确的。
达斯汀

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检查MID400 8针DIP交流线路监视器逻辑输出光耦合器。该设备有一个很好的应用笔记。我用它来监视我的熔炉,该熔炉(部分)在24VAC下工作。您需要在输入端串联一个22.5k 0.5W电阻,以便在存在电压时提供高输出。如果您只需要检测是否有电压,那将为您提供二进制输出。

但是,如果您需要实际测量电压,则MID400不会真正起作用(或者,至少我不确定输出是否与电压成线性关系;如果输入电流下降得太低,它可能只是脉动) )。对于家用电源监控器,我计划使用AD737 RMS-DC转换器测量电压和电流的RMS值。您可能需要一个变压器和/或分压器才能使电压降至AD737所需的200mV输入。

或者您可以采用便宜的方法:降低电压并通过二极管将其馈入电容器和电阻器,这将为您提供与输入相关的经过半整流的平滑直流输出...


使用MID400,电阻值是否会随预期的输入电压范围而变化?
TomG 2010年

是。交流输入正在驱动LED,因此您想限制LED上的电流。您还可以设置LED上的电流来控制晶体管的饱和…
blalor

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只需使用分压器即可。您可以通过这种方式测量数千伏的电压。 http://www.rossengineeringcorp.com/hv_dividers.htm

是的,分频器也适用于交流电。:D他们只是使信号变小。您需要一个将压电耦合到您的输入的电容器,以阻止DC并将其偏置到Arduino的参考电压。

我怀疑它会不会造成任何损害,因为arduino输入已经具有钳位二极管,并且电流会非常低(piezos是高阻抗源,加上分压器提供了大阻抗),但是您始终可以在其中添加一个额外的钳位二极管保护输入。

实际上,根据您的操作,您可能希望在压电元件处安装一个高阻抗放大器,以防止其被加载或拾取干扰。您到底想做什么?

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