Opinioni critiche su mio primo circuito

[apollokid]

Nel tuo circuito manca l'altro operazionale che crea la GND, in teoria non dovrebbe centrare nulla, ma è l'unica spiegazione che mi sono dato sul perchè con le resistenze da 1kΩ la sottrazione sia sballata.

La R4 dovrebbe essere ininfluente sulla attenuazione del segnale perche' l'ingresso dell'OPAmp e' a alta impedenza.

Ne sei sicuro? L'ingresso è ad alta impedenza, ma V+ e V- verranno poste allo stesso potenziale ed il partitore di tensione secondo me si sbilancerà.



Ho comunque fatto una prova con il sensore reale cercando di portarlo a fondo scala, come mi aspettavo però la tensione di uscita non superava i 3,5V ed ho perciò deciso di realizzare la versione che avevo chiamato semidefinitiva in modalità singola e non doppia (priva però come avevo detto in precedenza di qualunque condensatore).

Mi piace ricordare che questa versione ha preso spunto da alcuni dei suggerimenti che mi avete dato ed in particolare:

1) l'uso del led per ottenere una GND più bassa (anzicchè i due diodi ho usato la caduta di tensione di un led rosso che mi serve anche come spia ON/OFF)
2) l'uso di un regolatore di tensione L7805 per ottenere la 5V al posto del diodo zener

Ho quindi collegato una pompa da bicicletta al sensore da 30PSI ed ho fatto alcune prove che mi hanno portato a modificare la resistenza di feedback aumentandola di un 10% perchè l'output era leggermente inferiore all'input.
Questi sono i risultati, credo di poter dire che l'uscita copia la forma del segnale di ingresso quasi alla perfezione.

Il prossimo test sarà direttamente fatto all'interno del vano motore per verificare se i disturbi rappresentano davvero un problema o no.

Un sentito grazie a te Guido ed a Maxvarese.
Diego

P.S. ho fatto anche qualche prova usando l'alimentatore impostato ad 8V anzicchè la pila da 9V per vedere come si sarebbe comportato il circuito man mano che la pila si consumava ma non ho notato nessuna differenza. Sono addirittura sceso fino a 7V ed anche così il circuito si comportava bene pur non riuscendo più la misura ad arrivare fino a fondo scala

20210124_213010.jpg (127.66 KiB) Visto 2434 volte

test circuito con sensore di pressione.png (94.23 KiB) Visto 2434 volte

test circuito con sensore di pressione curve sovrapposte.png (75.71 KiB) Visto 2434 volte

[apollokid]

Ho scopeto perchè non faceva la sottrazione bene con le resistenza da 1kΩ, è per lo stesso motivo per cui ho dovuto aumentare leggermente la resistenza di retroazione di 10kΩ portandola a 11kΩ.
Con quella da 1kΩ bisognava aumentare un po' di più, diciamo circa 1.2 - 1.3kΩ

Alla fine quindi era solo una questione di caduta di tensione da qualche parte ed usando un segnale di ingresso con una tensione maggiore ho potuto accorgermi della linearità di questo errore che è facilmente compensabile aumentando solo di un po' il guadagno.
Alla fine c'è sempre una spiegazione logica per le cose, il preblema spesso sta solo nel trovarla.
Prevedere un trimmer di taratura del guadagno potrebbe a questo punto non essere una idea così malsana

[Guido]

Proprio non ho capito quegli oscillogrammi: c'e' scritto "intervallo di campionamento" = 3 microsecondi ma poi dice in altro posto 500 mS/div; forse per campionamento intende il numero di campioni presi in 3 microsecondi, boh...
Non e' normale che abbia necessita' di quei correttivi sulle resistenze, non sono la soluzione del problema. Ma il LM358 ha provenienza sicura ? Le resistenze sembrano all'1%, ma le hai controllate a questo punto ? prova a fare un circuito semplice di prova con alimentazione singola, trimmer per regolare il pilotaggio del'input non invertente, e diverse resistenze per regolare il guadagno per testare il LM358.

[Guido]

Siccome ci dobbiamo guadagnare lo stipendio ho provato ad aggiungere su LTSpice la simulazione dell?opAmp generatore della tensione di GND. Funziona tutto perfettamente: nella figura con 4,5 V di input 4,00 V out, poi ho provato anche con 0 V input. Ho inserito nello schema tre diodi perche' su LTSpice non sono compresi i diodi Led.
L'unico dubbio che potrei avere e' che l'OPAmp generatore della V di ground non possa essere nello stesso integrato degli altri due OPAmp. C''e' da rifletterci sopra e da fare prove.

[apollokid]

L'unico dubbio che potrei avere e' che l'OPAmp generatore della V di ground non possa essere nello stesso integrato degli altri due OPAmp. C''e' da rifletterci sopra e da fare prove.

Esatto, è quello che avevo ipotizzato, ricordi quando scrivevo:

La spiegazione che mi do è che possa dipendere dal fatto che l'ingresso invertente proviene da un operazionale che non usa come alimentazione negativa lo 0V della pila da 9V bensì la GND (NOTA: sto facendo le prove con ancora la prima versione del circuito, quello che usa lo zener da 5V e quindi la GND è a circa 4V)

Questa potrebbe anche essere la spiegazione sul fatto che servano questi punti percentuali di aumento del guadagno. Le resistenze sono all'1%, confermo e le ho anche misurate, gli LM358 provengono da aliexpress, quello che posso dire è che le varie tensioni misurate nei vari punti del circuito mi tornano.

Per la tua domanda sull'oscilloscopio, tutti i picoscope (anche il mio 2204A che è il modello più entry level di tutti) hanno una funzione molto utile che permette di effettuare delle registrazioni su lunghi periodi di tempo utilizzando frequenze di campionamento molto alte, questo grazie al fatto che a partire da una certa divisione tempo (nel mio da 200ms in su) l'oscilloscopio non trigghera più ma trasferisce tutti i dati in streaming direttamente al PC tramite il cavo USB ad alta velocità.
Nel caso dello screenshot i valori che hai letto vogliono dire che ogni divisione tempo sullo schermo è di mezzo secondo e che l'oscilloscopio ha registrato i campioni con una frequenza di 333000 al secondo, ossia un campione ogni 3 microsecondi.

[Guido]

Questa potrebbe anche essere la spiegazione sul fatto che servano questi punti percentuali di aumento del guadagno. Le resistenze sono all'1%, confermo e le ho anche misurate, gli LM358 provengono da aliexpress, quello che posso dire è che le varie tensioni misurate nei vari punti del circuito mi tornano.

Dato che utilizzi due LM358 potresti utilizzarne uno solo per generare la partizione della alimentazione.
Aliexpress non mi sembra un fornitore di componenti molto affidabile, ma dipende da caso a caso perche' Aliexpress e' come Ebay: una concentrazione di piccoli venditori ognuno per se' dove ci sono quelli seri e quelli meno seri.
Ad ogni modo non esiste che tu debba modificare il guadagno dell' OpAmp per avere il segnale che ti aspetti, li' c'e' qualcosa che non va bene.

[apollokid]

Mmmmmm....
Voglio provare a ragionarci sopra ancora e trovare un altro modo per ottenere gli 0.5V (rispetto alla GND, misurati rispetto a negativo della pila sono circa 2.1V) che mi servono per la sottrazione.
L'unica cosa è che devono essere e rimanere costanti e precisi indipendentemente all'assorbimento e dallo stato di carica della pila..

[Maxvarese]

L'unica cosa è che devono essere e rimanere costanti e precisi indipendentemente all'assorbimento e dallo stato di carica della pila..

Usa un tl431.

[apollokid]

Ho rimosso completamente l'integrato di sinistra che avevo messo per essere sicuro di stabilizzare la tensione di 0.5V generata attraverso un partitore di tensione e sono quindi entrato direttamente nell'ingresso invertente dell'operazionale sottrattore.

Bene, il circuito funziona perfettamente anche così. GRANDE!!!
La resistenza di feedback va comunque aumentata portandola da 10kΩ a 11kΩ.
Che dire, grazie a Guido per avermi spronato ad insistere nel migliorarmi ed a non fermarmi alla prima cosa che funzionava.

Così il circuito è nettamente più semplice ed è anche più compatto, cosa che a me torna estremamente utile visto che ho anche problemi di spazio.

La mia ipotesi era quindi sbagliata, ho però voluto togliermi tutte le curiosità: ho pensato che potesse allora dipendere dal fatto che la GND veniva prodotta dallo stesso integrato LM358 che si occupa di fare la sottrazione ed ho perciò provato ad usare un altro LM358 che ho collegato volante ma non è cambiato nulla.
Ho provato quindi a sostituire l'LM358 con un altro ma il risultato è rimasto lo stesso.
Ho infine provato a rimettere le resistenze da 120kΩ e con queste funziona senza nemmeno più il bisogno di compensazione.

Può essere a questo punto che quando si usano gli operazionali reali la scelta delle resistenze da utilizzare debba seguire qualche criterio? E se la risposta stesse in qualche nota riportata nel datasheet dell'LM358?

Questo comunque è il nuovo circuito funzionante. Certo che forse un condensatore di filtro in parallelo alla resistenza di feedback potrebbe anche starci...

[Guido]

Ho rimosso completamente l'integrato di sinistra che avevo messo per essere sicuro di stabilizzare la tensione di 0.5V generata attraverso un partitore di tensione e sono quindi entrato direttamente nell'ingresso invertente dell'operazionale sottrattore.

Bene, il circuito funziona perfettamente anche così. GRANDE!!!
La resistenza di feedback va comunque aumentata portandola da 10kΩ a 11kΩ.

Intendi la resistenza che nello schema LTSpice e' indicata come R1 ? Se e' cosi' ha una logica, perche' eliminando l'integrato U1 il trimmer in pratica aumenta il valore di R3, e quindi per ripristinare il guadagno al valore desiderato diventa necessario aumentare R1.