Technická podpora

h1. 4 Channel Analog Differential Amplifier (ADAMP-4)

{{>toc}}

Modul přístrojového zesilovače určený pro precizní měření s měřicím můstkem, například [[sg|tenzometrickými mosty]] s citlivostí 1mv/V. Modul má 4 diferenční kanály s nastavitelnou měřicí citlivostí pro připojení měřicích uzlů tenzometrických mostů a 4 brány referenčního zdroje pro připojení napájení tenzometrických mostů. Výstupem je zesílený a normalizovaný analogový signál všech 4 měřených diferencí s amplitudou pohybující se v celém rozsahu 0 V až referenční napětí ADC.

h2. 1. Popis přístrojového zesilovače

!{width:600px}adamp-4_ver.1.0.x_model.png!

_Obr. 2. Model plošného spoje [[ADAMP-4_v1|ADAMP-4]] s vyznačenými funkčními bloky_

# Konektor pro připojení k počítači.

# Precizní potenciometr pro nastavení zesílení kanálů.

# Precizní potenciometr pro nastavení posunutí výstupního. signálu.

# Led diody vyvedené na svorkovnici označenou 1 pro externí ovládání

# Hřebínek, kterým se svádí stínění do jednoho bodu a spojuje jej se zemí

# Svorkovnice jednoho kanálu, pro připojení tenzometru.

# Piny pro výběr napájecího napětí, pro jednotlivé kanály.

# Svorka pro přivedení externího napětí.

Jádrem každého kanálu [[ADAMP-4_v1|ADAMP-4]] je operační zesilovač *AD620*. Tento typ operačního zesilovače má zesílení nastavitelné pomocí jednoho externího rezistoru, v našem konkrétním případě byl použit precizní potenciometr *RV1*. Výstupní zesílený signál z *AD620* vstupuje do 1. z dvojice zesilovačů *LM324*, zapojeného jako diferenční zesilovač s přednastaveným zesílením (G=1) řešící problém plovoucí analogové země zesilovače *AD620*. 2. zesilovač *LM324* je zapojen jako invertující zesilovač, na jehož neinvertujícím vstupu je připojen precizní potenciometr, kterým lze posouvat výstupní signál pro potřebu A/D převodníků a na neinvertující vstup je přiveden zesílený a ošetřený signál 1. zesilovače *LM324*.

Na obr.3 je kromě jednotlivých bloků upravujících signál i měření úbytků napájecího napětí, které zajišťují dva děliče napětí. Této vlastnosti se využije při připojení šesti vodičového tenzometru s dlouhým kabelem.

!{width:600px}adamp-4_ver.1.0.x_schema.png!

_Obr. 3. Schéma zapojení 1 kanálu [[ADAMP-4_v1|ADAMP-4]]_

h2. 2. Napájení přístrojového zesilovače a připojených snímačů

ADAMP-4 je napájeno skrz 20 pinovou IDC svorkovnici stabilizovaným napětím 3,3 V které je upraveno na napětí +5 V a –3,3 V pro napájení použitých operačních zesilovačů.

!{width:300px}adamp-4_ver.1.0.x_power.png!

_Obr. 4. 20 pinová IDC svorkovnice rozhraní DKE-ANALOG-INTERFACE pro připojení k PAC-X._

Na měnič napětí typu nábojová pumpa LM2665 je přivedeno na vstup 3,3 V. Na výstupu se odebírá 6 V. Pro potlačení zvlnění a vytvoření nekolísajícího napětí se použije LDO (low dropout stabilizátor) LM1117, do kterého vstupuje 6 V z nábojové pumpy a na výstupu je 5 V. Tímto vytvořeným napětím se napájí operační zesilovače.

!{width:250px}adamp-4_ver.1.0.x_boost.png! !{width:300px}adamp-4_ver.1.0.x_stab.png!

_Obr. 5. Doporučené zapojení obvodu LM2665 a lineárního stabilizátoru LM1117._

Pro rozkmit operačních zesilovačů do záporných hodnot je potřeba záporné napájecí napětí, které nám zajistí nábojová pumpa TPS6040, která přemění +3,3 V na -3,3 V.

!{width:300px}adamp-4_ver.1.0.x_inver.png!

_Obr. 6. Zapojení invertující nábojové pumpy TPS._

Každý kanál [[ADAMP-4_v1|ADAMP-4]] je vyveden piny, které lze pomocí jumperu spojit a tím zvolit napájecí napětí pro připojené snímače (svorka P). Pro napájecí potřeby tenzometrických můstků je přidán další lineární LDO stabilizátor LM1117, na jehož vstupu je +3,3 V a z výstupu vychází +1,2 V. Je tedy možné volit mezi:

* *3V3* = stabilizovaných 3,3 V stejnosměrného proudu 

* *1V2* = precizně stabilizovaných 1,2 V stejnosměrného proudu

* *EXT* = napětí na svorce *EXT_PWR*

h2. 3. Připojení snímačů

Pro připojení snímačů slouží měřicí svorkovnice vyobrazená v obr.2 blok 6. Pro snadnější uživatelskou orientaci bylo na plošný spoj umístěno schéma zapojení měřícího můstku. Svorky označené *P* a *G* jsou určeny pro napájení můstku. Nastavení výběru napájecího napětí je uvedeno v předchozí kapitole. Svorky označené jako *ΔU* slouží pro připojení výstupu ze snímače, jehož signál má být zesílen. Svorky *PS* a *GS* (ground sense) slouží pro měření úbytku napětí na vodiči. Tuto vlastnost mají především senzory s malým odporem, u kterých se díky vyšším procházejícím proudům projeví úbytky napětí na kabelu. Napětí jsou přes děliče vyvedena na svorkovnici *DKE-ANALOG-INTERFACE*. Svorka S slouží pro připojení stínění kabelu připojeného snímače.

* Přečtěte si celou zde uvedenou dokumentaci.

* Měřicí můstek připojte dle obrázku na plošném spoji do jedné ze 4 měřicích svorkovnic.

* Pomocí jumperů zvolte vhodné napájecí napětí měřicího můstku. *EXT* napětí, připojte ho do svorkovnice označené *EXT_PWR*, Obr. 2. blok 8.

* Podle citlivosti připojeného měřicího můstku nastvte zesílení potenciometrem *GAIN_SET* viz obr.2 blok 2 tak, aby nedocházelo k ořezávání amplitudy signálu A/D převodníkem.

* Potenciometrem *AD-MOVE* (Obr. 2. blok 3) posuňte výstupní signál pro potřeby A/D převodníku.

h2. 4. Doporučená a použitá literatura

# KUBÍN J., VŠETULA Š. _Zesilovač pro tenzometry_ ČVUT, FBMI 2019. 23 str.