Conversione corrente-tensione per mezzo di un operazionale
Una soluzione elegante al problema di convertire una corrente in una tensione direttamente proporzionale è quella che utilizza un operazionale. Lo schema di principio è mostrato in figura:
Il generatore di corrente Itrasd rappresenta il trasduttore. La tensione di uscita Vout è data da:
Vout = Rconv x Itrasd
Questo schema risolve i problemi della conversione effettuata con una semplice resistenza. In questo caso la presenza di un carico collegato in uscita non modifica il comportamento del trasduttore. Inoltre la tensione ai capi del trasduttore rimane costante e non dipende dalla tensione sul carico.
Consideriamo ora come esempio pratico di conversione l'utilizzo di un AD590. Supponiamo di voler produrre in uscita una tensione compresa fra 0 V e 10 V per temperature comprese fra 0 °C e 100 °C.
Come sappiamo in tale intervallo di temperature l'AD590 produce correnti comprese fra 273 µA e 373 µA. Dobbiamo dunque convertire tale intervallo di temperature nel corrispondente intervallo di tensione.
Possiamo calcolarci il valore della resistenza di conversione Rconv da usare dividendo l'intervallo di tensione in uscita per l'intervallo di corrente in ingresso, in questo modo:
Il circuito è il seguente:
Osserviamo che il collegamento del trasduttore è leggermente diverso rispetto a quanto visto nel precedente paragrafo: infatti il trasduttore non è collegato a massa, ma a -Vcc. Questo cambiamento è dovuto al fatto che l'AD590 ha bisogno di una tensione positiva ai propri capi per poter funzionare (si ricordi che sull'ingresso invertente - dell'operazionale è presente una massa virtuale).
Lo schema precedente in corrispondenza di 0 °C, cioè di Itrasd = 273 µA non fornisce in uscita 0 V ma:
Vout(0 °C) = Rconv x Itrasd = 100 kΩ x 273 µA = 27,3 V
L'operazionale sarebbe chiaramente in saturazione!
Per risolvere il problema dobbiamo compensare l'offset. Ciò può essere fatto in modo molto semplice ed elegante sottraendo una corrente costante di 273 µA alla corrente prodotta dall'AD590 (in modo che a 0 °C corrisponda una corrente zero). Ecco lo schema da usare:
La corrente Ioff è data da:
Ioff = Vcc/Roff
In pratica bisogna scegliere Roff in modo che, nel nostro caso, Ioff = 273 µA. Se per esempio Vcc = ± 15V, abbiamo:
Roff = 15/ 273 µA = 54945 Ω.
Nella pratica le resistenze Roff e Rconv di questo schema sono realizzate per mezzo di trimmer, in modo da poterne regolare finemente il valore.
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