Je souhaite faire l'acquisition avec le CAN de l'ARDUINO de tensions accompagnée d'une intensité presque inexistante...
Lorsque je mesure au voltmètre cela marche, mais les résultats avec le CAN de l'ARDUINO donnent des résultats complètement erronés - à priori du fait du manque d’impédance de l'entrée du CAN de l'ARDUINO...
J'ai donc cru comprendre que pour palier ce problème, il faut passer par un ampli op qui lui semble avoir une grosse impédance d'entrée...
Est-ce bien exact?
Mes connaissances en ampli op étant pour le moment presque nulles, j'essais de me documenter en vain...
Aussi, sauriez-vous soit donner quelques conseils pratiques, soit m'orienter vers un tutoriel qui donnerait les bonnes explications de l'utilisation d'un ampli op pour l'acquisition avec un ARDUINO?
Oui tu peux te servir d'un ampli op, après le montage varie suivant tes besoins : as-tu besoin d'une amplification ? Si oui montage amplificateur ... sinon montage suiveur.
Pour un premier montage, je vais mesurer des tensions de l'ordre de 1,8V, donc pour utiliser toute la plage de mesure de l'ARDUINO, je pense qu'il est préférable que je passe par un facteur multiplicateur de l'ordre de 2,5...
Suis-je certain qu'avec un ampli op, je balaye la problématique d'impédance du CAN de l'ARDUINO?
Pour rappel, la source que je mesure génère une tension, mais à priori très très peu de courant...
Quels sont les ampli op adaptés à cette utilisation? Ou ceux qui ne le sont pas?
Il est souvent (voire toujours) recommandé de passer par une adaptation d'impédance entre la tension à mesurer et la chaîne de mesure.
Je me permet de t'aiguiller sur ce sujet : http://forum.snootlab.com/viewtopic.php?f=33&t=82
Cela ne nécessite qu'un simple AOP, et le concept est relativement simple à saisir.
Idéalement dans ton cas : montage suiveur + amplificateur. Comme souvent il y a deux AOP par CI (LM358 par ex), ça se fait très facilement. Et l'impedance de plusieurs Mohms des AOP (infini dans le cas des AOP "parfait") en font la solution idéale pour toi (voire la seule !)
Cette page Wikipedia donne une bonne vue d'ensemble des montages de base à AOP , en particulier les montategs 'suiveur' et 'amplificateur non inverseur' dont il est question içi.
Pour le choix final de l'AOP il faut tenir compte plus précisément :
-de l'alimentation choisie (mono tension ou tensions symétriques)
-de la plage de la tension issue du capteur : environ 1,8V OK mais quelle est la valeur minimale ?
(beaucoup d'AOP ne fonctionnent pas avec une tension d'entrée trop proche de la masse quand ils sont en monotension)
-du courant que peut fournir le capteur (se mesure t-il en nA , en pA ?) Le LM358 peut 'tire' 0,1µA en entrée. C'est OK pour certains capteurs, pas pour d'autres. En entrée d'un pHmetre par exemple on prendrait un AOP à courant d'entrée de 1pA !! (du genre ICL7612)
J'ajoute cette page qui fait le tour de la question mais qui du point de vue des référenes citées date un peu : http://www.sonelec-musique.com/electronique_theorie_aop.html
Référence plus récente : un TLC271 ou un TLV271 auraient sans doute toutes les caractéristiques pour l'utilisation envisagée.
J'ai acheté un LM324N et j'ai fait un montage en suiveur.
Une fois de plus, tout fonctionne parfaitement sur le voltmètre, mais le CAN de l'ARDUINO me donne des valeurs complètements erronées... La mesure analogique sur A0 passe de façon totalement aléatoire de 0 à 260, exactement comme quand je mesure sans AOP... Alors que sur le voltmètre j'ai bien une valeur constante qui ne varie pas...?
Avec le montage en suiveur, j'ai une tension seuil qui vient s'ajouter à la tension que je mesure et qui est de l'ordre de 0.6V, mais qui ne me dérangerait pas forcément... La tension maxi continue comme sans AOP à être autour de 1,5V
Je suis donc très déçu de ma première expérience avec un AOP
Qu'en pensez-vous?
PS: je mesure la tension générée par un flux lumineux aux bornes d'une LED...
Merci, je vais donc m'orienter vers cette solution qui est peut être bien la plus intéressante...
Néanmoins, pour ma compréhension, pourquoi n'est-il pas possible de mesurer avec le CAN cette tension sortant de l'AOP???
Précédemment on me disait que la led générait un courant trop faible... Maintenant que j'ai l'AOP monté en suiveur, pourquoi la tension n'est-elle toujours pas mesurable avec le CAN alors qu'il n'y a aucun problème avec le voltmètre???
PS: je mesure la tension générée par un flux lumineux aux bornes d'une LED...
Tu dis ça maintenant !!
Pas besoin d'AOP sauf pour un fonctionnement à faible éclairement. Je viens de tester rapidement avant de répondre.
Au soleil , avec une led à boitier non diffusant connectée directement entre A0 et 0V j'ai 1,44V (photo)
-> valeur constante lue dans le terminal = 400 (sketch AnalogInOutSerial)
A faible éclairement la Led ayant une sensibilité très petite le courant qui en sort est noyé dans le bruit d'où des valeurs aléatoires. L'entrée analogique se trouve pratiquement en l'air, elle capte le 50Hz.
Pour remédier à cela mettre une résistance élevée (1 Megohm par exemple) aux bornes de la led. Au soleil la valeur lue sera plus faible (valeur constante 300 avec 1MOhm). Ainsi la led se trouvera aux bornes d'une résistance élevée mais fixée, comme avec le multimetre.
Si tu veux travailler dans des conditions de faible éclairement l'AOP peut etre utile.
Le décalage de 0,6V est totalement anormal. Un suiveur en bon état de fonctionnement ne peut donner ce résultat. Il y a peut être une erreur de câblage ou un mauvais contact.
Ojal : Le montage suiveur, comme son nom l'indique n'effectue AUCUNE amplification,
il fait seulement suivre le signal en faisant de l'adaptation d'impédance, comme expliqué dans un de mes posts précédents.
De plus, comme expliqué dans le lien que j'ai posté, il est préférable de mesurer la fréquence de charge/décharge de la LED pour évaluer la luminosité que de faire juste une mesure de tension, qui ne sera pas moyennée si elle est ponctuelle. (un signal carré mesuré au multimètre en mode DC donnera sa valeur moyenne par contre).
je mesure la tension générée par un flux lumineux aux bornes d'une LED
Utiliser une diode, prévue pour émettre, en organe récepteur ne me parrait pas le plus astucieux même si tous les composants électroniques sont sensibles à la lumière.
Donc tu utilise ta Led en photo diode de réception.
Ta diode est maintenant devenue en générateur de courant, en aucun cas ce n'est un générateur de tension ce point est important.
Si tu veux utiliser le montage d'Al1fch il faut mesurer la tension aux bornes de la résistance et surtout pas aux bornes de la diode.
La caractéristique d'une photodiode est son gain qui s'exprime en A/W. Watts lumineux car la lumière n'est mesurable qu'en puissance.
Avec un générateur de courant la solution la plus simple est l'ampli transimpédance.
C'est la solution universellement utilisée dans les liaisons à fibre optique. Tu fais une recherche sur google tu trouveras des centaines d'articles et de schémas sur le sujet.
Un pris au hasard : http://www.ecircuitcenter.com/circuits/opitov/opitov.htm tu as même le fichier pour faire une simulation SPICE.
L'ampli est dit transimpédance car son entrée est commandée en courant et il délivre une tension en sortie.
Le gain Sortie/Entrée est donc équivalent à V/I, c'est bien une impédance. On parle de gain de 5000 Ohms par exemple.
Un point qui va te surprendre c'est que l'impédance d'entrée d'un ampli transimpédance idéal est NULLE oui 0 ohms.
Dans ton application n'importe quel ampli opérationnel convient. Du temps ou j'étais en activité je réalisais les asservissement de puissance d'émission des lasers avec une photodiode couplée à un LM358.
Pour la détermination de la résistance de rebouclage, comme ta led n'est pas caractérisée en diode de réception il faudra procéder par tatonnement.
Tout à fait d'accord avec 68tjs : la led en photodiode fonctionne en générateur de courant d'où la nécessité d'introduire d'une manière ou d'une autre une vraie résistance pour faire jouer la loi d'Ohm U= R.I
Dans le cas du multimetre la résistance est physiquement présente.
L'entrée du convertisseur AN par contre ne se comporte pas comme une simple résistance.
En mettant 1 MOhm ou moins entre A0 et 0V on fixe cela. La led pourra débiter son courant qui produira une tension proportionnelle. Le lien suivant montre l'influence de la résistance.
68tjs, ce schéma de convertisseur courant-tension ne nécessite-t-il pas un AOP à alimentation symétrique ?
Si Ojal cable son LM324 de cette manière je crains que la sortie soit toujours en 'butée' à la masse à défaut de pouvoir aller dans le négatif. V0 = - RF * Is sur ton schéma donné en lien.
Le lien que j'ai fourni, un peu rapidement je le confesse n'est pas le plus parlant il est vrai.
Celui ci est plus approprié : http://www.eetimes.com/design/analog-design/4009969/Understand-and-apply-the-transimpedance-amplifier-Part-1-of-2- http://www.eetimes.com/design/analog-design/4009970/Understand-and-apply-the-transimpedance-amplifier-Part-2-of-2-
C'est vrai que dans les ampli optiques je disposais de +/-5V (mon brave monsieur le temps passe et la mémoire avec) et qu'en transmission les TZ que j'utilisais avaient l'accès - à environ +1,5V -> la remarque est juducieuse.
A priori
Rien n'empèche de décaler l'accès + de la masse, par exemple 2V avec un pont diviseur et comme il y a 4 ampli op dans un lm324 intercaler un suiveur de tension entre le pont et l'entrée + du transimpédance, l'ampli op cherchera toujours faire ( V+ - V-)=0, la diode ne verra plus que 3V en inverse au lieu de 5 ce qui n'est pas grave en lumière continue, ça marche même sans polariser mais c'est moins bon.
@ Ojal tu ne nous a pas vraiment défini ton besoin, le conseil que je te donne c'est de commencer par le schéma le plus simple c'est à dire celui proposé par al1fch et s'il ne te convient pas de passer à ma proposition qui est quand même moins simple à mettre en oeuvre.
Autre point.
Le titre du fil ne parait pas approprié, le débat à montré qu'il ne s'agit pas de choisir un ampli en interface à un convertisseur analogique digital mais d'utiliser une led en photodiode. Ca n'a l'air de rien mais moi le premier je fait des recherches dans les archives du forum sur des mots clé, je n'en dis pas plus tu as compris la suite.
Un petit edit du titre serait sympa.
Merci à tous pour vos réponses très détaillées
J'avais initié le sujet avec le titre "Conseils pour utilisation ampli op avant CAN" car je pensais vraiment être en présence d'une source de tension et que mon seul problème était un problème d’impédance...
La méthode de mesure du temps de déchargement me semblait initialement compliquée par rapport à une simple mesure de tension... Pourtant c'est peut être bien la méthode qui va donner satisfaction...
Les autres solutions sont trop 'électroniques', certainement très intéressantes, mùais j'ai beaucoup plus de mal à les comprendre
Je vais donc essayer de faire débiter la diode dans la résistance, mais de mémoire, mes essais précédents n'avaient pas été fructueux... je reviens dans la discussion dès que je trouve le temps de faire l'essai, au pire ce week end....
J'ai fait la manip d'Al1fch et ça fonctionne bien avec juste la diode raccordée à un voltmètre. Pour info la très grande majorité des voltmètres ont 10 MOhms de résistance d'entrée.
Je rappelle le montage que t'a proposé Al1fch :
Masse---|resistance-|--|---|>|-----+5Volts
| Diode en inverse
Ax
Avec ce montage le point délicat est que l'impédance d'entrée de l'arduino vient en parrallèle sur la résistance et par voie de conséquence vient la diminuer. On ne connaît pas cette impédance d'entrée, la seule chose à laquelle on peut se raccrocher c'est les valeurs min et max de la résistance de pull up interne aux entrées de 30 à 50Kohms : presque du 0-100%, c'est une précision courante dans les circuits intégrés.
A ta place j'interposerais un suiveur entre la résistance et l'entrée analogique. Je pense que si tes essais précédents n'ont pas été fructueux c'est parce que tu mesurais la tension aux bornes de la diode et non pas de la résistance.
Complément : choix de la couleur de la led :
Les diodes rouge auront une réponse en A/W supérieures aux diodes vertes ou bleues.
L'énergie d'un photon est proportionnelle à l'inverse de sa longueur d'onde (loi de Planck). Un photon rouge (600nm)sera donc moins énergétique qu'un vert(400nm), donc a puissance lumineuse équivalente il faudra plus de photons rouges que de photons verts.
Comme 1 photon = 1 électron on aura plus d'électrons avec des photons rouges, donc un courant plus fort.
Reste à connaître la répartition des couleurs mais c'est un autre sujet.
Juste un petit point sur la résistance d'entrée du convertisseur qui est élevée.
Elle n'est pas caractérisée avec précision, seule indication page 328 de la notice où l'on lit RAIN = 100 MOhm typique. Il n'y a pas içi de pull up (désactivés) , juste les courants de fuite Ih et IL ( < 1µA ) et le circuit d'échantillonneur-bloqueur.
Pour une bonne acquisition il faut charger suffisement vite le condensateur de l'échantillonneur bloqueur.
Le circuit qui 'attaque' l'entrée Analogique ne doit donc aps avoir un résistance de sortie trop élevée (< 10k Ohm)
Ok je n'avais pas vu.
Si j'ai cité la résistance de pull up ce n'étais pas pour dire qu'elle interfère, on l'active que si on veut, mais pour sensibiliser à la très grande dispersion dans les circuits intégrés. Cette dispersion n'empêche pas le fonctionnement car c'est systématiquement toutes les résistances internes qui sont à + 50% ou à -50% et le schéma est conçu en conséquence.
Par contre dans les inter-connexions cette dispersion est gênante. D'un micro à l'autre pour l'entrée analogique on peut avoir de 50 Mohms à 150 Mohms si on se réfère à la résistance de pull up, plus si on subodore que si Atmel ne précise pas c'est parce que la dispersion est encore plus grande.
Si on joue trop avec les limites des circuits le schéma qui fonctionne parfaitement chez Paul ne fonctionnera pas chez Jacques.
C'est vrai : la résistance d'entrée en analogique plutôt mal caractérisée !!
Pour les montages à photodiodes je préfère en continu le montage 'photopile' (montage 1) qui donne de bons résultats. Par contre il ne monte pas très haut en fréquence contrairement au montage 2 , moins sensible. (les deux montages ne sont pas basés sur le même mode de fonctionnement)
Pour Ojal c'est à mon avis le montage 1. la led étant utilisée en photodiode en mode photovoltaïque.
Si avec 1 MOhm la tension obtenue est inférieure à 1V il pourra passer le convertisseur AN en 'référence interne' c'est à dire 1,1V pour le Mega328.
