PCB-Neuigkeiten - Wie konvertiert man PWM-Signal in analoges Signal?

Es gibt einen Positionssensor zur Messung der Positionsänderung. Ich verwende den Spannungsbereich des Multimeters, um das Ausgangssignal des Sensors zu messen. Das Ergebnis zeigt das analoge Signal, das heißt, die Position hat eine lineare Beziehung zum Signalausgang. Wenn ich jedoch ein Oszilloskop (PicoScope 4227) verwende, um das Ausgangssignal des Sensors zu messen, zeigt es das PWM-Signal (Pulsweitenmodulation), das heißt, der Arbeitszyklus des Ausgangs-PWM-Signals ist unterschiedlich mit verschiedenen Positionen.

Die Parameter des PWM-Signals sind: 200 Hz, niedriger Pegel ist 0V, hoher Pegel ist 18V.

Nun kann festgestellt werden, dass mein Sensor Ausgangssignal PWM Signal ist. Das PWM-Signal muss in den Controller I,O eingegeben werden, aber der Controller I,O-Port hat nicht die Funktion, PWM-Signal direkt zu erfassen.

2, Lösung:

Eine Schaltung ist entworfen, um PWM-Signal in analoges Signal umzuwandeln und dann das umgewandelte analoge Signal in den analogen I-Anschluss-O-Port des Controllers einzugeben.

3, Umrüstschaltung

1. Spannungsgesteuerter aktiver Tiefpass-Filterkreis zweiter Ordnung.

Entwerfen Sie einen Tiefenfilterkreis. Der Filterschaltplan ist:

Die Tiefpassfilter-Frequenzformel lautet: F.1 / (2 π * RC). Ich wähle r.1K, C.10uF, und die berechnete Tiefpass-Trennfrequenz ist f von 15.9hz.

Das hintere Ende der Filterschaltung ist ein Operationsverstärker, und die Vergrößerungsformel lautet: a.1.RF.R1. Ich möchte nicht, dass die Spannung verstärkt wird, also wähle ich ein.1.1. Weil R1 /.RF.2R (der Parallelwert von R1 und RF ist gleich dem Serienwert von R), der endgültige Wert: RF.220 Ω, R1.2.2k, r.1K.

2. Integrierende Schaltung (passiver Filterkreis)

Vor der Tiefpassfilterschaltung befindet sich eine zweistufige Integrationsschaltung (Erdung beider Kondensatoren), r.1K, C.10uF. Die folgende Abbildung zeigt die Integrationsschaltung, die entworfen wird, indem zwei Schaltungen in Reihe zu einer zweistufigen Integration verbunden werden:

Für den Test, um den Schaltungseffekt zu überprüfen, ist die Ausrüstung, die ich verwende PicoScope 4227. Da die Ausrüstung nur positive und negative 1V-Spannungssignale erzeugen kann, erzeugt sie ein PWM-Signal mit Amplitude von 1V (niedriges Niveau 0V, hohes Niveau 1V) und Frequenz von 200Hz als Eingangssignal der Integrationsschaltung. Verschiedene Darstellungen sind wie folgt:

1. Das Oszilloskop sammelt direkt das PWM-Signal, das vom Generator erzeugt wird, und die Wellenform ist wie folgt:

2. Das Oszilloskop sammelt das Signal vom Eingang der Filterschaltung zweiter Ordnung, und die Wellenform ist wie folgt. Es wird festgestellt, dass sich die Wellenform gegenüber der Wellenform in der obigen Abbildung geändert hat.

3. Die Signalwellenform, die vom Oszilloskop vom Ausgang der Filterschaltung erster Ordnung erfasst wird, das heißt, die Ausgangswellenform der Filterschaltung von links nach rechts und die Schnittmenge von Widerständen und Kondensatoren:

4. Die Signalwellenform, die vom Filter vom Ausgang der Filterschaltung zweiter Ordnung erfasst wird, ist die endgültige Ausgangssignalwellenform

5. Parameter der endgültigen Ausgangswellenform:

4, Frage

1: Warum wird das Ausgangssignal des Sensors durch den Spannungsbereich des Multimeters gemessen, das Ergebnis ist ein analoges Signal, und was das Oszilloskop sieht, ist ein PWM-Signal? Welches Ergebnis soll ich glauben?

A: Dieses Problem betrifft die Auflösung des Messeingangs. Die Auflösung des Eingangsports des Multimeters ist niedrig (in diesem Beispiel niedriger als 200Hz), während die Auflösung des Eingangsports des Oszilloskops hoch ist, bis zu mehreren Tausend oder sogar mehreren Megahertz, so dass die Ausgangsergebnisse unterschiedlich sind. Wir sollten den Ergebnissen des Oszilloskops vertrauen. Ich verstehe, dass die Essenz des PWM-Signals immer noch hofft, den Effekt der analogen Größe zu erreichen, aber die Manifestationen sind anders.

2: Über Berechnungsformel

A: In der Tiefpassfilterschaltung gibt es eine Frequenzformel F.1 / (2 π * RC), die die Tiefpassabschaltfrequenz (- 3dB) berechnet. In der Integrationsschaltung gibt es eine Formel t.RC. Dieser t bezieht sich auf die Zeit, die für das Laden und Entladen des Kondensators erforderlich ist. Wenn t ausgewählt ist, gemäß der allgemeinen empirischen Formel, t.10,t '(t' repräsentiert die Signalperiode).

In der Integrationsschaltung dieses Beispiels RC-10ms, nur doppelt die Signalperiode, aber durch den Test ist der Signaleffekt immer noch ideal. Wenn mehr Integrationsschaltungen in Reihe geschaltet werden, wird der Effekt besser sein.

3: Gibt es ein anderes Schema für PWM-Signal, das vom Controller erfasst werden soll?

A: Schema 1: Die Verdoppelung des PWM-Signals bedeutet, die Frequenz des PWM-Signals zu erhöhen, aber der Arbeitszyklus ändert sich nicht. Wenn die Frequenz nach PWM-Frequenzverdoppelung größer ist als die Auflösung des Controllers I.O, kann sie vom Controller standardmäßig analog eingestellt werden, so dass sie in den analogen I-Eingang O eingegeben werden kann.

Schema 2: Berechnen Sie den Arbeitszyklus von PWM durch Software. Schreiben Sie ein Programm in den Controller. Messen Sie zuerst die Zeit des hohen Pegels im PWM-Signal während dieser Periode, um den Arbeitszyklus zu berechnen.