Noticias de PCB - ¿¿ cómo convertir la señal PWM en señal analógica?

Hay un sensor de posición para medir los cambios de posición. Uso el rango de voltaje del multímetro para medir la señal de salida del sensor. Los resultados muestran que la señal analógica, es decir, la posición, tiene una relación lineal con la salida de la señal. Sin embargo, cuando uso un osciloscopio (picoscopio 4227) para medir la señal de salida del sensor, muestra la señal PWM (modulación de ancho de pulso), es decir, el ciclo de trabajo de la señal PWM de salida varía según la posición.

Los parámetros de la señal PWM son: 200 hz, el nivel bajo es 0v y el nivel alto es 18v.

Ahora se puede determinar que la señal de salida de mi sensor es una señal pwm. La señal PWM necesita ingresar el controlador I / o, pero el Puerto I / o del controlador no tiene la función de recoger directamente la señal pwm.

2. soluciones:

Se diseña un circuito para convertir la señal PWM en señal analógica y luego introducir la señal analógica convertida en el puerto analógico de E / S del controlador.

3. circuito de conversión

1. circuito de filtro de paso bajo activo controlado por voltaje de segundo orden.

Diseñar un circuito de filtro profundo. El diagrama de circuito del filtro muestra:

La fórmula de frecuencia del filtro de paso bajo es: f = 1 / (2Í * rc). Elegí R = 1k, C = 10uf, y la frecuencia de corte de paso bajo calculada fue f = 15,9 hz.

La parte trasera del Circuito de filtro es un amplificador operativo, y la fórmula de amplificación es: a = 1 + RF / R1. No quería que el voltaje se amplificara, así que elegí a = 1,1. Debido a que R1 / rf = 2r (los valores paralelos de R1 y RF son iguales a los valores en serie de r), los valores finales: rf = 220 islas, R1 = 2,2k, R = 1k.

2. circuito integral (circuito de filtro pasivo)

Frente al circuito de filtro de paso bajo está un circuito integral de dos etapas (puesta a tierra de dos condensadores), R = 1k, C = 10uf. La siguiente imagen muestra el circuito integrado, diseñado conectando dos circuitos en serie para formar una integración de dos niveles:

Para verificar el efecto del circuito, el dispositivo que uso es picoscopio 4227. Debido a que el dispositivo solo puede producir señales de voltaje 1v positivas y negativas, produce señales PWM con una amplitud de 1v (0v de bajo nivel, 1v de alto nivel) y una frecuencia de 200hz como señal de entrada del circuito integrado. Los diversos mapas de efectos son los siguientes:

1. el monitor recoge directamente la señal PWM producida por el generador, y la forma de onda es la siguiente:

2. el osciloscopio recoge la señal introducida por el circuito de filtro de segundo orden, y la forma de onda es la siguiente. Se puede encontrar que la forma de onda ha cambiado en comparación con la forma de onda en la imagen de arriba.

3. la forma de onda de señal que el osciloscopio recoge de la salida del Circuito de filtro de primer orden, es decir, la forma de onda de salida del Circuito de filtro de izquierda a derecha y la intersección de resistencias y condensadores:

4. la forma de onda de señal recogida por el filtro de la salida del Circuito de filtro de segundo orden es la forma de onda de señal de salida final.

5. parámetros finales de la forma de onda de salida:

4. preguntas

¿1: ¿ por qué se mide la señal de salida del sensor con el rango de voltaje del multímetro, el resultado es una señal analógica y el osciloscopio ve una señal pwm? ¿¿ en qué resultado debería confiar?

R: esta pregunta implica medir la resolución del puerto de entrada. el multímetro tiene una resolución del puerto de entrada más baja (en este caso inferior a 200 hz), mientras que el osciloscopio tiene una precisión del puerto de entrada más alta, hasta miles o incluso varios megahercios, por lo que el resultado de salida es diferente. Deberíamos confiar en los resultados mostrados por el monitor. Entiendo que la esencia de la señal PWM todavía quiere lograr el efecto de los analógicos, pero la expresión es diferente.

2: sobre la fórmula de cálculo

R: en el circuito de filtro de paso bajo, hay una fórmula de frecuencia f = 1 / (2Í * rc) para calcular la frecuencia de corte de paso bajo (- 3db). En el circuito integral, hay una fórmula t = rc. Esta T se refiere al tiempo necesario para cargar y descargar el condensadores. Al seleccionar t, de acuerdo con la Fórmula empírica general, t > 10 * t '(t' indica el período de señal).

En el circuito integral de este caso, rc = 10 ms, solo el doble del ciclo de la señal, pero a través de la prueba, el efecto de la señal sigue siendo ideal. Si se conectan más circuitos integrados en serie, el efecto será mejor.

¿3: ¿ hay otros esquemas para que el controlador recoja la señal pwm?

R: esquema 1: duplicar la señal PWM es aumentar la frecuencia de la señal pwm, pero el ciclo de trabajo no cambia. Si la frecuencia después de la duplicación de frecuencia de PWM es mayor que la resolución del controlador I / o, el controlador puede dejarla por defecto como analógico, por lo que puede ingresarla al I / o analógico.

Opción 2: calcular el ciclo de trabajo de PWM a través de software. Escribe un programa en el controlador. En primer lugar, se mide el tiempo de alto nivel de la señal PWM durante este período, calculando así el ciclo de trabajo.