L'actualité PCB - Comment convertir un signal PWM en signal analogique?

Il y a un capteur de position pour mesurer les changements de position. J'utilise la plage de tension du multimètre pour mesurer le signal de sortie du capteur. Les résultats montrent que le signal analogique, c'est - à - dire la position, est en relation linéaire avec la sortie du signal. Cependant, lorsque j'utilise un oscilloscope (picoscope 4227) pour mesurer le signal de sortie du capteur, il affiche un signal PWM (Pulse Width Modulation), c'est - à - dire que le rapport cyclique du signal PWM de sortie varie en fonction de la position.

Les paramètres du signal PWM sont: 200 Hz, 0 V pour le niveau bas et 18 V pour le niveau haut.

Il est maintenant possible de déterminer que le signal de sortie de mon capteur est un signal PWM. Le signal PWM nécessite une entrée d'E / s du Contrôleur, mais le port d'E / s du Contrôleur n'a pas la fonction d'acquisition directe du signal PWM.

2, la solution:

Un circuit a été conçu pour convertir le signal PWM en signal analogique, puis le signal analogique converti est entré dans le port d'entrée / sortie analogique du Contrôleur.

3, circuit de conversion

1. Circuit de filtre passe - Bas actif de contrôle de tension du deuxième ordre.

Concevoir un circuit de filtrage en profondeur. Le schéma du circuit de filtre est:

La formule de fréquence du filtre passe - Bas est: f = 1 / (2Í * RC). J'ai choisi r = 1K, c = 10uf et la fréquence de coupure passe - Bas calculée est f = 15,9 Hz.

L'extrémité arrière du circuit de filtrage est un amplificateur opérationnel dont la formule d'amplification est: a = 1 + RF / R1. Je ne voulais pas que la tension soit amplifiée, alors j'ai choisi a = 1,1. Puisque R1 / / RF = 2R (les valeurs parallèles de R1 et RF sont égales aux valeurs concaténées de R), les valeurs finales sont: RF = 220 îlots, R1 = 2,2k, r = 1K.

2. Circuit d'intégration (circuit de filtrage passif)

Devant le circuit de filtre passe - Bas se trouve un circuit d'intégration à deux étages (reliant les deux Condensateurs à la masse) avec R = 1K et c = 10µf. La figure suivante montre un circuit intégré, conçu en mettant en série deux circuits pour former deux niveaux d'intégration:

Pour vérifier les effets du circuit, j'utilise un picoscope 4227. Comme le dispositif ne peut produire que des signaux de tension positifs et négatifs de 1 V, il produit comme signal d'entrée du circuit d'intégration un signal PWM d'amplitude 1 V (niveau bas 0 V, niveau haut 1 V) et de fréquence 200 Hz. Les différents rendus sont les suivants:

1. L'oscilloscope acquiert directement le signal PWM produit par le générateur avec la forme d'onde suivante:

2. L'oscilloscope acquiert le signal de l'entrée du circuit de filtre du deuxième ordre, la forme d'onde est la suivante. On peut constater que la forme d'onde a changé par rapport à celle de la figure ci - dessus.

3. Forme d'onde du signal acquis par l'oscilloscope à partir de la sortie du circuit de filtrage du premier ordre, c'est - à - dire la forme d'onde de sortie du circuit de filtrage de gauche à droite et l'intersection des résistances et des condensateurs:

4. La forme d'onde du signal recueilli par le filtre à partir de la sortie du circuit de filtre du deuxième ordre est la forme d'onde finale du signal de sortie

5. Paramètres de forme d'onde de sortie finale:

4, le problème

1: Pourquoi mesurer le signal de sortie du capteur avec la plage de tension du multimètre, le résultat est un signal analogique, l'oscilloscope voit le signal PWM? Quel résultat dois - je croire?

R: ce problème concerne la mesure de la résolution du port d'entrée. Le multimètre a une faible résolution du port d'entrée (moins de 200 Hz dans cet exemple), tandis que le port d'entrée de l'oscilloscope est plus précis, jusqu'à plusieurs milliers, voire plusieurs mégahertz, de sorte que les résultats de sortie sont différents. Nous devrions faire confiance aux résultats affichés par l'oscilloscope. Je comprends que la nature du signal PWM veut encore atteindre l'effet d'une quantité analogique, mais sous une forme différente.

2: sur la formule de calcul

R: dans le circuit de filtre passe - Bas, il existe une formule de fréquence f = 1 / (2Í * RC) pour calculer la fréquence de coupure passe - Bas (- 3db). Dans le circuit d'intégration, il existe une formule T = RC. Ce t fait référence au temps nécessaire pour charger et décharger le condensateur. Lorsque t est sélectionné, T > 10 * t '(t' représente la période du signal) selon la formule empirique générale.

Dans le circuit d'intégration de cet example, RC = 10 MS, soit seulement le double de la période du signal, mais avec les tests, l'effet du signal reste idéal. Si vous mettez plus de circuits intégrés en série, cela fonctionnera mieux.

3: Existe - t - il d'autres scénarios pour le Contrôleur pour collecter le signal PWM?

A: Schéma 1: le doublement du signal PWM est fait pour augmenter la fréquence du signal PWM, mais le rapport cyclique est inchangé. Si la fréquence après doublement PWM est supérieure à la résolution de l'I / O du Contrôleur, celui - ci peut la définir par défaut comme analogique et peut donc l'entrer dans l'I / o analogique.

Schéma II: calcul du rapport cyclique du PWM par logiciel. Écrivez le programme dans le Contrôleur. Tout d'abord, on mesure le temps de niveau haut du signal PWM pendant cette période et on calcule ainsi le rapport cyclique.