Berita PCB - Bagaimana menukar isyarat PWM menjadi isyarat analog?

Terdapat sensor kedudukan untuk mengukur perubahan kedudukan. Saya gunakan julat tekanan multimeter untuk mengukur isyarat output sensor. Hasilnya menunjukkan isyarat analog, iaitu, kedudukan mempunyai hubungan linear dengan output isyarat. Namun, apabila saya menggunakan osciloskop (PicoScope 4227) untuk mengukur isyarat output sensor, ia menunjukkan isyarat PWM (modulasi lebar denyutan), iaitu, siklus tugas isyarat PWM output berbeza dengan kedudukan yang berbeza.

Parameter isyarat PWM ialah: 200 Hz, tahap rendah ialah 0V, tahap tinggi ialah 18V.

Sekarang ia boleh ditentukan bahawa isyarat output sensor saya adalah isyarat PWM. isyarat PWM perlu dimasukkan ke dalam kawal I / O, tetapi port kawal I / O tidak mempunyai fungsi mengumpulkan isyarat PWM secara langsung.

2, Solution:

Sirkuit direka untuk menukar isyarat PWM ke isyarat analog, dan kemudian masukkan isyarat analog yang diubah ke port I / O analog pengawal.

3, Sirkuit pertukaran

1. Tekanan tertib kedua mengawal sirkuit penapis laluan rendah aktif.

Cipta sirkuit penapis kedalaman. Diagram litar penapis adalah:

Formula frekuensi penapis lewat rendah adalah: F = 1 / (2 Ï [UNK] * RC). Saya pilih r = 1K, C = 10uF, dan frekuensi batasan laluan rendah dihitung ialah f = 15.9hz.

Akhir belakang sirkuit penapis adalah penyampai operasi, dan formula peningkatan ialah: a = 1 + RF / R1. Saya tidak mahu tekanan untuk ditambah, jadi saya memilih a = 1.1. Kerana R1 / / RF = 2R (nilai selari R1 dan RF sama dengan nilai siri R), nilai akhir: RF = 220 Ω, R1 = 2.2k, r = 1K.

2. Sirkuit penyelesaian (sirkuit penapis pasif)

Di hadapan sirkuit penapis lewat rendah adalah sirkuit integrasi dua tahap (mendarat kedua-dua kondensator), r = 1K, C = 10uF. Figur berikut menunjukkan litar integrasi, yang direka dengan menyambung dua litar dalam siri untuk membentuk integrasi dua-tahap:

Untuk ujian untuk mengesahkan kesan sirkuit, peralatan yang saya gunakan adalah PicoScope 4227. Kerana peralatan hanya boleh menghasilkan isyarat tegangan positif dan negatif 1V, ia menghasilkan isyarat PWM dengan amplitud 1V (tahap rendah 0V, tahap tinggi 1V) dan frekuensi 200Hz sebagai isyarat input sirkuit integrasi. Pelbagai penampilan adalah sebagai berikut:

1. Ossiliskop secara langsung mengumpulkan isyarat PWM yang dijana oleh generator, dan bentuk gelombang adalah seperti ini:

2. Ossiliskop mengumpulkan isyarat dari input sirkuit penapis tertib kedua, dan bentuk gelombang adalah seperti berikut. Ia ditemukan bahawa bentuk gelombang telah berubah dibandingkan dengan bentuk gelombang dalam bentuk di atas.

3. Bentuk gelombang isyarat yang dikumpulkan oleh osciloskop dari output sirkuit penapis tertib pertama, iaitu, bentuk gelombang output sirkuit penapis dari kiri ke kanan dan persimpangan penentang dan kondensator:

4. Bentuk gelombang isyarat yang dikumpulkan oleh penapis dari output sirkuit penapis tertib kedua adalah bentuk gelombang isyarat output akhir

5. Parameter bentuk gelombang output akhir:

4, soalan

1: Mengapa isyarat output sensor diukur oleh julat tegangan multimeter, hasilnya adalah isyarat analog, dan apa yang oscilloscope nampak adalah isyarat PWM? Hasil mana yang patut saya percaya?

A: masalah ini melibatkan resolusi port input pengukuran. Resolusi port input multimeter rendah (lebih rendah dari 200Hz dalam contoh ini), sementara resolusi port input oscilloscope tinggi, sehingga beberapa ribu atau bahkan beberapa megahertz, jadi hasil output berbeza. Kita patut percayakan hasil yang dipaparkan oleh oscilloscope. Saya faham bahawa inti isyarat PWM masih berharap untuk mencapai kesan kuantiti analog, tetapi manifestasi berbeza.

2: Tentang formula pengiraan

A: dalam sirkuit penapis laluan rendah, terdapat formula frekuensi F = 1 / (2 π * RC), yang menghitung frekuensi batasan laluan rendah (- 3dB). Dalam litar integrasi, terdapat formula t = RC. t ini merujuk kepada masa yang diperlukan untuk memuatkan dan memuatkan kondensator. Apabila t dipilih, menurut formula empirik umum, t > 10 * t '(t' mewakili masa isyarat).

Dalam sirkuit integrasi contoh ini, RC = 10ms, hanya dua kali masa isyarat, tetapi melalui ujian, kesan isyarat masih ideal. Jika sirkuit yang lebih integrasi disambung dalam siri, kesan akan lebih baik.

3: Adakah ada skema lain untuk isyarat PWM yang akan dikumpulkan oleh pengawal?

A: skema 1: menggandakan isyarat PWM adalah untuk meningkatkan frekuensi isyarat PWM, tetapi siklus tugas tidak berubah. Jika frekuensi selepas penggandaan frekuensi PWM lebih besar daripada resolusi kawal I / O, ia boleh lalai sebagai analog oleh kawal, jadi ia boleh input ke I / O analog.

Skema 2: kira siklus tugas PWM dengan perisian. Tulis program dalam pengawal. Pertama, ukur masa tahap tinggi dalam isyarat PWM selama masa ini, untuk menghitung siklus tugas.