PCB Haberleri - PWM sinyali analog sinyale nasıl dönüştürülecek?

Yer değişikliğini ölçülemek için bir pozisyon sensörü var. Senzorun çıkış sinyalini ölçülemek için multimetrin voltaj alanını kullanıyorum. Sonuç analog sinyalini gösteriyor, yani pozisyonun sinyal çıkışı ile lineer bir ilişkisi var. Ancak sensörün çıkış sinyalini ölçülemek için bir oscilloskop (PicoScope 4227) kullandığımda, PWM sinyalini (puls genişliği modülasyonu) gösteriyor, yani çıkış PWM sinyalinin görev döngüsü farklı pozisyonlarla farklı.

PWM sinyalinin parametreleri 200 Hz, düşük seviye 0V, yüksek seviye 18V.

Şimdi sensör çıkış sinyaliminin PWM sinyali olduğuna karar verilebilir. PWM sinyali I/ O kontrolörüne girmesi gerekiyor, ama kontrolörü I/ O limanı doğrudan PWM sinyalini toplamak için fonksiyonu yok.

2, çözüm:

PWM sinyalini analog sinyale dönüştürmek için bir devre tasarlanmış ve sonra kontrolörün analog I/ O limana dönüştürülen analog sinyali girmiş.

3, dönüştürme devreleri

1. İkinci sıradaki voltaj aktif düşük geçiş filtrü devreleri kontrol edildi.

Derin bir filtr devresini tasarla. Süzgücü devre diagram ı:

Düşük geçiş filtrü frekans formülü: F = 1 / (2 π * RC). r = 1K, C = 10uF seçiyorum ve hesaplanmış düşük geçiş kesim frekansı f = 15,9hz.

Filter devresinin arka sonu operasyonal bir amplifikatördür ve büyütme formülü: a = 1 + RF / R1. voltaj genişletilmesini istemiyorum, bu yüzden bir = 1.1 seçiyorum. Çünkü R1 / / RF = 2R (R1 ve RF paralel değeri R seri değerine eşit), son değeri: RF = 220 Ω, R1 = 2.2k, r = 1K.

2. Etkileme devri (pasif filtr devri)

Düşük geçiş filtr devresinin önünde iki fazla integrasyon devriydi (ikisini de kapasitör ü temizliyor), r = 1K, C = 10uF. Aşa ğıdaki figur, iki seviye bir integrasyon oluşturmak için iki devre bağlamak için dizayn edilen integrasyon devresini gösterir:

Devre etkisini doğrulamak için kullandığım ekipman PicoScope 4227. Bu ekipman sadece pozitif ve negatif 1V voltaj sinyalleri oluşturabilir diye, 1V (düşük seviye 0V, yüksek seviye 1V) ve 200Hz'in giriş sinyali olarak PWM sinyali oluşturur. Çeşitli görüntüler şöyledir:

1. Oscilloskop, generatör tarafından oluşturduğu PWM sinyalini doğrudan toplar ve dalga formu böyle:

2. Oscilloskop ikinci sıradaki filtr devresinin girişinden sinyali toplar ve dalga formu böyle. Dalga formu yukarıdaki şekildeki dalga formu ile karşılaştığını buldu.

3. Oscilloskop tarafından ilk sıradan filtr devresinin çıkışından toplanmış sinyal dalga formu, yani soldan sağa ve dirençlerin ve kapasentörlerin çıkış dalga formu:

4. İkinci sıradaki filtr devresinin çıkışından filtr tarafından toplanmış sinyal dalga formu son çıkış sinyal dalga formudur.

5. Son çıkış dalga formunun parametreleri:

4, Soru

1: Neden multimetrin voltaj menzili tarafından ölçülen sensörün çıkış sinyali, sonuç analog sinyaldir ve oscilloskop gördüğü bir PWM sinyali? Hangi sonuç inanmalıyım?

A: Bu problem in ölçüm girdi limanının çözümlemesi ile ilgili. Multimetrin girdi limanının çözümlemesi düşük (bu örnekte 200Hz'den düşük), oscilloskop girdi limanının çözümlemesi yüksek, birkaç bin ya da birkaç megahertz'e kadar, bu yüzden çıkış sonuçları farklı. Oscilloskop tarafından gösterilen sonuçlarına güvenmeliyiz. PWM sinyalinin esensi hala analog miktarının etkisini ulaştırmayı umuyor, ama gösterimler farklı.

2: Hesaplama formülü hakkında

A: düşük geçiş filtr devrelerinde F = 1 / (2 π * RC) bir frekans formülü var ki, düşük geçiş kesiş frekansı (-3dB) hesaplıyor. İnternet devrelerinde formül t = RC var. Bu, kapasitör yükleme ve taşıma için gereken zamanı anlamına gelir. t seçildiğinde, genel empirik formüle göre t > 10 * t '(t' sinyal dönemini temsil ediyor).

Bu örneğin integrasyon devrelerinde RC = 10ms, sadece iki kere sinyal döneminden, ama test aracılığıyla sinyal etkisi hala ideal. Eğer daha fazla integrasyon devreleri seride bağlanırsa, etkisi daha iyi olacak.

3: Kontrolör tarafından toplanılacak PWM sinyali için başka bir plan var mı?

A: Şema 1: PWM sinyalini iki katlamak PWM sinyalinin frekansiyonunu arttırmaktır, ama görev döngüsü değişmez. Eğer PWM frekanslarının ikiye katılmasından sonra frekanslar I/ O kontrolörünün çözümlerinden daha büyük ise, kontrolör tarafından analog olarak ön bellenebilir, böylece analog I/ O'ya girebilir.

Scheme 2: PWM'nin görev döngüsünü yazılım ile hesapla. Kontrolörde bir program ı yaz. İlk olarak, bu dönemde PWM sinyalinde yüksek seviye zamanını ölçün, görev döngüsünü hesaplamak için.