цап с помощью шим и RC

Nipochomus

Здравствуйте!
Нужно формировать опорное напряжение изменяющееся в диапазоне 0,05-0,2В при помощи AVR-контроллера
http://easyelectronics.ru/avr-uchebnyj- ... -shim.html
на выход ШИМ ставим RC-цепочку - фильтр нижних частот

вопрос, как считать?

Я так понимаю, на выходе ШИМ нужно формировать сигнал со скважностью 100-25, из расчёта что уровень "1" - 5В?
Какое соотношение должно быть у RC-фильтра?
Видел схемы с двухзвенными фильтрами, стоит ли такой использовать?

Реклама

Alex Medvedev

И у меня еще такой вопрос, насколько правильно формировать опорное напряжение ШИМом ? Всё-таки опорное должно быть чистым без всяких там пульсаций итд. Может в данном случае правильней использовать R2R ЦАП вроде этого http://avrdevices.ru/r-2r-cap-praktitch ... rimenenie/ ?

Реклама

Dmitry Dubrovenko

Насколько помню, это соотношение берётся исходя из частоты среза фильтра (1/2П*RC).
Частота фильтра должна быть в два раза (минимум) меньше частоты ШИМа (не путать с частотой дискретизации).
Кроме того, выбор номиналов фильтра производится исходя из входного-выходного сопротивлений (что бы не было влияния).
Однако, фильтр первого порядка плохо будет гасить гармоники. Для нормальной работы нужен как минимум шестого. Кстати, по этой причине, выгодно задавать частоту ШИМа максимально возможной. Про это была статья Долгого, за год, где-то 2005.

Лично делал звуковой информатор с частотой ШИМа 62,5KHz и частотой дискретизации 7,812kHz. Уровень искажений, после фильтра первого порядка был виден обычным осциллографом. Однако, для данной задачи, это было вполне приемлимо (а может, даже, делало звучание лучше), но, для опорного напряжения, такой уровень гармоник вряд ли допустим.

ploop

R2R в данном случае действительно предпочтительнее. А если есть возможность - применить настоящий внешний ЦАП.

Реклама

Ar-Gen-Tum

Nipochomus писал(а):Здравствуйте!
Нужно формировать опорное напряжение изменяющееся в диапазоне 0,05-0,2В при помощи AVR-контроллера
...
Какое соотношение должно быть у RC-фильтра?
Видел схемы с двухзвенными фильтрами, стоит ли такой использовать?

После частоты среза (когда начинается спад, обычно задаваемый по уровню -3дБ) спад однозвенного фильтра 6дБ/октава или 20дБ/декада.
Насколько гладкое выходное напряжение надо получить и исходите из этих соображений.
Иногда целесообразно применить ЦАП. Есть ЦАПы 10-ь разрядов с интерфейсом I2C.

Реклама

rustot

c RC можно сделать уровень пульсаций сколь угодно малым, но и время установки нужного опорного напряжения одновременно увеличится. допустим шим 100 кгц и хотим точность 0.1% (от размаха шим). R*C = 1/(0.1%*f) = 0.01, например 1ком*10мкф. но при этом придется ждать время установки с точностью до 0.1% будет R*C*ln(-0.1%) = 70мс.

то есть если вас устраивает что перестраивать опорное вы сможете не чаще 10 раз в секунду то можно достичь точности 0.1% (и по выставлению и по пульсациям) на обычной RC цепочке.

Реклама

ploop

Только не забывайте, что точность компонентов этой цепочки тоже имеет значение. Если резистора - 5%, то конденсатора может быть многим больше.
Так что всё от задач зависит...

Ar-Gen-Tum

ploop писал(а):Только не забывайте, что точность компонентов этой цепочки тоже имеет значение.
...

В данном применении, как RC фильтр, точность компонентов значения не имеет.
Ибо на выходе фильтра постоянное напряжение. Сопротивление конденсатора
постоянному току --> к бесконечности. Делитель образуется только между R и
входным сопротивлением следующей за ним нагрузки. Для увеличения вх. сопротивления
можно применить ОУ.
Точность выходного напряжения зависит от точности коммутируемого напряжения и точности ШИМа.
Ибо выходное напряжение после фильтра Uф = D*Uп, где D - коэффициент заполнения D = t/T,
где t - длительность импульса, а T - период.

Nipochomus

В целом задача - управление ШД.

" Стабилизация тока осуществляется с помощью ШИМ, которая тоже реализована программно. Для этого используются два датчика тока R15 и R16. Сигналы, снятые с датчиков тока, через ФНЧ R17C8 и R18C9 поступают на входы компараторов U3A и U3B. ФНЧ предотвращают ложные срабатывания компараторов вследствие действия помех. На второй вход каждого компаратора должно быть подано опорное напряжение, которое и определяет пиковый ток в обмотках двигателя. Это напряжение формируется микроконтроллером с помощью встроенного таймера, работающего в режиме 8-битной ШИМ. Для фильтрации сигнала ШИМ используется двухзвенный ФНЧ R19C10R22C11. Одновременно резисторы R19, R22 и R23 образуют делитель, который задает масштаб регулировки токов фаз. В данном случае максимальный пиковый ток, соответствующий коду 255, выбран 5.11А, что соответствует напряжению 0.511В на датчиках тока. Учитывая тот факт, что постоянная составляющая на выходе ШИМ меняется от 0 до 5В, необходимый коэффициент деления равен примерно 9.7. Выходы компараторов подключены к входам прерываний микроконтроллера INT0 и INT1. " http://kazus.ru/shemes/showpage/0/843/1.html

Мой ШД рассчитан на 2А, следовательно на резисторе падает 0,2В максимум. Я хочу понять, как рассчитываются ФНЧ и берётся частота ШИМ?
Двигатель гибридный, 200 шагов на оборот. Допустим скорость ШД - 1 об/сек.
Для дробления 1/4. Выбираем значения опорного напряжения 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0,2В. Т.е. опорное напряжение должно меняться 1000 раз в секунду. Точности в 10% будет достаточно.

R*C = 1/(0,1*f) = 0,0001
R = 10кОм
С = 10пФ
t=R*C*ln(0,1)=0,2 мс Правильно?
А как рассчитать второй фильтр?

rustot

а говорили об опорном напряжении... зачем в управлении двигателем шимом понадобился фильтр? индуктивность обмоток вкупе с инерцией ротора сами по себе такие фильтры, что лучше и не отфильтруешь.

на двигатель не то что ШИМ, просто прямоугольники с периодом в один оборот подавай и то получится ток близко к синусоиде

RC цепочка тут нужна только на обратной связи, чтобы измерять и корректировать средние токи. и усреднять не несколько периодов ШИМ а несколько оборотов двигателя

Nipochomus

rustot писал(а):а говорили об опорном напряжении... зачем в управлении двигателем шимом понадобился фильтр? индуктивность обмоток вкупе с инерцией ротора сами по себе такие фильтры, что лучше и не отфильтруешь.

на двигатель не то что ШИМ, просто прямоугольники с периодом в один оборот подавай и то получится ток близко к синусоиде

RC цепочка тут нужна только на обратной связи, чтобы измерять и корректировать средние токи. и усреднять не несколько периодов ШИМ а несколько оборотов двигателя

Для обратной связи нужно формировать опорное напряжение, при помощи ШИМ - как и сделано здесь.

Dmitry Dubrovenko

Nipochomus писал(а):Я хочу понять, как рассчитываются ФНЧ и берётся частота ШИМ?

Я же выше, вроде всё подробно изложил.

Nipochomus писал(а):А как рассчитать второй фильтр?

У Вас один фильтр, но второго порядка.
И чего Вы к фильтру прицепились? Не проще ли датчики тока подкорректировать?