Фильтр нижних частот и аттенюатор

Я разрабатываю схему для питания коллекторного двигателя постоянного тока. На двигатель будет подаваться 24 В постоянного тока, модулированного с помощью ШИМ. Я хотел бы иметь возможность аналогового измерения напряжения для использования с моим Atmel ATmega328P @ 3.3 AVCC, с некоторым запасом сверху для запаса прочности. Это означает, что мне нужен как делитель напряжения, так и усреднитель напряжения (резистивно-емкостной фильтр).

Как я обнаружил (прочитав Википедию), фильтр на самом деле является частотно-зависимым делителем напряжения. Если я знаю частоту, которую буду использовать, я могу спроектировать RC-фильтр нижних частот, но вместо того, чтобы проектировать затухание в 3 дБ при ф с , я могу спроектировать его для затухания 10 дБ при ф п Вт М . Это похоже на этот вопрос , но я не думаю, что мне нужен R2, не так ли? См. прилагаемую принципиальную схему.

Я рассчитал эти значения с помощью уравнения (опять же из Википедии)

В о ты т ( ю ) В я н ( ю ) "=" 1 1 + ( ю р С ) 2

где

В о ты т ( ю ) В я н ( ю ) "=" 0,1 ,       ю "=" 2 π 15625 "=" 98175  рад/с

Мои вопросы:

  1. Это вообще необходимо? Моя идея заключается в том, что напряжение на двигателе не будет точно тем напряжением, которое я ожидаю на основе ШИМ, из-за различных нагрузок, обратной ЭДС и т. д., поэтому мне нужно измерить напряжение, чтобы использовать его в обратной связи по замкнутой цепи. Это неправильно?

  2. Правильно ли я говорю об этом? Схема, выбор значения и т.д.?

  3. Очевидно, что это было бы очень плохо для АЦП при 100% рабочем цикле, так как была бы только составляющая 24 В постоянного тока, а напряжение не делилось. Максимум, на который я планирую, составляет 60% или около того. Это может вызвать проблемы?

  4. Какие преимущества, если таковые имеются, дает схема Иеремии Роуза по сравнению с этой, если частота известна и фиксирована? Кроме защиты АЦП при 100% рабочем цикле.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Если вы хотите, чтобы на выходе оно было в диапазоне от 0 до 3,3 В, вам понадобится резистор, включенный параллельно C1 — спросите себя, что происходит при 100% рабочем цикле.
Да, я спрашивал себя об этом... см. мой вопрос 3. Будет ли это актуально для всего диапазона рабочих циклов или только тогда, когда рабочий цикл близок к 100%?
Поскольку напряжение ШИМ не изменяется, а изменяется только ширина импульса, вам необходимо обратить внимание на средний ток двигателя и число оборотов в минуту.
@randomhead: если вы планируете увеличить рабочий цикл до 60%, сделайте его безопасным при рабочем цикле 100% - вы потеряете только один бит точности, и все будет работать в экстремальных условиях. Если вы просто не можете этого сделать, используйте какой-нибудь ограничитель.
ШИМ-сигнал имеет постоянную составляющую, посмотрите ряд Фурье ШИМ-сигнала. При рабочем цикле 50% ваш фильтр будет выдавать 12 В плюс пульсации ШИМ.
@sstobbe — да, я боялся этого. К сожалению, после того, как я задал этот вопрос, я вспомнил, что меня научили использовать PSPICE и тому подобное ... Я согласен с предложением Тима Вескотта (и Джеремайи Роуза) добавить R2 параллельно с конденсатором. С R1 = 101 кОм, R2 = 909 кОм и C = 0,22 мкФ я получаю относительно большое время нарастания (~ 50 мс), но очень низкие пульсации (<2 мВ), что кажется приемлемым для этого приложения.
Вы можете использовать обычный резисторный делитель, чтобы уменьшить напряжение и подать его на операционный усилитель и отфильтровать выходной сигнал операционного усилителя.

Ответы (1)

Пытаюсь ответить на свои вопросы:

  1. Я так и не понял, нужно ли это вообще.

  2. Видимо, я шел не по тому пути. Фильтр, который я разработал, ослабляет часть напряжения 15 кГц на 10 дБ, но не ослабляет постоянную составляющую, поэтому напряжение на входе АЦП намного больше допустимого. Что касается постоянной составляющей, то это всего лишь усреднитель, а не делитель.

  3. См. 2.

  4. Преимущество схемы, опубликованной в вопросе, который я связал, заключается в следующем: она действительно делает то, что я хочу.

Фильтр нижних частот и аттенюатор
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v