您知道将PWM信号转换为模拟信号的过程吗?有一个位置传感器可以测量位置变化。
传感器的输出信号通过万用表电压文件进行测量。
结果显示模拟信号,即位置和信号输出呈线性关系。
但是,使用示波器(Picoscope 4227)测量传感器的输出信号时,显示的是PWM信号(脉宽调制),即输出PWM信号的占空比在不同位置不同。
PWM信号的参数为:200 Hz,低电平为0V,高电平为18V。
现在可以确定我的传感器的输出信号是PWM信号。
需要将PWM信号输入到控制器I / O,但是控制器I / O端口不具有直接收集PWM信号的功能。
解决方案设计一种电路,将PWM信号转换为模拟信号,然后将转换后的模拟信号输入到控制器的模拟I / O端口。
转换电路1.二阶压控有源低通滤波器电路。
设计一个深层的滤波器电路。
滤波器电路图为:低通滤波器频率公式为:f = 1 /(2π* RC),我最终选择R = 1K,C = 10uf,计算出的低通截止频率f = 15.9HZ。
滤波电路的后端是一个运算放大器,放大公式为:A = 1 + Rf / R1。
我不希望电压被放大,所以我选择A = 1.1。
并且由于R1 // Rf = 2R(并联的R1和Rf的值等于串联的R的值),最后:Rf = 220欧姆,R1 = 2.2k,R = 1k。
2.积分电路(无源滤波器电路)低通滤波器电路的前面是两级积分器电路(两个电容器都接地),R = 1K,C = 10uf。
下图是第一级积分电路。
设计的集成电路是将下面的两个电路连接起来以形成第二级集成:测试以验证电路的效果,我使用的设备是PicoScope4227,因为该设备只能生成1V的正负A电压信号产生幅度为1V(低电平0V,高电平1V),频率为200HZ的PWM信号作为积分电路的输入信号。
各种效果图如下:示波器直接采集发生器产生的PWM信号,波形如下:示波器采集二阶滤波电路输入的信号,波形如下。
发现该数字的波形与上图中的波形相比已经发生了变化。
示波器从一阶滤波电路的输出(即滤波电路)采集的信号波形从左到右计数,第一电阻与第一电容的交点的输出波形:来自二阶滤波器电路的输出的信号波形是最终输出信号波形的参数。
问题1:为什么用万用表在电压范围内测量传感器的输出信号,结果是模拟信号,而示波器却看到PWM信号?我应该相信哪个结果?答:这个问题涉及测量输入端口的分辨率。
万用表的输入端口的分辨率较低(在此示例中低于200HZ),而示波器的输入端口的分辨率较高,高达数千甚至几兆赫兹,因此输出结果会有所不同。
我们必须相信示波器显示的结果。
我了解PWM信号的性质仍然希望达到模拟量的效果,但是表达形式有所不同。
2:关于计算公式A:在低通滤波器电路中,存在一个频率公式f = 1 /(2π* RC),该公式计算低通截止频率(-3dB)。
在积分电路中,存在公式T = RC。
T是指电容器充电和放电所需的时间。
当选择T,根据一般经验式,T→10 * T'(T'表示信号周期)。
在此示例的积分器电路中,RC = 10ms,仅是信号周期的两倍,但是通过测试,信号效果仍然相对理想。
如果更多的集成电路串联连接,效果会更好。
3:控制器是否还有其他解决方案来收集PWM信号?答案:解决方案1:乘以PWM信号的频率是为了增加PWM信号的频率,但占空比不会改变。
PWM乘法之后的频率大于控制器I / O的分辨率,控制器可以将其默认为模拟量,可以将其输入到模拟量I / O。
方案2:通过软件方法计算PWM的占空比。
在控制器中编写程序。
首先,测量