Преобразование ШИМ в напряжение
граждане,
несколько дней безрезультатно пытаюсь в интернетах найти схему преобразования “ШИМ -> напряжение”. ни готовых микросхем, ни схем на рассыпухе не видать.
зато полно информации по обратной задаче (“напряжение -> ШИМ”).
поиски по компонентным базам (платан, чип и дип итд) выдают список микросхем по решению только обратной задачи.
складывается ощущение что это какая-то закрытая схема…
/* мне всего-то нужно сделать конвертор “ШИМ->напряжение” чтобы рулить частотником шпинделя. но чем больше проходит времени тем больше мне хочется на вход частотника забабахать ШИМ напрямую…*/
Радует что Вы медлено но верно продвигаетесь вперед в своем проекте:)
ШИМ в напряжение - очень просто, в принципе на выходе ШИМа просто ставите последовательно сопротивление и конденсатор на землю. Параллельно конденсатору второе сопрротивление. С конденсатора снимаете постоянное напряжение. R*C ~ 10/(частота ШИМа). Соотношение сопротивлений будет определять коэффициент пропорциональности. Зависит насколько точная линейная зависимость нужна?
задача - управлять оборотами шпинделя. соответственно космическая точность не требуется. RC-цепочки вчера смотрел но хотелось проработать вопрос более широко.
к сожалению в протеусе почему-то не получается нормально осцилографом воспользоваться. поэтому я не видел в каком диапазоне регулировалось выходное напряжение.
Я бы посоветовал собрать схемку, подключить к ШИМу и практически проверить выходное напряжение. (при симмуляции вы не можете учесть входные и выходные сопротивления приборов) Какова частота и напряжение ШИМа и в каком диапазоне надо менять выходное напряжение?
ШИМ = 0…5В, F = 100~1000Hz (частоту могу настроить сам любую).
выходное опорное напряжение = 10В. соответственно мой диапазон выходного напряжения = 0…10В.
собирать макетную схему в SMD формате хлопотно. с рассыпухой не хочется связываться поэтому я склонен сначала максимально проработать виртуально а потом сразу травить плату под smd. наверное это не самое правильное решение но пока что выходит именно так…
к тому же сталкивался с тем что не всегда имеются микрухи в DIP корпусе… а прошивать soic корпуса дело не самое простое… поэтому если шить soic то один раз и сразу чтобы все работало как нужно 😃 это конечно идеальный случай.
Я бы все же сначала попробовал “навесу” спаять…Что-нибудь такое:
RC-цепочка понятна. но с операционными усилителями никогда не сталкивался. вчера как раз изучал матчасть по ним - тяжело для понимания с первого раза.
кроме того у меня есть только опорное напряжение 10В со стороны инвертора.
сегодня вечером планирую добраться до мастерской, вынуть plc4x-g2 и поглядеть на их встроенный конвертор ШИМ-напряжение.
насколько я помню там использовался лишь оптрон, несколько резисторов, один полевик и биполярник… ну и наверное кондеры. правда не исключено что все дорожки я не увижу если там плата трехслойная… и еще плохо то что плата залита лаком и маркировка на деталях практически нечитаема.
Ну я в схемотехнике не силен, что в голову пришло то и нарисовал. Если напряжение только 10В, то то же самое, только надо оп. усилитель другой (rail-to-rail out). Я бы не мудрил особо - такая схема простая и должна работать. Надо проверить в конкретной системе, может надо немного изменить номиналы.
(Да, по поводу оп. усилителя. В нормальной работе напряжения на + и - входах равны. В данном случае это приводит просто к тому что на выходе напряжение всегда в 4 раза больше чем на + входе; для этого он тут и нужен)
Может лучше создать одну тему “Вопросы товарища ШВЕД а”? А то плодятся тут с разными вопросами…
ШИМ в напряжение НЕ ПРЕОБРАЗОВЫВАЕТСЯ**!!!**
Вариант только один: делать импульсный понижающий стабилизатор напряжения.
Хотя если вход высокоимпендансный, и хватит 256 шагов для регулировки можно обойтись R-2R ЦАПом сделав его 8 бит и выделив для этого один порт.
В продолжение темы “Вопросы товарища ШВЕДа”:
Nick_Shl, если гуглить то запросы “преобразователь ШИМ в напряжение” показывают совершенно обратное - преобразование напряжения в ШИМ. тем не менее это не означает что не возникает задачи преобразовать управляющий ШИМ сигнал в аналоговое напряжение.
ШИМ в напряжение НЕ ПРЕОБРАЗОВЫВАЕТСЯ!!!
есть достаточно известная плата коммутации PLC4x-G2 от Purelogic. на борту у нее уже находится конвертер “ШИМ->напряжение”. конвертер опторазвязан скоростным оптроном 6N136.
на вход конвертора (оптрон) поступает ШИМ сигнал (берется с LPT порта, pin#14). с другой стороны конвертера подключается частотник: +10V, FIV, GND.
в результате работы конвертера входной ШИМ сигнал амплитудой 5В приводит к образованию аналогового напряжения 0…10В на выходе. частотник прекрасно работает.
к сожалению у меня нету осцилографа чтобы физически посмотреть выход с этого конвертера. поэтому я делаю предположение что конвертер действительно выдает ровный аналоговый сигнал. к слову, преобразователь одинаково четко работает как при (а) использовании механического переменного резистора так и (б) выхода с ШИМ конвертера.
найти схему преобразователя ШИМ сигнала в аналоговое напряжение у меня не получилось. использование простой RC-цепочки также вызвало затруднения тк у меня нету осцилографа чтобы проверить возможный полученный результат. виртуальный осцилограф в Протеусе почему-то не показывает цифры (значения на шкале) поэтому тоже не помощник.
в этой связи я решил попробовать себя в качестве “китайского обратного инженера” - взять плату PLC4x-G2 и восстановить схему чтобы понять логику работы. пока что получилось следующее:
часть платы на которой размещен конвертер (на верхней части платы расположен оптрон 6N136):
восстановленная схема:
касательно схемы тоже появляются вопросы:
(1) непонятный smd компонент отмечен красным: сопротивления нет, прозванивается туда-сюда… что это такое?
(2) как определить емкости конденсаторов подручными средствами без распайки донора?
маркировка транзисторов залита лаком поэтому плохо нечитаема (Q2 читается “1FW 14”). насколько помню из давних разговоров с Purelogic’ами - в этом конвертере стоят 2 транзистора: полевик и биполярник.
(1) - скорее всего дроссель (индуктивность).
скорее всего дроссель (индуктивность).
по цвету похожа… как бы узнать ее характеристики?
вот уточненная схема:
Какой-то дауншифтинг. Хочется к выводу шима прикрутить параметрический стабилизатор , где он в качестве стабилитрона, и силовой КТ на радиаторе.
ШИМ в напряжение НЕ ПРЕОБРАЗОВЫВАЕТСЯ!!!
Да, истину глаголите. Он в горячие сосиски преобразовывается.
На самом деле схема есть та же самая RC цепочка с усилителем.
Физический смысл преобразования - получить управляющее напряжение пропорциональное усредненному ШИМу. Это делает простейшая RC цепь. Вспомним что ШИМ есть разное количество импульсов за единицу времени. То есть, чем шире импульсы и меньше промежутки между ними, тем выше будет усредненное напряжение на выходе цепочки.
Остальная обвязка нужна для задания какого то начального напряжения не равного нулю. Это для нормального управления усилителем. И еще элементы для самого усиления. Что бы работать с мощной нагрузкой.
На выходе, скорее всего стоит дроссель. Сглаживает “иголочки” - импульсные “выбросы” - помехи. Такие же ставят на коллекторные двигатели что бы не “шумели”. ( В кавычках потому что “шум” не акустический а электронный. )
прикрутить параметрический стабилизатор
Это при том что надо иметь на выходе разное напряжение?
в общем потратив кучу времени решил банально поставить RC фильтр из 10К резистора и 11мкф конденсатора. частота ШИМа взята 100Hz. убогий виртуальный осцилограф протеуса рисует приемлемую пилу. это в случае если взять генератор прямоугольных испульсов амплитудой 10В и сразу поставить RC фильтр.
ежели попытаться сначала поставить оптопару (а выбор их в протеусе оч мал) то на выходе получается черт знает что…
надеюсь в железе работать будет как задумывалось…
Это делает простейшая RC цепь. Вспомним что ШИМ есть разное количество импульсов за единицу времени. То есть, чем шире импульсы и меньше промежутки между ними, тем выше будет усредненное напряжение на выходе цепочки.
А вот и не получим! Конденсатор с каждым импульсом будет заряжаться больше, больше и больше, пока не достигнет напряжения питания. Что бы этого не происходило, конденсатор надо разряжать какой-то нагрузкой. Причем не любой нагрузкой, а строго определенной. То есть это частный случай, хотя для управления чем-то имеющим высокоимепендансный вход наверное подойдет.
Что бы работать при любой нагрузке делают стабилизаторы:
Преобразователь с понижением напряжения
Кроме ключа S и дросселя L содержит диод D и конденсатор C. Когда ключ S замыкается, ток от источника течёт через дроссель L и нагрузку. ЭДС самоиндукции дросселя приложена обратно напряжению источника тока. В результате напряжение на нагрузке равно разности напряжения источника питания и ЭДС самоиндукции дросселя, ток через дроссель растёт, как и напряжение на конденсаторе C и нагрузке. При разомкнутом ключе S ток продолжает протекать через дроссель в том же направлении через диод D и нагрузку, а также конденсатор C. ЭДС самоиндукции приложена к нагрузке R через диод D, ток через дроссель постепенно уменьшается, как и напряжение на конденсаторе C и на нагрузке.
Ключом S рулят с помощью ШИМ, а за дросселем(с конденсатора) измеряют напряжение и в зависимости от него изменяют скважность импульсов.
может быть все-таки мучить частотник по RS-485? сразу столько вопросов отпадет…
Конденсатор с каждым импульсом будет заряжаться больше, больше и больше, пока не достигнет напряжения питания.
Он же не через диод заряжается…😉 Нагрузка чем высокоомнее, тем лучше. Может статеру и банального ОК хватит.
Конденсатор с каждым импульсом будет заряжаться больше, больше и больше, пока не достигнет напряжения питания.
А вы не забыли схему цепочки? конденсатор заряжается во время импульса и разряжается во время паузы. Итог зависит от соотношения того и другого.
Может в духе 494? Пилу опорным напряжением, а шимом по ней двигать и результат на силовые-полевые? Этакий ATX с компьютерным управлением. Правда не знаю что делать с обратной связью.
Вспомним что ШИМ есть разное количество импульсов за единицу времени.
ШИМ - от слова Широтно-Импульсная Модуляция. То есть количество имупльсов в единицу времени постоянно, меняется их ширина. А вот ЧИМ - это разное количество импульсов 😃 Ну или частота разная.
Вот это правильно, а то забываем значения слов и каждый думает что все говорят об одном и том же.
Частота пилы и шима одна. Широта импульса определяет выходное напряжение. Пульсации сглаживают стандартные LC цепочки.
То есть количество имупльсов в единицу времени постоянно
Да, прошу прощения. Выразился не точно. Меняется заполнение.
Он же не через диод заряжается…😉 Нагрузка чем высокоомнее, тем лучше. Может статеру и банального ОК хватит.
Вот об этом-то я и не подумал, что ШИМ идет-то с МК а там то Мсс, то GND, а значит конденсатор будет то заряжаться через резистор, то разряжаться через него…
Но если МК сильно не нагружен, я бы все-таки сделал стабилизатор(по приведенной выше схеме), обратную связь завел бы на АЦП, АЦП настроил на циклическую работу, а в прерывании поставил сравнение измеренного напряжения с нужным и корректировку ШИМа…