Arduino көмегімен жобаларда белсенді төмен өтетін сүзгі RC: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Tinkercad жобалары »

Төмен өту сүзгісі сіздің жобаларыңыздан паразиттік сигналдарды сүзуге арналған тамаша электронды схемалар. Arduino және қуат тізбектеріне жақын жұмыс істейтін сенсорлары бар жүйелерде жиі кездесетін мәселе - «паразиттік» сигналдардың болуы.

Олар сенсормен бір аймақтағы діріл немесе магнит өрістерінен туындауы мүмкін.

Көбінесе жоғары жиіліктегі бұл сигналдар оқу кезінде бұзылулар туғызады, демек автоматтандыру жүйесінде қате көрсеткіштер пайда болады. Жалпы мысал - жоғары бастапқы токты қажет ететін машинаның іске қосылуы.

Бұл электр желісіне қосылған бірнеше элементтерде, соның ішінде датчиктерде жоғары жиілікті шуылдың пайда болуына әкеледі.

Бұл шу жүйеге әсер етпеуі үшін сенсор элементі мен оны оқитын жүйе арасында сүзгілер қолданылады.

Пассивті және активті сүзгілер дегеніміз не?

Жабдықтар

• 2 резисторлар;
• 2 керамикалық конденсатор
• 2 Электролиттік конденсаторлар;
• LM358 операциялық күшейткіші
• Қуат терминалдары немесе 9В батарея;

1 -қадам: Пассивті және белсенді сүзгілер дегеніміз не?

Сүзгілер - бұл шындыққа сәйкес келмейтін мәндерді оқудан аулақ болу үшін сигналды «тазартатын», қажет емес сигналдарды бөлетін тізбектер.

Сүзгілер екі түрге бөлінеді: пассивті және активті.

Пассивті сүзгілер пассивті болуы мүмкін, олар қарапайым, себебі олар тек резисторлар мен конденсаторлардан тұрады.

Белсенді сүзгілер

Белсенді сүзгілер резисторлар мен конденсаторлардан басқа сүзгілеуді жақсарту үшін күшейткіштерді және процессорлар мен микроконтроллерлерде қолданылатын цифрлық сүзгілерді қолданады.

Сондықтан, бұл мақалада сіз мыналарды білесіз:

Төмен өту сүзгісі қалай жұмыс істейтінін түсіну;

LM358 операциялық күшейткішті қолдана отырып, жиілігі 100 Гц төмен өту сүзгісінің аппараттық құралын конфигурациялаңыз;

Тізбектің пассивті компоненттерінің мәндерін есептеу;

NextPCB төмен өту сүзгісін жинаңыз.

Төменде біз Arduino -мен тізбектеріміз үшін белсенді төмен өткізу сүзгісін жасау процесін ұсынамыз.

2 -қадам: Белсенді төмен өту сүзгісі RC тізбегін құру

Бұл жобада NEXTPCB - Басып шығарылған схемасы бар белсенді төмен өткізу сүзгісі әзірленеді, яғни ол төмен жиілікті өткізуге мүмкіндік береді. Таңдалатын жиілік диапазоны тізбектің жұмысына байланысты.

Бұл мақала үшін біз белсенділігі төмен өткізгішті қолданамыз, өйткені олар 1 МГц -тен төмен жиіліктер үшін қолданылады, сонымен қатар сигналды күшейтуге болады, өйткені бұл тізбекте жұмыс күшейткіші қолданылады.

Сондықтан, осы жобаға сүйене отырып, орталық фокустың белсенді өткізгіштік тізбегін және оның симметриялы жеткізу тізбегін дамытуға басты назар аударылады. 1 -суретте осы тізбектің аппараттық құралы көрсетілген.

TinkerCAD-та жасалған төмен өткізгішті RC тізбегіне келесі сілтеме бойынша кіруге болады:

Жоғарыда айтылғандай, біз сенсордан сигнал алу үшін осы жобада Arduino қолдандық. Осылайша, төмендегі суреттегі төмен өткізгішті RC тізбегі бізде 3 маңызды бөліктен тұрады:

• Сигнал генераторы,
• Белсенді сүзгі және;
• Сенсорлық мәліметтерді жинауға арналған Arduino.

Сигнал генераторы сенсордың жұмысын модельдеуге және сигналды Arduino -ға беруге жауап береді. Бұл сигнал RC төмен өту сүзгісі арқылы сүзіледі, содан кейін сүзілген сигнал Arduino арқылы оқылады және өңделеді.

Осылайша, төмен өткізгішті RC сүзгісін құрастыруды орындау үшін бізге келесі электронды компоненттер қажет болады:

• 2 резисторлар;
• 2 керамикалық конденсатор
• 2 Электролиттік конденсаторлар;
• LM358 операциялық күшейткіші
• Қуат терминалдары немесе 9В батарея

Әрі қарай, тізбектің резисторлары мен конденсаторларының мәндерінің есебін ұсынамыз. Бұл компоненттердің есебі белсенді сүзгінің төмен өту сүзгісінің үзілу жиілігіне негізделген.

Резистор мен конденсаторды есептеу

Ұсынылған схема үшін біз 100 Гц төмен өту сүзгісінің үзілу жиілігін қолданамыз. Осылайша, схема жиіліктердің 100 Гц -тен төмен және 100 Гц -ден жоғары өтуіне мүмкіндік береді, сигнал экспоненциалды түрде төмендейді.

Сондықтан, конденсаторларды есептеу үшін бізде: Бастапқыда С1 мәнін анықтау жеткілікті, бұл жағдайда 1 -ден 100нФ -ке дейінгі коммерциялық мәнді анықтауға болады.

Содан кейін біз C2 конденсаторының есебін төмендегі теңдеуге сәйкес жүргіздік.

Содан кейін R1 және R2 мәндерін есептеу үшін төмендегі формуланы қолданыңыз. Формуланы екі резистордың мәнін жобалау үшін қолдануға болады. Әрі қарай, орындалған есепті қараңыз.

Мұндағы f*C - төмен өту сүзгісінің шектеу жиілігі, яғни осы жиіліктен жоғары болса, бұл сигналдың пайда болуы төмендейді. Бұл жүйе үшін f*C мәні 100 Гц болады.

Сондықтан бізде R1 және R2 үшін резистордың келесі мәні бар.

Жобаның резисторлары мен конденсаторлары үшін алынған мәндерден кейін біз белсенді сүзгі үшін қоректену тізбегін әзірлеуіміз керек. Фильтрдің бұл түрі үшін бізге асимметриялық қоректену көзін қолдану керек, содан кейін біз жеткізу тізбегін ұсынамыз.

3 -қадам: Қуат көзі

Бұл тізбек үшін қажетті қуат симметриялы қуат көзі болып табылады. Егер сізде симметриялы қуат көзі болмаса, қарапайым қуат көзінен қуат алатын конденсаторлардың көмегімен тізбекті жинаңыз.

Дегенмен, қоректендіру көзінің кернеу мәні 10В -тан жоғары болуы керек, себебі симметриялы көздің мәні 2 -ге бөлінеді.

Жоғарыдағы суретте электрмен жабдықтау тізбегі көрсетілген.

Бұл схема 1-суреттегі электронды диаграммада бар, себебі симметриялы емес ортақ көз қолданылады.

Белсенді сүзгі тізбегін және оның жеткізу тізбегін жобалағаннан кейін біз Arduino -мен сіздің жобаларыңызда немесе осы үшін сүзгі қажет болатын басқа жобаларда қолданылатын электрондық сүзгі модулін жасадық.

Әрі қарай, біз электронды схеманың құрылымын және әзірленген электронды тақтаның дизайнын ұсынамыз.

Active Low Pass Filter RC баспа тақтасы

4 -қадам: Белсенді төмен өту сүзгісінің басылған схемасы

Электронды баспа платасы - NEXTPCB жасау үшін тізбектің электронды схемасы жасалды. Active Low Pass Filter RC электронды схемасы 3 суретте көрсетілген.

Содан кейін, схема Altium бағдарламалық қамтамасыз етуінің ПХД дизайнына экспортталды және 4 -суретте көрсетілгендей келесі тақта құрастырылды.

Схема мен кіріс сигналын беру үшін үш түйреуіш және шығысындағы екі түйреуіш пайдаланылды. Екі түйреуіш сүзілген сигнал мен GND тізбегінің шығуы үшін қолданылады.

ПХД макетін жобалағаннан кейін 5 -суретте баспа схемасының 3D дизайны құрылды және ұсынылды.

ПХД жобасынан сіз бұл модульді қолдана аласыз және оны Arduino көмегімен жобаңызға қолдана аласыз. Осылайша, кейбір паразиттік сигналдар жойылады және сіздің жобаңыз сигналды оқуда қателіктерсіз жұмыс істейді.

Қорытынды

Бұл белсенді төмен өткізгішті RC тізбегі Arduino қуатын сүзу үшін, сериялық байланыс сигналдарын сүзу үшін кеңінен қолданылуы мүмкін, әдетте радио жиіліктегідей, әдетте көптеген сигналдары бар, олар әдетте сериялық байланысқа кедергі келтіреді. шектеу жиілігі өзгереді.

Бұл схеманы құрастырғаннан кейінгі кеңес - бұл Arduino -ға жақындату, себебі интерференцияның жақсы бөлігі сенсор мен микроконтроллер арасындағы қашықтықта болады, ал көп жағдайда микроконтроллер өте жақын бола алмайды, себебі оның орналасқан жері сенсор Arduino үшін зиянды болуы мүмкін.

Сонымен қатар, үздіксіз сигналға ие болу үшін резисторлар мен конденсаторлардың мәндерін өзгертетін төменгі өту сүзгісінің шектеу жиілігін төменгі жиілікке ауыстыру жеткілікті. Сондай -ақ, егер сигнал төмен болса, сигналда пайда табудың артықшылықтары бар.

Маңызды ақпарат

Барлық файлдарға келесі сілтеме бойынша қол жеткізуге болады: Баспа схемасының файлдары

Сіз өзіңіздің 10 ПХД -ны ала аласыз және NextPCB -де бірінші рет сатып алған кезде ғана жүк төлей аласыз. Бұл жобаны Arduino жобалары мен сенсорларымен бірге қолданыңыз.