Bereitstellung einer linear einstellbaren Gleichspannung von PWM (1,5 V bis 3,3 V)

Es gibt viele Möglichkeiten, das zu tun, was Sie wollen. Es gibt sogar ICs, die das für Sie erledigen (programmierbare Spannungsregler).

Aber wenn Sie Ihrem Weg folgen möchten, benötigen Sie zuerst eine PWM mit mehr als 8 Bit Auflösung (10 mV ist der Schritt, 3,3 V ist die maximale Spannung, die Sie erreichen möchten - das sind 330 Schritte oder 9 Bit), stellen Sie sicher, dass dies der Fall ist Dein PWM hat die richtige Auflösung.

Dann müssen Sie den PWM-Ausgang filtern. Die "einfachste" Lösung ist in der Tat RC. Dies ist nicht die effizienteste, aber es ist in Ordnung, wenn Sie eine gewisse Welligkeit akzeptieren können. Wählen Sie eine Manschettenfrequenz, die mindestens 10-mal kleiner als die PWM-Frequenz ist, um eine angemessene Welligkeitsdämpfung zu erzielen (in Ihrem Fall 2 kHz). Für einen RC-Filter erster Ordnung wählen Sie R folgendermaßen aus:

R = 1/(2 x pi x C xf)

Dann müssen Sie den Ausgang des Filters puffern. Dies kann mit einem als Follower verwendeten Operationsverstärker erfolgen. Stellen Sie sicher, dass die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers ausreichend ist, um eine Sättigung zu vermeiden, und dass der Verstärker ausreichend Strom für Ihre Anwendung liefern kann.

Sie können so etwas haben:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wählen Sie R1/R2, um die Verstärkung (oder Dämpfung) einzustellen, wählen Sie R4/(R3+R4), um den Offset einzustellen, wählen Sie C*R2, um die Filterfrequenz einzustellen. Die Ausgabe ist entgegengesetzt zu Ihrer PWM-Einstellung (0 = max, 255 = min).

Wenn Sie ein 5-V-PWM-Signal bei 20 kHz haben, sollte die Tiefpassfilterung eines Tastverhältnisses von 10 % bei etwa 2 kHz etwa 0,5 V ergeben, 50 % wären etwa 2,5 V und 100 % wären 5 V. Es ist nur der Mittelwert über einen PWM-Zyklus.

Sobald Sie dies in der Hand haben, sollten Sie wissen, wie Sie Ihr Signal skalieren und versetzen. Wenn Sie um eine Verstärkung von weniger als eins skalieren müssen, benötigen Sie einen Spannungsteiler (dh Vorwiderstände) oder einen invertierenden Verstärker (Operationsverstärker), den Sie später erneut invertieren müssen. Offset würde mit einem Operationsverstärker behandelt werden.

Die andere Alternative besteht darin, die PWM-Impulsbreiten zu drehen, um das zu bekommen, was Sie brauchen.

Es scheint mir, dass eine Komponente namens Digital-Analog-Wandler (DAC) das tun würde, was Sie wollen. Sie können wahrscheinlich mit PWM und einem Tiefpassfilter höherer Ordnung machen, was Sie wollen, aber der DAC könnte für Sie einfacher sein.

DACs sind sowohl mit seriellen als auch mit parallelen Digitaleingängen erhältlich. Sie erwähnen Arduino, daher schlage ich vor, dass Sie einen seriellen DAC verwenden möchten, da die serielle Schnittstelle weniger E / A-Pins vom Arduino verwendet. Serielle Übertragungen sind jedoch langsamer als parallele.

Es gibt viele verschiedene Geräte zur Auswahl. Wenn Sie die Zeichenfolge "serial dac" in Google eingeben, erhalten Sie eine Fülle von Auswahlmöglichkeiten. Zwei der ersten Wahlmöglichkeiten: Linear Technology und Maxim bieten kostenlose Muster an. Ich vermute, dass die meisten Hersteller von DACs dasselbe tun.

Ein Tiefpassfilter ist der Weg zu gehen. Ich mache genau dasselbe in einer Schaltung, an der ich gerade arbeite, also habe ich etwas, das funktioniert:

Dies ist im Grunde nur ein Tiefpassfilter dritter Ordnung mit einer Grenzfrequenz von etwa 350 Hz. Bei einem 20-kHz-PWM-Signal liegt die Welligkeit unter 1 mV.

Wenn Sie Ihre Impulsbreite ändern, dauert es etwa 2,5 ms, bis sich das Signal einpendelt.