kleine Sinuswelle mit Gleichstromvorspannung - in logisches Zeitsignal übersetzen

Ich habe ein zeitvariables Drucksensor-Ausgangssignal, aus dem ich die zyklische Frequenz erhalten möchte. Das Signal stammt von einem Kolbengaskompressor, daher ist das Spannungssignal eine glatte und leicht verzerrte Sinuswelle, die Frequenz variiert langsam von 0-10 Hz, ist aber im Allgemeinen in einem stationären Zustand.

Das Sensorsignal beträgt 0-10 Vdc, die Amplitude liegt bei etwa 0,5 V und der DC-Offset kann zwischen 0,5 und 9,5 V liegen.

Ich möchte das kleine Sinussignal in ein Rechteckwellensignal mit Logikpegel übersetzen, das von einer Mikroprozessorplatine (Arduino Uno) zur Frequenzzählung empfangen werden soll.

Der Ansatz, an den ich denke, besteht darin, den Wechselstromsignalmittelwert auf 2,5 VDC zu verschieben, die Welle zu verstärken und durch einen Schmitt-Trigger-Komparator (ich habe SN74HC14N) zu führen.

Ich bin mir sicher, dass dies eine sehr häufige Situation ist, aber ich habe kein Buchkapitel gefunden, das es für den Elektronik-Anfänger erklärt.

Antworten (1)

Ein einfacher Spannungskomparator kann das, was Sie brauchen, in einem Schritt erledigen:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der LM339 (und ähnliche Komparatoren) hat einen Open-Collector-Ausgang, sodass er mit Hilfe eines einfachen Pullups einen Logikeingang an Ihrer MCU ansteuern kann.

Auf der Eingangsseite des Komparators erzeugt ein einfacher Tiefpassfilter den Mittelwert des Eingangssignals und isoliert die DC-Vorspannung. Diese wird dem - Eingang als Referenz zugeführt. Daher schaltet der Ausgang des Komparators hoch und niedrig, wenn das ursprüngliche Signal (verbunden mit dem +-Eingang) über und unter diesem Durchschnitt schwingt.

Beachten Sie, dass das Eingangssignal (AC + DC) zu jeder Zeit zwischen den Versorgungsschienen des Komparators liegen muss, wobei am oberen Ende ein gewisser Spielraum erforderlich ist. Siehe die Spezifikation "Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich" im Datenblatt . Passen Sie nach Bedarf an.

Wenn die Schaltung bei den niedrigsten Frequenzen, die Sie erkennen möchten, nicht zuverlässig funktioniert, versuchen Sie, die Zeitkonstante des Filters zu erhöhen – dh größere Werte für C1 und/oder R1.

Dave, vielen Dank, dass Sie diese Schaltungsanordnung bereitgestellt und die Funktionsweise so klar beschrieben haben. Ich werde sie bauen und experimentieren.
@DaveTweed - Hier liegt ein potenzielles Problem vor. Tims Interesse gilt der 10-Hz- Frequenz . Dieser Komparator fügt mit ziemlicher Sicherheit jeder Rechteckwellenflanke Rauschen hinzu, was zu einer weitaus höheren Frequenz führt, wenn der RasPi Flanken über eine feste Zeit zählt.
kleine Sinuswelle mit Gleichstromvorspannung - in logisches Zeitsignal übersetzen
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