Tiefpassfilter und Dämpfungsglied

Ich entwerfe eine Schaltung, um einen bürstenbehafteten Gleichstrommotor anzutreiben. Der Motor erhält 24VDC, moduliert mit PWM. Ich hätte gerne eine analoge Spannungserfassungsfunktion für die Verwendung mit meinem Atmel ATmega328P @ 3.3 AVCC, mit etwas Platz oben für einen Sicherheitsspielraum. Das heißt, ich möchte sowohl einen Spannungsteiler als auch einen Spannungsmittelwert (ein RC-Filter).

Wie ich entdeckt habe (durch Lesen von Wikipedia), ist ein Filter wirklich ein frequenzabhängiger Spannungsteiler. Wenn ich die Frequenz kenne, die ich verwenden werde, kann ich einen RC-Tiefpassfilter entwerfen – aber anstatt für eine Dämpfung von 3 dB zu entwerfen F C , ich kann es auf 10 dB Dämpfung auslegen F P W M . Dies ähnelt dieser Frage , aber ich glaube nicht, dass ich R2 brauche, oder? Siehe beigefügten Schaltplan.

Ich habe diese Werte mit der Gleichung berechnet (wieder aus Wikipedia)

v Ö u T ( ω ) v ich N ( ω ) = 1 1 + ( ω R C ) 2

Wo

v Ö u T ( ω ) v ich N ( ω ) = 0,1 ,       ω = 2 π 15625 = 98175  rad/s

Meine Fragen:

  1. Ist das überhaupt nötig? Meine Idee hier ist, dass die Spannung am Motor aufgrund unterschiedlicher Lasten und Gegen-EMK usw. nicht genau der Spannung entspricht, die ich aufgrund der PWM erwarte. Daher muss ich die Spannung messen, die in der Rückkopplung im geschlossenen Stromkreis verwendet werden soll. Ist das falsch?

  2. Gehe ich das überhaupt richtig an? Schaltungsdesign, Wertauswahl usw.?

  3. Offensichtlich wäre dies für den ADC bei 100 % Einschaltdauer sehr schlecht, da nur die 24-V-DC-Komponente vorhanden wäre und die Spannung nicht geteilt wird. Das Maximum, das ich plane, ist 60% oder so. Kann das zu Problemen führen?

  4. Welche Vorteile, wenn überhaupt, bietet die Schaltung von Jeremiah Rose gegenüber dieser, wenn die Frequenz bekannt und fest ist? Neben dem ADC-Schutz bei 100 % Einschaltdauer.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wenn Sie möchten, dass es am Ausgang zwischen 0 und 3,3 V liegt, benötigen Sie einen Widerstand parallel zu C1 - fragen Sie sich, was bei 100% Einschaltdauer passiert.
Ja, das habe ich mich gefragt ... siehe meine Frage 3. Wird das jedoch über den gesamten Bereich der Einschaltdauer relevant sein oder nur, wenn die Einschaltdauer nahe / bei 100% liegt?
Da sich die PWM-Spannung nicht ändert, sondern nur die Impulsbreite, müssen Sie auf den durchschnittlichen Motorstrom und die Drehzahl achten.
@randomhead: Wenn Sie vorhaben, eine Einschaltdauer von bis zu 60% zu erreichen, machen Sie es bei einer Einschaltdauer von 100% sicher - Sie verlieren nur ein bisschen Präzision und die Dinge funktionieren immer noch extrem. Wenn Sie das einfach nicht ertragen können, verwenden Sie eine Art Limiter.
Ein PWM-Signal hat eine DC-Komponente, schlage die Fourier-Reihe eines PWM-Signals nach. Bei 50% Einschaltdauer gibt Ihr Filter 12 V plus PWM-Welligkeit aus
@sstobbe — ja, das hatte ich befürchtet. Peinlicherweise erinnerte ich mich, nachdem ich diese Frage gestellt hatte, dass ich in der Verwendung von PSPICE und dergleichen geschult worden war ... Ich gehe mit TimWescotts (und Jeremiah Roses) Vorschlag, R2 parallel zum Kondensator hinzuzufügen. Mit R1 = 101 kΩ, R2 = 909 kΩ und C = 0,22 µF erhalte ich eine relativ lange Anstiegszeit (~50 ms), aber eine sehr geringe Welligkeit (<2 mV), was für diese Anwendung akzeptabel erscheint.
Sie können einen normalen Widerstandsteiler verwenden, um die Spannung zu reduzieren und sie einem Operationsverstärker zuzuführen und den Operationsverstärkerausgang zu filtern

Antworten (1)

Versuche meine Fragen selbst zu beantworten:

  1. Ob das überhaupt nötig ist, habe ich noch nicht herausgefunden.

  2. Anscheinend bin ich nicht richtig vorgegangen. Das von mir entworfene Filter dämpft den 15-kHz-Teil der Spannung um 10 dB, dämpft jedoch nicht die DC-Komponente, sodass die Spannung am ADC-Eingang viel größer ist als zulässig. Was den DC-Anteil betrifft, ist dies nur ein Mittelwertbildner, kein Teiler.

  3. Siehe 2.

  4. Der Vorteil der Schaltung, die in der von mir verlinkten Frage gepostet wurde, ist: Sie macht tatsächlich das, was ich will.

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