Arduino bilan loyihalarda qo'llaniladigan faol past o'tkazgichli filtrli RC: 4 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Tinkercad loyihalari »

Past o'tish filtri sizning loyihalaringizdan parazitar signallarni filtrlash uchun ajoyib elektron sxemalardir. Arduino va elektr zanjirlariga yaqin ishlaydigan sensorlar tizimidagi loyihalarda keng tarqalgan muammo bu "parazitar" signallarning mavjudligi.

Sensor bilan bir xil hududda ular tebranish yoki magnit maydonlari sabab bo'lishi mumkin.

Asosan yuqori chastotali bo'lgan bu signallar o'qish paytida bezovtalikni keltirib chiqaradi va natijada avtomatlashtirish tizimida xato o'qishlar paydo bo'ladi. Umumiy misol - yuqori boshlang'ich oqimini talab qiladigan mashinaning ishga tushirilishi.

Bu elektr tarmog'iga ulangan bir nechta elementlarda, shu jumladan datchiklarda yuqori chastotali shovqin paydo bo'lishiga olib keladi.

Bu shovqinlarning tizimga ta'sirini oldini olish uchun sensor elementi va uni o'qiyotgan tizim o'rtasida filtrlar ishlatiladi.

Passiv va faol filtrlar nima?

Ta'minotlar

• 2 rezistorlar;
• 2 ta keramik kondansatör
• 2 elektrolitik kondansatkichlar;
• Operatsion kuchaytirgich LM358
• Quvvat terminallari yoki 9V batareya;

1 -qadam: Passiv va faol filtrlar nima?

Filtrlar - bu haqiqatga mos kelmaydigan qiymatlarni o'qishni oldini olish uchun signalni "tozalash", keraksiz signallarni ajratish mumkin bo'lgan sxemalar.

Filtrlar ikki xil bo'lishi mumkin: passiv va faol.

Filtrlar passiv bo'lishi mumkin, ular eng oddiylari, chunki ular faqat rezistorlar va kondansatkichlardan iborat.

Faol filtrlar

Faol filtrlar, rezistorlar va kondansatkichlardan tashqari, filtrlashni yaxshilash uchun amp-ops va protsessorlar va mikrokontrollerlarda ishlatiladigan raqamli filtrlardan foydalanadilar.

Shuning uchun, ushbu maqolada siz quyidagilarni bilib olasiz.

Past o'tkazgichli filtr qanday ishlashini tushunish;

LM358 operatsion kuchaytirgichidan foydalanib, past chastotali 100 Gts chastotali past o'tish filtrining uskunasini sozlang;

O'chirishning passiv komponentlarining qiymatlarini hisoblang;

NextPCB past o'tish filtrini yig'ing.

Quyida biz Arduino bilan sxemalarimiz uchun faol past o'tkazgichli filtrni ishlab chiqish jarayonini taqdim etamiz.

2 -qadam: Faol past o'tkazgichli filtrli RC sxemasini ishlab chiqish

Ushbu loyihada NEXTPCB - Bosilgan elektron platalar bilan faol past o'tkazgichli filtr ishlab chiqariladi, ya'ni past chastotalarni o'tkazishga imkon beradi. Tanlanadigan chastota diapazoni kontaktlarning zanglashiga bog'liq.

Ushbu maqola uchun biz faol past o'tkazgichli filtrdan foydalanamiz, chunki ular 1 MGts dan past chastotalarda ishlatiladi va bundan tashqari, signal kuchaytirilishi mumkin, chunki bu sxemada operatsion kuchaytirgich ishlatiladi.

Shuning uchun, ushbu loyiha asosida, markaziy e'tibor faol past o'tkazgichli filtr pallasini va uning nosimmetrik ta'minot sxemasini ishlab chiqishga qaratiladi. 1 -rasmda ushbu sxemaning apparati ko'rsatilgan.

TinkerCAD-da qurilgan past o'tkazgichli RC sxemasiga quyidagi havola orqali kirish mumkin:

Yuqorida aytib o'tilganidek, biz sensordan signal olish uchun ushbu loyihada Arduino -dan foydalanganmiz. Shunday qilib, yuqoridagi rasmda past o'tkazgichli RC sxemasi bizda 3 ta muhim qism bor:

• Signal generatori,
• Faol filtr va;
• Sensor ma'lumotlarini yig'ish uchun Arduino.

Signal generatori sensorning ishlashini simulyatsiya qilish va signalni Arduino -ga uzatish uchun javobgardir. Keyin bu signal past o'tkazgichli RC filtri orqali filtrlanadi va keyinchalik filtrlangan signal Arduino tomonidan o'qiladi va qayta ishlanadi.

Shunday qilib, past o'tkazgichli RC filtrini yig'ishni amalga oshirish uchun bizga quyidagi elektron komponentlar kerak bo'ladi:

• 2 rezistorlar;
• 2 ta keramik kondansatör
• 2 elektrolitik kondansatkichlar;
• Operatsion kuchaytirgich LM358
• Quvvat terminallari yoki 9V batareya

Keyinchalik, biz kontaktlarning zanglashiga olib keladigan rezistorlar va kondansatörlerin qiymatlarini hisoblashni taqdim etamiz. Ushbu komponentlarning hisob -kitobi faol filtrning past o'tkazgichli filtrining uzilish chastotasiga asoslangan.

Rezistor va kondansatör hisoblari

Tavsiya etilgan sxema uchun biz past chastotali filtrni 100 Gts chastotasidan foydalanamiz. Shunday qilib, kontaktlarning zanglashiga 100 Gts dan past va 100 Gts dan yuqori chastotalarga ruxsat beriladi, signal esa eksponent sifatida kamayadi.

Shuning uchun, kondansatkichlarni hisoblash uchun bizda: Dastlab, C1 qiymatini aniqlash kifoya, bunda 1 dan 100nF gacha bo'lgan tijorat qiymati aniqlanishi mumkin.

Keyinchalik, biz C2 kondansatörünün hisobini quyidagi tenglama bo'yicha qildik.

Keyin R1 va R2 qiymatlarini hisoblash uchun quyidagi formuladan foydalaning. Formuladan ikkita rezistorning qiymatini hisoblash mumkin. Keyinchalik, bajarilgan hisobni ko'ring.

Bu erda f*C - past o'tkazgichli filtrni kesish chastotasi, ya'ni bu chastotadan yuqori bo'lsa, bu signalning daromadi kamayadi. Ushbu tizim uchun f*C qiymati 100 Gts bo'ladi.

Shuning uchun biz R1 va R2 uchun quyidagi qarshilik qiymatiga egamiz.

Loyihaning rezistorlari va kondansatkichlari uchun olingan qiymatlardan keyin biz faol filtr uchun quvvat manbai sxemasini ishlab chiqishimiz kerak. Ushbu turdagi filtr uchun biz assimetrik quvvat manbasidan foydalanishimiz kerak va bundan keyin biz etkazib berish sxemasini taqdim etamiz.

3 -qadam: Quvvat manbai

Bu zanjir uchun zarur quvvat nosimmetrik quvvat manbai hisoblanadi. Agar sizda nosimmetrik quvvat manbai bo'lmasa, oddiy quvvat manbai bilan ishlaydigan kondansatkichlar yordamida sxemani yig'ing.

Biroq, quvvat manbai kuchlanish qiymati 10V dan katta bo'lishi kerak, chunki simmetrik manbaning qiymati 2 ga bo'linadi.

Yuqoridagi rasmda quvvat manbai sxemasi ko'rsatilgan.

Ushbu sxema 1-rasmdagi elektron diagrammada allaqachon mavjud, chunki umumiy nosimmetrik bo'lmagan manba ishlatiladi.

Filtrning faol sxemasi va uni etkazib berish sxemasini loyihalashdan so'ng, biz Arduino bilan loyihalaringizda yoki shu maqsadda filtrga muhtoj bo'lgan boshqa loyihalarda qo'llaniladigan elektron filtr modulini ishlab chiqdik.

Keyinchalik, biz elektron sxemaning tuzilishini va ishlab chiqilgan elektron taxtaning dizaynini taqdim etamiz.

Active Low Pass Filter RC bosilgan elektron platasi

4 -qadam: Faol past o'tkazgichli filtrning bosilgan elektron platasi

Elektron bosma platani - NEXTPCB qilish uchun elektron sxemasi ishlab chiqilgan. Active Low Pass Filter RC elektron sxemasi 3 -rasmda ko'rsatilgan.

Keyin, sxema Altium dasturiy ta'minotining PCB dizayniga eksport qilindi va 4 -rasmda ko'rsatilgandek, quyidagi taxta ishlab chiqildi.

O'chirish va kirish signalini etkazib berish uchun uchta pim ishlatilgan va chiqishda ikkita pim ishlatilgan. Ikkita pin filtrlangan signal va kontaktlarning zanglashiga olib keladi.

PCB sxemasini loyihalashdan so'ng, bosilgan elektron kartaning 3D dizayni yaratildi va 5 -rasmda keltirilgan.

PCB loyihasidan siz ushbu moduldan foydalanishingiz va uni Arduino yordamida loyihangizga qo'llashingiz mumkin. Shunday qilib, ba'zi parazitar signallar bekor qilinadi va sizning loyihangiz signal o'qishda xatolarsiz ishlaydi.

Xulosa

Ushbu faol past o'tkazgichli RC sxemasi Arduino quvvatini filtrlashda, ketma -ket aloqa signallarini filtrlashda keng qo'llanilishi mumkin, odatda radio chastotada bo'lgani kabi, odatda signalga, odatda, ketma -ket aloqaga aralashishga olib keladi. kesish chastotasi o'zgartiriladi.

Ushbu sxemani yig'gandan so'ng, maslahat Arduino -ga yaqinroq bo'ladi, chunki aralashuvning yaxshi qismi sensor va mikrokontroller orasidagi masofada bo'ladi va ko'p hollarda mikrokontroller juda yaqin bo'la olmaydi, chunki uning joylashuvi Sensor Arduino uchun zararli bo'lishi mumkin.

Bundan tashqari, uzluksiz signalga ega bo'lish uchun past chastotali filtrni o'chirish chastotasini past chastotaga o'zgartiring, bu rezistorlar va kondansatkichlarning qiymatlarini o'zgartiradi. Bundan tashqari, agar signal past bo'lsa, signaldan daromad olishning afzalliklari bor.

Muhim ma'lumotlar

Barcha fayllarga quyidagi havola orqali kirish mumkin: Bosilgan elektron karta fayllari

Siz o'zingizning 10 ta tenglikni olishingiz va NextPCB -da birinchi marta sotib olishda faqat yukni to'lashingiz mumkin. Arduino loyihalari va sensorlari bilan ushbu loyihadan zavqlaning va foydalaning.