Ардуино менен долбоорлордо колдонулган Active Low Pass Filter RC: 4 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Tinkercad долбоорлору »

Төмөн өтүү чыпкасы сиздин долбоорлоруңуздан паразиттик сигналдарды чыпкалоо үчүн эң сонун электрондук схемалар. Arduino жана электр схемаларына жакын иштеген сенсорлору бар системалардагы проектилердеги жалпы көйгөй "паразитардык" сигналдардын болушу.

Алар сенсор менен бир жердеги титирөө же магнит талааларынан келип чыгышы мүмкүн.

Көбүнчө жогорку жыштыкта болгон бул сигналдар окуу учурунда бузулууну жаратат жана натыйжада автоматташтыруу системасында ката окуулар пайда болот. Жалпы мисал - жогорку баштапкы токту талап кылган машинанын башталышы.

Бул сенсорлорду кошкондо, электр тармагына туташкан бир нече элементтерде жогорку жыштыктагы ызы-чуунун пайда болушуна алып келет.

Бул үндөрдүн системага таасир этүүсүн алдын алуу үчүн сенсор элементи менен аны окуган системанын ортосунда чыпкалар колдонулат.

Пассивдүү жана активдүү чыпкалар деген эмне?

Жабдуулар

• 2 резисторлор;
• 2 керамикалык конденсатор
• 2 Электролиттик конденсаторлор;
• Ыкчам күчөткүч LM358
• Power терминалдары же 9V батарея;

1 -кадам: Пассивдүү жана активдүү чыпкалар деген эмне?

Чыпкалар - бул чындыкка дал келбеген баалуулуктарды окуудан качуу үчүн, керексиз сигналдарды бөлүп, "тазалай" турган схемалар.

Чыпкалар эки түрдүү болушу мүмкүн: пассивдүү жана активдүү.

Пассивдүү чыпкалар Филтрлер пассивдүү болушу мүмкүн, алар эң жөнөкөй, анткени алар резисторлордон жана конденсаторлордон гана турат.

Активдүү чыпкалар

Активдүү чыпкалар, резисторлордон жана конденсаторлордон тышкары, чыпкалоону жакшыртуу үчүн амп-опторду жана процессорлордо жана микроконтроллерлерде колдонулуучу санарип чыпкаларды колдонушат.

Ошондуктан, бул макалада сиз үйрөнөсүз:

Төмөн өтүү чыпкасы кандай иштээрин түшүнүңүз;

LM358 ыкчам күчөткүчүнүн жардамы менен 100 Гц чектик жыштыгы бар аз өтмө чыпканын аппараттык жабдууларын конфигурациялоо;

Чынжырдын пассивдүү компоненттеринин маанилерин эсептөө;

NextPCB аз өтмө чыпкасын чогултуп алыңыз.

Төмөндө биз Arduino менен микросхемаларыбыз үчүн активдүү аз өтмө чыпканы иштеп чыгуу процессин сунуштайбыз.

2 -кадам: Active Low Pass чыпкасы RC схемасын иштеп чыгуу

Бул долбоордо NEXTPCB - Printed Circuit Board менен активдүү аз өтмө чыпкасы иштелип чыгат, башкача айтканда, ал бизге төмөнкү жыштыктарды өткөрүүгө мүмкүндүк берет. Тандала турган жыштык диапазону чынжырдын ишине көз каранды.

Бул макала үчүн биз активдүү аз өтмө чыпканы колдонобуз, анткени алар 1 МГцтен төмөн жыштыктарда колдонулат жана мындан тышкары, сигналдын күчөтүлүшү мүмкүн, анткени бул схемада оперативдүү күчөткүч колдонулат.

Ошондуктан, бул долбоордун негизинде, борбордук басым активдүү аз өтүү чыпкасы схемасын жана анын симметриялуу жеткирүү схемасын өнүктүрүүгө багытталат. Figure 1 бул схеманын аппараттык сүрөттөлөт.

TinkerCADда курулган аз өтмө чыпкасы RC схемасына төмөнкү шилтемеден кирүүгө болот:

Жогоруда айтылгандай, биз бул долбоордо Arduinoду сенсордон сигнал алуу үчүн колдондук. Ошентип, жогорудагы сүрөттөгү төмөн өтүү чыпкасы RC схемасында бизде 3 маанилүү бөлүк бар:

• Сигнал генератору,
• Активдүү чыпка жана;
• Сенсор маалыматтарды чогултуу үчүн Arduino.

Сигнал генератору сенсордун иштешин моделдөө жана сигналды Arduinoго берүү үчүн жооптуу. Бул сигнал андан кийин RC төмөн чыпкасы аркылуу чыпкаланат жана андан кийин чыпкаланган сигнал Arduino тарабынан окулат жана иштетилет.

Ошентип, төмөн өткөргүч чыпкасы RC чогултууну аткаруу үчүн бизге төмөнкү электрондук компоненттер керек болот:

• 2 резисторлор;
• 2 керамикалык конденсатор
• 2 Электролиттик конденсаторлор;
• Ыкчам күчөткүч LM358
• Power терминалдары же 9V батарея

Андан кийин, биз схеманын резисторлорунун жана конденсаторлорунун маанилерин эсептөөнү сунуштайбыз. Бул компоненттерди эсептөө активдүү чыпканын төмөн өтүү чыпкасынын кесүү жыштыгына негизделген.

Резистор жана конденсатордун эсептөөлөрү

Сунуш кылынган схема үчүн биз 100 Гц төмөн өткөрмө чыпкасын колдонобуз. Ошентип, схема 100 Гцтен төмөн жана 100 Гцтен жогору жыштыктарга өтүүгө мүмкүндүк берет, сигнал экспоненциалдуу түрдө төмөндөйт.

Ошондуктан, конденсаторлорду эсептөө үчүн бизде: Башында С1дин маанисин аныктоо жетиштүү, мында 1ден 100нФке чейинки коммерциялык маанини аныктоого болот.

Андан кийин, C2 конденсаторунун эсептөөсүн төмөндөгү теңдемеге ылайык жүргүздүк.

Андан кийин R1 жана R2 маанилерин эсептөө үчүн төмөнкү формуланы колдонуңуз. Формула эки резистордун баасын долбоорлоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Андан кийин, аткарылган эсептөөнү караңыз.

Бул жерде f*C - төмөнкү өтүү чыпкасынын чектөө жыштыгы, башкача айтканда, бул жыштыктан жогору, бул сигналдын кирешеси азаят. Бул система үчүн f*C мааниси 100 Гц болот.

Ошондуктан, бизде R1 жана R2 үчүн төмөнкү резистор мааниси бар.

Долбоордун резисторлору жана конденсаторлору үчүн алынган баалуулуктардан биз активдүү чыпка үчүн электр менен камсыздоо схемасын иштеп чыгышыбыз керек. Чыпканын бул түрү үчүн биз асимметриялуу электр менен камсыздоону колдонушубуз керек, андан кийин биз жеткирүү схемасын сунуштайбыз.

3 -кадам: Электр энергиясы менен камсыздоо

Бул схема үчүн керектүү күч симметриялуу электр булагы болуп саналат. Эгерде сизде симметриялуу электр энергиясы жок болсо, анда жөнөкөй электр менен камсыздалган конденсаторлордун жардамы менен схеманы чогултуңуз.

Бирок, электр менен камсыздоонун чыңалуусу 10В жогору болушу керек, анткени симметриялуу булактын мааниси 2ге бөлүнөт.

Жогорудагы сүрөттө электр менен камсыздоонун схемасы көрсөтүлгөн.

Бул схема симметриялуу эмес жалпы булак колдонулгандыктан, 1-сүрөттөгү электрондук диаграммада мурунтан эле бар.

Активдүү чыпка схемасын жана анын жеткирүү схемасын иштеп чыккандан кийин, биз Arduino менен долбоорлоруңузда же ушул максатта чыпкага муктаж болгон башка долбоорлордо колдонула турган электрондук чыпка модулун иштеп чыктык.

Андан кийин, биз электрондук схеманын түзүмүн жана иштелип чыккан электрондук тактанын дизайнын сунуштайбыз.

Active Low Pass Filter RC басылган платасы

4 -кадам: Active Low Pass чыпкасы RCнин басылган схемасы

Электрондук басмакананы - NEXTPCB жасоо үчүн, схеманын электрондук схемасы иштелип чыккан. Active Low Pass Filter RCнин электрондук схемасы 3 -сүрөттө көрсөтүлгөн.

Андан кийин, схема Altium программасынын PCB Дизайнына экспорттолгон жана 4 -сүрөттө көрсөтүлгөндөй, төмөнкү такта иштелип чыккан.

Уч казык схеманы жана киргизүү сигналын жана чыгууда эки казыкты камсыз кылуу үчүн колдонулган. Эки казык чыпкаланган сигналдын жана схеманын GND чыгаруу үчүн колдонулат.

ПХБнын макетин иштеп чыккандан кийин, басма схемасынын 3D дизайны түзүлүп, Figure 5те берилген.

PCB долбоорунан сиз бул модулду колдонуп, аны Arduino менен долбооруңузга колдоно аласыз. Ошентип, кээ бир паразитардык сигналдар жокко чыгарылат жана сиздин проект сигналды окууда катачылыктарсыз иштейт.

Жыйынтык

Бул активдүү аз өтмө чыпкасы RC схемасы Arduino кубаттуулугун чыпкалоодо, сериялык байланыш сигналдарын чыпкалоодо кеңири колдонулушу мүмкүн, радио жыштыкта болгондой эле, адатта сериялык байланышка тоскоолдук жаратуучу көптөгөн сигналдарга ээ. кесүү жыштыгы өзгөрөт.

Бул схеманы чогулткандан кийин бир кеңеш - бул Arduino менен жакыныраак байланыш түзүү, анткени интерференциянын жакшы бөлүгү сенсор менен микроконтроллердин ортосундагы аралыкта жана көпчүлүк учурда микроконтроллер өтө жакын боло албайт, анткени анын жайгашкан жери сенсор Arduino үчүн зыяндуу болушу мүмкүн.

Мындан тышкары, үзгүлтүксүз сигналга ээ болуу үчүн, жөн эле аз өтүү чыпкасынын чектүү жыштыгын төмөнкү жыштыкка өзгөртүңүз, бул резисторлор менен конденсаторлордун маанилерин өзгөртөт. Ал ошондой эле сигналдын кирешесин түзүүнүн артыкчылыктарына ээ, эгер сигнал аз болсо.

Маанилүү маалымат

Бардык файлдарга төмөнкү шилтемеден кирүүгө болот: Басылган схеманын файлдары

Сиз өзүңүздүн 10 ПХБңызды ала аласыз жана NextPCBден биринчи сатып алууда жүктү гана төлөй аласыз. Бул долбоордон Arduino Projects жана сенсорлоруңуз менен ырахат алыңыз жана пайдаланыңыз.