Arduino ilə Layihələrdə Tətbiq Edilən Aktiv Aşağı Keçid Filtri RC: 4 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Tinkercad Layihələri »

Aşağı keçid filtri, layihələrinizdən parazitar siqnalları süzmək üçün əla elektron sxemlərdir. Arduino və enerji dövrələrinə yaxın işləyən sensorlar olan sistemlərdə olan proyektlərdə ümumi bir problem "parazitar" siqnalların olmasıdır.

Sensorla eyni bölgədəki titrəmə və ya maqnit sahələri səbəb ola bilər.

Əsasən yüksək tezlikdə olan bu siqnallar oxu zamanı narahatlığa səbəb olur və nəticədə avtomatlaşdırma sistemində səhv oxunuşlar meydana gəlir. Ümumi bir nümunə, yüksək bir başlanğıc cərəyanı tələb edən bir maşının işə salınmasıdır.

Bu, sensorlar da daxil olmaqla elektrik şəbəkəsinə qoşulmuş bir neçə elementdə yüksək tezlikli səs-küyün yaranmasına səbəb olacaq.

Bu səslərin sistemə təsir etməməsi üçün sensor elementi ilə onu oxuyan sistem arasında filtrlər istifadə olunur.

Aktiv və passiv filtrlər nələrdir?

Təchizat

• 2 müqavimət;
• 2 ədəd keramika kondansatörü
• 2 elektrolitik kondansatörler;
• Əməliyyat Gücləndiricisi LM358
• Güc terminalları və ya 9V batareya;

Addım 1: Passiv və Aktiv Filtrlər Nələrdir?

Filtrlər, həqiqətə uyğun olmayan dəyərlərin oxunmaması üçün bir siqnalı "təmizləyə" bilən, istənməyən siqnalları ayıra bilən sxemlərdir.

Filtrlər iki növ ola bilər: passiv və aktiv.

Süzgəclər yalnız rezistorlardan və kondansatörlərdən ibarət olduğu üçün ən sadə olan passiv ola bilər.

Aktiv Filtrlər

Rezistorlar və kondansatörlərə əlavə olaraq, aktiv filtrlər, filtrləməni yaxşılaşdırmaq üçün amp-ops və prosessorlarda və mikrokontrolörlərdə istifadə olunan rəqəmsal filtrlərdən istifadə edir.

Buna görə də, bu yazıda öyrənəcəksiniz:

Aşağı keçid filtrinin necə işlədiyini anlayın;

LM358 əməliyyat gücləndiricisini istifadə edərək aşağı ötürmə filtrinin aparatını 100 Hz kəsmə tezliyi ilə konfiqurasiya edin;

Dövrün passiv komponentlərinin dəyərlərini hesablayın;

Aşağı keçid filtri NextPCB yığın.

Aşağıda, Arduino ilə dövrələrimiz üçün aktiv aşağı keçid filtrinin hazırlanması prosesini təqdim edirik.

Addım 2: Aktiv Aşağı Keçid Filtri RC Dövrünün İnkişafı

Bu layihədə NEXTPCB - Printed Circuit Board ilə aktiv aşağı keçid filtri hazırlanacaq, yəni aşağı tezliklərdən keçməyimizə imkan verir. Seçiləcək tezlik aralığı dövrə işindən asılıdır.

Bu məqalə üçün 1MHz -dən aşağı tezliklərdə istifadə edildikləri üçün aktiv aşağı keçid filtrindən istifadə edəcəyik və əlavə olaraq bu dövrədə əməliyyat gücləndiricisi istifadə olunacağı üçün siqnal gücləndirilməsi də edilə bilər.

Buna görə də, bu layihəyə əsaslanaraq, aktiv aşağı keçid filtr dövrəsinin və onun simmetrik təchizat dövrəsinin inkişafına əsas diqqət yetiriləcəkdir. Şəkil 1 bu dövrənin aparatını göstərir.

TinkerCAD-da qurulmuş aşağı keçid filtrli RC sxeminə aşağıdakı linkdən daxil olmaq olar:

Qeyd edildiyi kimi, bir sensordan siqnal əldə etmək üçün bu layihədə Arduinodan istifadə etdik. Beləliklə, yuxarıdakı şəkildəki aşağı keçid filtrli RC dövrəsi 3 vacib hissədən ibarətdir:

• Siqnal generatoru,
• Aktiv filtr və;
• Sensor məlumatlarını toplamaq üçün Arduino.

Siqnal generatoru bir sensorun işini simulyasiya etməkdən və siqnalın Arduinoya ötürülməsindən məsuldur. Bu siqnal daha sonra aşağı keçid filtri RC -dən süzülür və sonradan süzülmüş siqnal Arduino tərəfindən oxunur və işlənir.

Beləliklə, aşağı keçid filtri RC -nin montajını yerinə yetirmək üçün aşağıdakı elektron komponentlərə ehtiyacımız olacaq:

• 2 müqavimət;
• 2 ədəd keramika kondansatörü
• 2 elektrolitik kondansatörler;
• Əməliyyat Gücləndiricisi LM358
• Güc terminalları və ya 9V batareya

Sonra, dövrənin rezistorlarının və kondansatörlərinin dəyərlərinin hesablanmasını təqdim edirik. Bu komponentlərin hesablanması aktiv filtrin aşağı keçid filtrinin kəsilmə tezliyinə əsaslanır.

Rezistor və kondansatör hesablamaları

Təklif olunan dövrə üçün aşağı ötürmə filtri kəsmə tezliyi 100Hz -dən istifadə edəcəyik. Bu şəkildə, dövrə 100Hz -dən aşağı və 100Hz -dən yuxarı tezliklərə keçməyə imkan verəcək, siqnal eksponent olaraq azalacaq.

Buna görə kondansatörlərin hesablanması üçün əlimizdədir: Başlanğıcda, C1 dəyərini təyin etmək kifayətdir, bu halda 1 -dən 100nF -ə qədər olan ticarət dəyəri müəyyən edilə bilər.

Sonra, aşağıdakı tənliyə görə C2 kondansatörünün hesablamasını apardıq.

Sonra R1 və R2 dəyərlərini hesablamaq üçün aşağıdakı düsturu istifadə edin. Formul iki rezistorun dəyərini hesablamaq üçün istifadə edilə bilər. Sonra, yerinə yetirilən hesablamaya baxın.

F*C aşağı keçid filtrinin kəsmə tezliyi olduğu yerdə, yəni bu tezliyin üstündə bu siqnalın qazancı azalacaq. Bu sistem üçün f*C dəyəri 100 Hz olacaq.

Buna görə R1 və R2 üçün aşağıdakı müqavimət dəyərinə sahibik.

Layihənin rezistorları və kondansatörləri üçün əldə edilən dəyərlərdən sonra aktiv filtr üçün enerji təchizatı sxemini inkişaf etdirməliyik. Bu tip filtr üçün asimmetrik enerji təchizatı istifadə etməliyik və bundan sonra təchizat sxemini təqdim edəcəyik.

Addım 3: Güc Təchizatı

Bu dövrə üçün tələb olunan güc simmetrik bir enerji təchizatıdır. Simmetrik bir enerji təchizatı yoxdursa, sadə bir enerji təchizatı ilə işləyən kondansatörlərdən istifadə edərək bir dövrə yığın.

Bununla birlikdə, simmetrik mənbənin dəyəri 2 -yə bölündüyü üçün enerji təchizatının gərginlik dəyəri 10V -dan çox olmalıdır.

Yuxarıdakı şəkil enerji təchizatı dövrəsini göstərir.

Bu sxem, simmetrik olmayan ümumi bir qaynaq istifadə edildiyindən, artıq Şəkil 1-dəki elektron diaqramdadır.

Aktiv filtr dövrəsini və onun təchizatı sxemini hazırladıqdan sonra Arduino ilə layihələrinizdə və ya bu məqsədlə filtrə ehtiyacı olan digər layihələrdə istifadə etmək üçün elektron filtr modulu hazırladıq.

Sonra, elektron sxemin quruluşunu və hazırlanmış elektron lövhənin dizaynını təqdim edəcəyik.

Active Low Pass Filter RC -nin çap elektron lövhəsi

Addım 4: Aktiv Aşağı Keçmə Filtri RC -nin Çaplı Devre Kartı

Elektron çaplı elektron lövhə - NEXTPCB etmək üçün dövrənin elektron sxemi hazırlanmışdır. Active Low Pass Filter RC -nin elektron sxemi Şəkil 3 -də göstərilmişdir.

Sonra, sxem Altium proqramının PCB Dizaynına ixrac edildi və Şəkil 4 -də göstərildiyi kimi aşağıdakı lövhə dizayn edildi.

Dövrə və giriş siqnalını təmin etmək üçün üç sancaq və çıxışda iki pin istifadə edilmişdir. İki pin süzülmüş siqnal və dövrənin GND çıxışı üçün istifadə olunur.

PCB -nin planını tərtib etdikdən sonra çap edilmiş elektron lövhənin 3D dizaynı yaradıldı və Şəkil 5 -də təqdim edildi.

PCB layihəsindən bu moduldan istifadə edə və Arduino ilə layihənizə tətbiq edə bilərsiniz. Bu yolla, müəyyən parazitar siqnallar ləğv ediləcək və layihəniz siqnal oxunmasında səhv riski olmadan işləyəcək.

Nəticə

Bu aktiv aşağı keçid filtri RC dövrəsi, ümumiyyətlə, serial rabitəsinə müdaxilə yaradan bir çox siqnala malik olan radio tezliyində olduğu kimi Arduino gücünü süzmək, serial rabitə siqnallarını süzmək üçün geniş istifadə edilə bilər. kəsilmə tezliyi dəyişir.

Bu dövrəni qurduqdan sonra bir ipucu, Arduinoya daha yaxın bir əlaqə yaratmaqdır, çünki müdaxilənin yaxşı bir hissəsi sensor ilə mikro nəzarətçi arasındakı məsafədədir və əksər hallarda mikro nəzarətçi çox yaxın ola bilməz, çünki Sensor Arduino üçün zərərli ola bilər.

Əlavə olaraq, daha davamlı bir siqnala sahib olmaq üçün aşağı keçid filtrinin kəsmə tezliyini daha aşağı bir tezliyə dəyişmək kifayətdir, bu müqavimət və kondansatörlərin dəyərlərini dəyişəcək. Siqnal aşağı olarsa, siqnalda qazanc əldə etmənin də üstünlükləri var.

Mühim informasiya

Bütün fayllara aşağıdakı linkdən daxil ola bilərsiniz: Çaplı Devre Faylları

Öz PCB -lərinizi əldə edə və NextPCB -də ilk satınalma zamanı yalnız yükü ödəyə bilərsiniz. Arduino Layihələriniz və sensorlarınızla bu layihədən zövq alın və istifadə edin.