Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM Signal als Spannungsteiler für 0-10 Volt


von SvenPWM (Gast)


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Hallo zusammen!

Zusammen mit meinem Bruder habe ich eine CNC Fräsmaschine gebaut - diese 
funktioniert bis jetzt 1A. Doch jetzt geht es darum auch die Frässpindel 
über den PC in der Geschwindigkeit zu steuern.

Eine Hochfrequenz-Frässpindel aus Hong Kong wird mit einem 
vorgeschalteten Converter betrieben. Diesem kann man die Drehzahl via 
Spannungsteiler mitgeben - Bereich 0-10 Volt via Poti.

Meine Steuersoftware (Mach3) kann für die Spindel ein PWM Signal über 
den Parallelport ausgeben. Nun möchte ich gerne dieses Signal über einen 
Art DAC zu einem geglätteten Signal als Spannungsteiler umwandeln.

Hierzu habe ich bereits folgenden Eintrag im Wiki entdeckt:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweitenmodulation#DA-Wandlung_mit_PWM

Leider hilft mir dies nicht besonders weiter - in Elektronik kenne ich 
mich nur mittelmäßig aus. Mir stellt sich die Frage wie ich ein solches 
geglättetes Signal auf die 10 Volt umwandle und trotzdem die 
Referenzspannungen des Converters nutzen kann (oder soll/muss?).

Über jede Anregung und Tipps wäre ich echt dankbar wie dies zu 
realisieren wäre!

Gruß
Sven

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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SvenPWM schrieb:
> Diesem kann man die Drehzahl via
> Spannungsteiler mitgeben - Bereich 0-10 Volt
Du mußt also aus deinem PWM Signal eine Spannung zwischen 0 und 10V 
erzeugen.
ZB. 0%PWM = 0V bis 100%PWM = 10V
Ergo mußt du nur hinter den PWM-Ausgang ein RC-Glied schalten, und dann 
den Spannungswert passend verstärken.

> Mir stellt sich die Frage wie ich ein solches
> geglättetes Signal auf die 10 Volt umwandle
Mit einem passenden OP-Amp ist das keine Hexerei...
> und trotzdem die
> Referenzspannungen des Converters nutzen kann (oder soll/muss?).
Du meinst die 10V, die der Converter ausgibt, und an die das Poti 
angeschlossen ist?
Falls ja: die brauchst du nicht. Du könntest sie aber zum Betrieb eines 
Rail-to-Rail OP verwenden...

von SvenPWM (Gast)


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Lothar, vielen Dank für deine Antwort.

Du hast mein Problem richtig erfasst. Besteht denn die Möglichkeit, dass 
du mir evtl. ein Beispiel-Schaltplan für dieses Problem suchst? Die 
Verstärkung mittels OP-Amp würde ich sicher noch irgendwie hin bekommen, 
aber Rail-to-Rail OP sagt mir absolut nichts.

Ich muss doch sicherlich die Masse des Converters sowie die meiner OP 
verbinden, damit hier der Potentialunterschied von der Steuerung erkannt 
werden kann - ist meine Annahme soweit korrekt?

Wenn du weder Zeit noch Lust hast - auch in Ordnung ;-) Ich würde nicht 
danach fragen, wenn ich es nicht wirklich selbst lösen könnte...

Gruß
Sven

von MaWin (Gast)


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Die MACH3 liefert das Signal aus dem Parallelport,
und bei dem ist nicht bekannt, ob es 3.3V oder 5V liefert.


Auch wissen wir nicht, welche Betriebsspannung für
die Schaltung zur Verfügung steht, die das 0-10V Signal
erzeugen soll.

Zumindest 10V wäre schon gut.

                  +12V
                    |
                   10k
                    |
                    +---10k--+----+-- 0-10V
                    |        |    |
Parallelport --1k--|< BC547 1uF 100k
                    |E       |    |
       Masse -------+--------+----+-- Masse

Eventuell den 1uF an die maximale Geschwindigkeitsänderung
des Motors anpassen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
>                    +12V
>                     |
>                    10k
>                     |
>                     +---10k--+----+-- 0-10V
>                     |        |    |
> Parallelport --1k--|< BC547 1uF 100k
>                     |E       |    |
>        Masse -------+--------+----+-- Masse
Aber aufpassen: hier hat der High- und Low-Pegel jeweils eine andere 
Impedanz. Deshalb sind die steigenden und die fallenden Flanken jeweils 
unterschiedlich steil und damit die Übertragung Tastverhältnis->Spannung 
nicht linear. Ich würde den Pullup nach 12V etwas niederohmiger 
machen...

von RC-Depp (Typ B) (Gast)


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Hm, und daß der Transistor die PWM invertiert, macht nix ?

Nimm einen UDN 2981, dann bleibt das Signal phasenrichtig,
am Ausgang einen R und C.  Wie schnell soll sich die
Spindelgeschwindigkeit ändern können ?

von RC-Depp (Typ B) (Gast)


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oder noch einfacher: Optokoppler

Primärseitig den Port der Mach3 an die LED, sekundärseitig mit dem 
Ausgangstranistor eine Kollektorschaltung bauen, d.h Kollektor an +10V,
Vorteil: Das Ganze ist galvanisch getrennt.

von Matthias L. (Gast)


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>ein PWM Signal über den Parallelport ausgeben.

Das funtkioniert durch die (WIndows)Treiber durch?


>hinter den PWM-Ausgang ein RC-Glied schalten

Welche Frequenz und Auflösung hat denn das PWM Signal?

von MaWin (Gast)


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> Das funtkioniert durch die (WIndows)Treiber durch?

Wer Mach3 hat, hat seinen Rechner entsprechend verbogen,
z.B. ACPI abgeschaltet.

von SvenPWM (Gast)


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Mittlerweile habe ich etwas recherchiert. Mach3 verwendet seine eigenen 
Treiber - die Software selbst läuft unter XP was dies etwas einfacher 
macht. ACPI wurde von mir manuell nicht abgestellt, könnte ich mir aber 
mal überlegen. Vom Timing her kommt man natürlich nie an eine hohe PWM 
Frequenz heran (20kHz). Was allerings durch gewisse Einstellungen 
möglich ist sind etwa 250Hz. Dazu gibt es bereits einen tollen Beitrag 
im Netz:
http://www.buildlog.net/cnc_laser/mach_laser_power.html

Mir würden 250Hz mit einem RC Low-Pass Filter schon ausreichen - eine 
galvanische Trennung via Optokoppler werde ich vermutlich mit 
integrieren, denn die Steuerung selbst ist auch schon so realisiert. 
Trotz geschirmter Kabel surren die Motoren noch deutlich hörbar...

Die Auflösung auf 100 Schritte halte ich ebenfalls für ausreichend - 
lässt sich ja aber via Software anpassen.

Die Steuerung kann auch gerne eine halbe Sekunde brauchen ihre 
Geschwindigkeit anzupassen - die ist ohnehin gerade auf etwa 2 Sekunden 
zum Hochdrehen eingestellt (via Konverter).

von SvenPWM (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo nochmals.

Für das oben beschriebene Problem wurde nun folgender Schaltplan 
erstellt. Ist dieser so in Ordnung oder benötige ich noch ein paar 
andere externe Komponenten für den UDN? Da ich mit 12V die Platine 
betreibe und im UDN intern etwa 1,8V abfallen, sollte das mit den 10V 
für den Konverter hin hauen.

Bitte um Kommentare und Verbesserungsvorschläge :)

Gruß
Sven

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