Hallo, ich möchte ein PWM-Signal(Vpp: 5V, f: 50hz, DCY: 5%-10%) in eine analoge Spannung umwandeln. => RC Low-Pass Filter. Jedoch musste ich feststellen, dass je nach Konfiguration des Kondensators und des Widerstands entweder das "Rauschen" oder die Phase(Verzögerung der Signalübertragung) zu groß wird. Diese beiden Störfaktoren sollen möglichst klein gehalten werden. Dazu habe ich zwei Fragen: - Hilft es, mehrere RC-Glieder hintereinander zu betreiben? - Gibt es andere Wege, das PWM-Signal in eine möglichst konstante Spannung umzuwandeln? Mit einer höheren Frequenz und einem größerem DCY des PWM-Signals wäre die Umwandlung in eine analoge Spannung, die sich proportional zum DCY verhält, natürlich einfacher umsetzbar mit einem RC-Glied.. lg Max
Moin, Max V. schrieb: > oder die Phase(Verzögerung der > Signalübertragung) zu groß wird. > > - Hilft es, mehrere RC-Glieder hintereinander zu betreiben? Bei einem RC-Tiefpass kann die Phasenverschiebung ja max. fast 90° gross werden. Wenn dir das schon zu viel ist, dann seh' ich schwarz. Ansonsten waere ein "besserer" Tiefpass als ein RC-Glied eine Option. Stumpf einfach mehrere RC-Glieder hintereinander sind das oft nicht. Gruss WK
Danke für die Antworten.
Ich habe versucht, mehrere RC-Glieder hintereinander zu setzen. Leider
bestand das Problem immer noch, wie derguteweka schon erwähnt hat.
Dergute Weka schrieb:
> Ansonsten waere ein "besserer" Tiefpass als ein RC-Glied eine Option.
Welcher würde da in Frage kommen?
lg Max
Max V. schrieb: > (Vpp: 5V, f: 50hz, DCY: 5%-10%) Klingt nach einem RC-(Servo-)Signal? Das ist aber nicht notwendigerweise ein sauberes PWM-Signal! D.h. die Pause zwischen den Impulsen ist u.U. nicht immer genau (20ms - Impulslänge), auch das kann zu "Rauschen" führen! Eine präzise Auswertung bekommt man da am Besten über eine Impulslängen-Messung (per µC oder diskret mit Hilfe eines Referenz-Impulses)
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...geht auch analog: Signal mit einem Schmitt-Trigger auf immer die gleiche Höhe bringen, mit einem OpV-Integrator mitteln (beseitigt das Rauschen), an eine Sample&Hold-Stufe übergeben und den Kondensator entladen (für den nächsten Puls). Die Spannung der S&H schnell digitalisieren, bevor der nächste Puls kommt. Wenns nur zum Überprüfen ist, an den Schmitt-Trigger ein ZEIGER-Instrument anschließen, das integriert auch. Gruß - Werner
Thomas Elger schrieb:
> D.h. die Pause zwischen den Impulsen ist u.U. nicht immer genau (20ms
-Impulslänge).
Stimmt. Das liegt daran, dass es sich hier um ein PWM-Signal aus einem
RC-Empfänger handelt, welcher beispielsweise Servos ansteuern kann. Mit
dem Oszilloskop habe ich mir bereits seine einzelnen Kanäle angeschaut
und herausgefunden, dass sich NIE ein Puls eines Kanals mit dem Puls
eines anderen Kanals überlappt, sondern alle Pulse direkt hintereinander
auf die "PWM-Leitung" des jeweiligen Kanals gegeben werden. D.h.: Falls
sich ein Puls eines Kanals verlängert, wird auf seine fallende Flanke
"gewartet". Erst dann wird im Anschluss der nächste Puls auf den
nächsten Kanal gegeben.
D.h. eigentlich auch, dass nur die Pulsweite, aber keinesfalls der DCY
verwendet werden darf, da die Periode nicht immer gleich lang ist.
Eventuell könnte ich die Signale in einen µC einlesen, die Pulsweite
messen und anschließend ein brauchbares PWM Signal ausgeben, welches
sich gut umwandeln lässt.
Max V. schrieb: > Eventuell könnte ich die Signale in einen µC einlesen, die Pulsweite > messen und anschließend ein brauchbares PWM Signal ausgeben, welches > sich gut umwandeln lässt. das sind doch normale Servo Signale. Du könntest einfach ein Fahrtregler verwenden.
Max V. schrieb: > Eventuell könnte ich die Signale in einen µC einlesen, die Pulsweite > messen und anschließend ein brauchbares PWM Signal ausgeben, welches > sich gut umwandeln lässt. Ich würde dann gleich einen µC mit integriertem D/A-Wandler nehmen, dann braucht nix mehr umgewandelt zu werden.
Max V. schrieb: > Welcher würde da in Frage kommen? Irgendein Tiefpass "hoeherer" Ordnung (also 2.,3.,4. ... Ordnung.) Jenachdem, was du halt haben willst; wenn das Phasenverhalten wichtig ist, halt z.B. einen Bessel, wenn dir die Phase/Gruppenlaufzeit voellig latte ist, aber die Flankensteilheit im Vordergrund steht, einen Cauer oder Tschebyscheff oder sonst irgendwas auf deine Anforderungen zugeschnittenes. Gruss WK
Max V. schrieb: > Danke für die Antworten. > > Ich habe versucht, mehrere RC-Glieder hintereinander zu setzen. Leider > bestand das Problem immer noch, wie derguteweka schon erwähnt hat. > > Dergute Weka schrieb: >> Ansonsten waere ein "besserer" Tiefpass als ein RC-Glied eine Option. > > Welcher würde da in Frage kommen? Eine aktives Tiefpassfilter höherer Ordnung mit Opamps: https://home.zhaw.ch/~hrt/EK2/AktiveFilter/filter_active_v5.pdf Gruss Thomas
Max V. schrieb: > ich möchte ein PWM-Signal(Vpp: 5V, f: 50hz, DCY: 5%-10%) in eine analoge > Spannung umwandeln. => RC Low-Pass Filter. Jedoch musste ich > feststellen, dass je nach Konfiguration des Kondensators und des > Widerstands entweder das "Rauschen" oder die Phase(Verzögerung der > Signalübertragung) zu groß wird. > Diese beiden Störfaktoren sollen möglichst klein gehalten werden. "möglichst klein" ist keine sinnvolle Angabe. Wie groß darf der Ripple (nicht "Rauschen") auf der Ausgangsspannung sein? Oder anders gefragt: wie stark muß die PWM-Frequenz gedämpft werden? Und ebenso anders herum: was ist die größte Nutzfrequenz die du noch übertragen können willst? Denn ich gehe doch stark davon aus, daß es dir um die Dämpfung geht (und nicht um die Phase wie du schreibst). Erst mit diesen beiden Angaben kann man sagen, welcher Ordnung ein Filter sein müßte, um einerseits deine Nutzfrequenz noch durchzulassen und andererseits die PWM-Frequenz so stark wie gewünscht zu dämpfen. Allerdings mache ich dir bei 50Hz (wirklich Hertz?) keine großen Hoffnungen. Wenn du ein "schnelles" analoges Steuersignal per PWM erzeugen willst, dann mußt du eine höhere PWM-Frequenz verwenden. Ein alternativer Ansatz würde das PWM-Signal digital vermessen und den Meßwert per DAC ausgeben. Das kann man z.B. mit einem kleinen µC machen. Das wird dann so schnell wie es die PWM hergibt. Bei 50Hz kriegst du alle 20ms einen neuen Analogwert.
Axel S. schrieb: > Ein alternativer Ansatz würde das PWM-Signal digital vermessen und den > Meßwert per DAC ausgeben. Das kann man z.B. mit einem kleinen µC machen. Eben - ich halte den Ansatz mit dem Filter für nicht besonders zielführend, weil es kein "echtes" PWM-Signal ist, sondern ein Servo-Impuls von einem RC-Empfänger. Durch die Abhängigkeit des Timings von den anderen Servo-Kanälen ergibt sich eine variable Pause zwischen den einzelnen Impulsen (je nachdem, wie die anderen Servos gerade gesteuert werden), und damit eine Änderung der Ausgangsspannung, wenn das Signal als PWM-Signal behandelt wird, statt nur die Impulslänge auszuwerten. Edit: ich würde dafür den billigsten 8-Pin PIC (12F1571) vorschlagen. Der hat zwar nur einen 5-Bit DAC, aber dafür 16-Bit PWM-Module. Bei 12 Bit Auflösung gehen ein paar kHz PWM-Frequenz, da reicht dann mit Sicherheit ein simpler RC-Tiefpass.
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Thomas E. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Ein alternativer Ansatz würde das PWM-Signal digital vermessen und den >> Meßwert per DAC ausgeben. Das kann man z.B. mit einem kleinen µC machen. > > Eben - ich halte den Ansatz mit dem Filter für nicht besonders > zielführend, weil es kein "echtes" PWM-Signal ist, sondern ein > Servo-Impuls von einem RC-Empfänger. Oh. So weit hatte ich gar nicht mehr gelesen. Wenn die Impulsfrequenz nicht konstant ist, dann funktioniert das mit dem Filter in der Tat nicht. Die Information steckt in der Impulsbreite - und da allein. Also muß man auch die Impulsbreite messen.
Max V. schrieb: > Das liegt daran, dass es sich hier um ein PWM-Signal aus einem > RC-Empfänger handelt, welcher beispielsweise Servos ansteuern kann. Das ist kein PWM-, sondern ein PPM-Signal. Warum belügst Du hier also diejenigen, die bereit sind/waren, Dir bei Deinem Problem zu helfen?
Andreas S. schrieb: > Warum belügst Du hier also > diejenigen, die bereit sind/waren, Dir bei Deinem Problem zu helfen? Läufst Du nicht ganz rund? Das kann doch nicht sein: Jemand, der aus Unkenntnis die falsche Modulationsart angibt, weil er es nicht besser weiß, wird von einem Schnösel als Lügner bezeichnet. Solche Figuren würde ich gern mal im echten Leben sehen.
Andreas S. schrieb: >> Das liegt daran, dass es sich hier um ein PWM-Signal aus einem >> RC-Empfänger handelt, welcher beispielsweise Servos ansteuern kann. > > Das ist kein PWM-, sondern ein PPM-Signal. Jein. Die Information steckt in der Pulsweite. PWM ist also schon richtig. Die Abkürzung PPM steht normalerweise für Pulsphasen- (auch: Pulsposition-) Modulation. Ausschließlich von Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Puls-Pausen-Modulation kenne ich nun PPM aka Puls-Pausen-Modulation als Bezeichnung für das Codierungsverfahren von Proportional-Fernsteueranlagen. Wobei dieses PPM für das komplette Telegramm steht, der TE aber wohl nur den vom Decoder ausgegebenen Impuls für einen einzelnen Kanal meint. Und dieses Signal ist dann pulsweitenmoduliert.
Vielen Dank für die hilfreichen Antworten! Ich habe das Problem mit einem uC gelöst, wie ihr vorgeschlagen habt. Zwar benutzte ich einen AVR, da ich gerade keinen PIC mehr zur Verfügung hatte, trotzdem funktioniert nun alles hervorragend. Einfach einen "kleinen" RC Low-Pass Filter an den relativ hochfrequenten PWM Ausgang des uC gelegt.. Die Ergebnisse sind zufriedenstellend, es ist so gut wie kein Ripple mehr vorhanden. Aus reinem Interesse noch eine(bzw. zwei) Frage(n): -Gibt es auch einen rein analogen Weg, das PPM-Signal in eine brauchbare, analoge Spannung umzuwandeln? -Wenn ja, wie würde sie aussehen?
>Gibt es auch einen rein analogen Weg, das PPM-Signal in eine >brauchbare, analoge Spannung umzuwandeln? Du hast die Lösung doch bereits aufgezeigt: >Einfach einen "kleinen" RC Low-Pass Filter an den relativ >hochfrequenten PWM Ausgang des uC gelegt.. Das Grundproblem ist die relativ geringe Originalfrequenz von 50 Hz. Filter für diesen Bereich sind im Allgemeinen "träge". Soll da etwas Gleichspannungsähnliches raus kommen sind "große" Bauteile vonnöten. Auch eine OP-Filterlösung verhilft Dir hier zu keinem echten Quicky.
Axel S. schrieb: > Jein. Die Information steckt in der Pulsweite. PWM ist also schon > richtig. Bei der PWM steckt die Information im Tastgrad, d.h. dem Verhältnis aus Impulsbreite zur Gesamtdauer, auch wenn der Name hier etwas missverständlich ist. PWM wird ververwendet, wenn nachfolgende Stufen auf Grund ihrer Trägheit (Tiefpassverhalten) eine Mittelwertbildung des Signals durchführen. > Wobei dieses PPM für das komplette > Telegramm steht, der TE aber wohl nur den vom Decoder ausgegebenen > Impuls für einen einzelnen Kanal meint. Abweichend vom Wikipedia-Artikel wird dieses Übertragungsart üblicherweise jedoch als Summen-PPM bezeichnet und die extrahierten Einzelimpulse als PPM. Bei mehreren Kanälen entspricht die Wiederholrate des Einzelimpulses der des gesamten Telegramms. > Und dieses Signal ist dann pulsweitenmoduliert. Nein, bei aus einem Summen-PPM-Signal extrahierten Impulsen wäre der Tastgrad viel zu gering. Bei Modellbau- und Industrie-Servos mit PPM-Eingang wird ausschließlich die Pulsbreite, aber nicht der Tastgrad berücksichtigt, um Auswirkungen durch die Periodendauer eines zugrundeliegenden Summen-PPM-Signals zu vermeiden. Und nicht jede PPM-Signalquelle stellt ein streng periodisches Signal bereit. Würde man dies als PWM behandeln, hätte dies deutliche Schwankungen des gefilterten/gemittelten Signals zur Folge.
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