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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik sinusbewerteten Pulsweitenmodulation


Autor: Martin Sche (Gast)
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Hallo Leute!


Hab mal wieder ne Frage:

Hab hier nen Umrichter, der mir ein PWM Signal liefert, dass annähert 
ein Siunssignal darstellt (darstellen soll).

Meine Aufgabe ist es jetzt,dieses Sinussignal sauber darzustellen, bzw. 
dessen Nullstellen zu detektieren.
Wollte das ganze mit nem Tiefpass machen. Nur irgendwie hab ich nie ein 
wirklich sauberes Signal.

Die Daten:
PWM-Frequenz: ca. 10kHz
Sinusfrequenz: zwischen 0Hz und 150Hz

Hab die Grenzfrequenz auf 150Hz gelegt und bekomm dann folgende 
RC-Werte:

R=1K und C=1uF (Hoff ich hab mich hier nicht verrechnet)
Das Signal greife ich an nem Trafo ab, der am Umrichter hängt.
Ich bin mir auch net wirklich sicher welche Grenzfrequenz ich nehmen 
soll (wirklich 150Hz?)...

Hoffe ihr könnt mir da weiter helfen. Vielen Dank!!

Viel Grüße
M.S.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Auf der Grenzfrequenz hast Du bereits einen Spannungsabfall von -3dB 
(also etwa 70,8% der Originalamplitude). Daher ist es nötig a) die 
Grenzfrequenz höher zu legen und b) ggf. ein Filter höherer Ordnung 
einzusetzen.
Schau Dir mal die Bode-Plots eines Tiefpasses entsprechender Ordnung an 
(gibt sicher genügend Homepages wo man das sehen kann), um ein Gefühl 
dafür zu bekommen, wo man in etwa die Grenzfrequenz ansetzt, um zum 
einen die Amplitude bei der max. Frequenz (also Deinen 150Hz) nicht zu 
beeinträchtigen, aber zum anderen eine bestmögliche Filterwirkung zu 
erzielen.

Autor: KlaRa (Gast)
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Hallo,
vielleicht hilft dies weiter.

http://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem

Das Abtasttheorem besagt, dass ein kontinuierliches, bandbegrenztes 
Signal, mit einer Minimalfrequenz von 0 Hz und einer Maximalfrequenz 
fmax, mit einer Frequenz größer als 2 · fmax abgetastet werden muss, 
damit man aus dem so erhaltenen zeitdiskreten Signal das Ursprungssignal 
ohne Informationsverlust (aber mit unendlich großem Aufwand) exakt 
rekonstruieren und (mit endlichem Aufwand) beliebig genau approximieren 
kann.
Gruss Klaus.

Autor: yalu (Gast)
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Die Grenzfrequenz sollte nicht zu nahe bei den 150Hz liegen, da sonst
Amplitude und Phase des Sinussignals verändert werden. Sie sollte aber
auch nicht zu nahe bei den 10kHz liegen, da sonst der Tiefpass kaum eine
Wirkung hat und die Restwelligkeit zu hoch wird.

Versuch doch mal etwa 1200Hz (dem geometrischen Mittel der beiden Fre-
quenzen). Je nachdem, ob die Restwelligkeit oder die Phasenverschiebung
des Sinussignals zu hoch ist, verschiebst du die Grenzfrequenz in die
eine oder andere Richtung. Lassen sich die beiden Anforderungen nicht
gleichzeitig erfüllen, musst du die Ordnung des Filters erhöhen.

Man könnte sich auch eine Softwarelösung vorstellen: Die Impulsbreiten
des PWM-Signals werden gemessen und aufgezeichnet. Daraus ergeben sich
zeitdiskrete y-Werte der Sinuskurve, in die eine durch drei oder vier
Parameter (Frequenz, Phase, Amplitude und DC-Anteil) beschriebene Sinus-
kurve hineingefittet wird.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Martin Sche (Gast)

>PWM-Frequenz: ca. 10kHz
>Sinusfrequenz: zwischen 0Hz und 150Hz

>Hab die Grenzfrequenz auf 150Hz gelegt und bekomm dann folgende
>RC-Werte:

>R=1K und C=1uF (Hoff ich hab mich hier nicht verrechnet)

Passt, aber . . .

>Das Signal greife ich an nem Trafo ab, der am Umrichter hängt.

>Ich bin mir auch net wirklich sicher welche Grenzfrequenz ich nehmen
>soll (wirklich 150Hz?)...

Ein einpoliger Tiefpass ist hier nicht sehr brauchbar. Ich würde 
mindestens einen dreipoligen nehmen.

Siehe auch

http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweiten...

Das mit der Frequenz von oberhalb 150 Hz wurde ja schon genannt.

MFG
Falk

Autor: Thomas S. (tsalzer)
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Wie ist denn die genaue Aufgabenstellung?

Mit Filterung wirst Du immer eine Phasenverschiebung haben, die sich als 
Zeitfehler bemerkbar macht.

Brauchst Du die Nulldurchgänge vom Steuersignal, oder vom Ausgang (der 
ja Zeitkonstanten hat und damit filtert)?

Was hängst da dran usw....??

Was spricht gegen die Auswertung des PWN-Signals, evtl. Symmetrien 
erkennen die bei umgeschalteter Brücke einen Polaritätswechsel bedeuten?


guude
ts

Autor: Martin Sche (Gast)
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Hallo!

Vielen Dank für die Antworten!

 Thomas S.:
Ich muss einfach einen Impuls (steigende Flanke) erzeugen, der die selbe 
Periodendauer wie das Sinussignals hat. Der Phasenversatz des TP 
interessiert mich hier weniger.


Ich werde mal versuchen das ganze mit einem TP 3.ordnung zu lösen.
Schreibe euch dann das Ergebnis.


LG M.S.

Autor: Martin Sche (Gast)
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Hallo Leute!

Hab jetzt einige Tests gemacht und dabei is mir aufgefallen: ich hatte 
keinen 1uF Kondensator benutzt sonder 1nF.....mist...

Wenn ich nen 1uF (R=1k, Erklärung später) nehme, haut alles recht gut 
hin, sogar mit einem TP 1.Ordnung.


Etwas beunruhigt mich noch etwas:
Der Umrichter regelt ja nicht nur die Frequenz sondern auch die 
Amplitude. D.h. bei hohen Drehzahlen hab ich hohe eine Frequenz des 
Sinus und hohe Spannungen. Das ist kein Problem, da ich den TP so wähle, 
dass die hohen Frequenzen automatisch auch gedämpft werden.(deshalb das 
große R)
Aber bei niedrigen Drehlzahlen beträgt mein Amplitude nur etwa 300mV...

Mein Ziel ist es ja, die Nulldurchgänge zu finden. Das ganze wollt ich 
mit einem Komparator machen. Auf einen Komparator mit Hysterese werd ich 
wohl net verzichten können, da die Signale mit kleiner Frequenz immer 
noch paar Ausreißer drin haben.

Habt ihr irgenwelche Ideen, wie ich das noch lösen könnte?

Vielen Dank!

Autor: Martin Sche (Gast)
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Hallo!


Also das funktioniert doch ganz gut mit dem Komparator. Damit haben sich 
erstmal alle Probleme gelöst:)



Viele Grüße.

M. Sche.

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