Guten Morgen, ich habe ein PWM-Signal mit 400kHz und vorgebenem Tastverhältnis. Jetzt möchte ich auf dieses PWM-Signal eine Analogspannung addieren, so dass sich das Tastverhältnis des PWM-Signals entsprechend erhöht oder verkleinert. Beispiel: PWM mit 60% Tastverhältnis. Analogspannung 1V -> 70% Tastverhältnis. Analogspannung -1V -> 50% Tastverhältnis. (Die Werte sind erfunden, es geht nur um das Prinzip.) Hintergrund ist der, dass ich mit der vorgegeben PWM eine Mosfet-Brücke ansteuern will. Allerdings muss ich eine Rückführung des Ausgangs auf den Eingang realisieren. Ich will direkt eine PWM und keine Analogspannung vorgeben, um später mehrere Verstärker synchron laufen zu lassen. Außerdem kann ich eine PWM besser per Optokoppler von der Steuerung galvanisch trennen. Ein Weg, der funktionieren würde, wäre PWM->Tiefpass->Analogspannung addieren->Neue PWM erzeugen, aber der Weg kommt mir sehr umständlich vor. Gibt es eine einfache Möglichkeit, das oben genannte Schema zu realisieren? Stefan
Kleinen Mikrocontroller nehmen, PWM einlesen , ADC einlesen und neue PWM ausgeben. Habe etwas ähnliches mal mit einem ATtiny13 realisiert.
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Die offensichtliche Lösung wäre, den Erzeuger des ersten PWM-Signals zu ändern. Warum geht das bei dir nicht?
@David: Stimmt, so könnte ich es machen. Ich bin nur irgendwie bei der Analogelektronik hängengeblieben und dachte dass es für sowas einen speziellen Chip gibt. Hatte mir vorgestellt, dass das ganze analog "robuster" ist. Werde das aber nochmal überdenken, da es gegen einen Mikrocontroller keine prinzipiellen Einwände gibt. @Clemens: Ich möchte den Erzeuger der ersten PWM galvanisch von dem Verstärker trennen. Wenn ich direkt analoge Signale erzeuge, dann habe ich das Problem diese an den Verstärker zu übertragen.
Ich muss zugeben, dass ich auch zuerst über eine analoge Lösung nachdenke, auch wenn ich durchaus in der Lage bin, dafür einen µC einzusetzen. Eine einfache Schaltung aufzubauen geht allemal schneller, als die Entwicklungsmaschinerie für den µC in Gang zu setzen. Welche Ansatz für eine Fertigung in Stückzahlen wirtschaftlicher oder einen miniaturisierten Aufbau geeigneter ist, ist eine andere Frage. An ein fertiges IC glaube ich nicht. Mein analoger Vorschlag: Beide PWM-Flanken mit je einem Monoflop verzögern. Eins der Monoflops ist Spannungs-gesteuert. Dazu ein Gatter. Das ist nicht sehr schwierig, hat aber noch das großen Manko, dass Über- und Unterlauf nicht gelöst sind. Es funktioniert nur in einem begrenzten Bereich. PS: Interessante "Bewertung" hier. Da ist ja jemand sehr von dem Allheilmittel µC überzeugt. Ich rechne natürlich auch mit -1.
Also so wie die Aufgabe gestellt ist würde ich auch einen µC nehmen, aber irgendwie bin ich mir nicht ganz sicher ob ich verstanden habe was das ganze soll.
Stefan H. schrieb: > ich habe ein PWM-Signal mit 400kHz und vorgebenem Tastverhältnis. Jetzt > möchte ich auf dieses PWM-Signal eine Analogspannung addieren, so dass > sich das Tastverhältnis des PWM-Signals entsprechend erhöht oder > verkleinert. Dann nenne mal ein paar Fakten. Welche Auflösung hat dein PWM-Signal, was soll passieren, wenn du bei der Addition den Bereich 0..100% Duty-Cycle verläßt und welche Bandbreite hat dein Analogsignal.
Stefan H. schrieb: > Wenn ich direkt analoge Signale erzeuge, dann habe > ich das Problem diese an den Verstärker zu übertragen. Ich meinte eigentlich je ein PWM-Signal in beiden Richtungen. Dazu brauchst du eine Möglichkeit, die Analogspannung in PWM unzuwandeln. Das geht entweder selber mit einem Dreieckwellengenerator und einem Komparator (siehe z.B. http://www.ti.com/lit/ug/slau508/slau508.pdf), oder einem fertigen Chip (z.B. LTC6992).
Clemens L. schrieb: > Ich meinte eigentlich je ein PWM-Signal in beiden Richtungen. Noch genauer: Du meinst das analog zurückzuführende Signal galvanisch zu trennen, und zwar wiederum mit Hilfe von PWM. Gäbe es nicht genau so viele Komponenten wie in Stefans Plan B, dazu noch einen Koppler? Zusätzlich vielleicht das Problem, dass sich der Signalweg nicht so leicht vor dem PW-Modulator auftrennen ließe? Stefan H. schrieb: > Ein Weg, der funktionieren würde, wäre PWM->Tiefpass->Analogspannung > addieren->Neue PWM erzeugen, aber der Weg kommt mir sehr umständlich > vor. Ich meine, dass das einfacher wäre, und eigentlich auch gar nicht so umständlich (es sei denn, man definiert mehr als ein IC als sehr umständlich).
Nimm eine kapazitive Ankopplung. Dann stimmt es. Auch digital kann man das ja nur lokal begrenz richtig machen.
Erst einmal danke für die Antworten, ich glaube mit ein paar mehr Informationen kommen alle weiter. Ziel ist es einen Leistungsverstärker für Piezoaktoren zu bauen. Diese sind fast rein kapazitiv mit ca. 9-40µF, je nach Größe. Sie brauchen eine Spannung von ca. 120V unipolar. Mein Plan war jetzt, einen Schaltverstärker mit 2 Mosfets zu bauen. Dafür habe ich den IRS20957-Treiber und 2 Fets ausgewählt. Das eigentliche "Bewegungsprogramm" soll auf einem Rechner mit relativ niedriger Taktfrequenz laufen. Mein Plan war jetzt, mit diesem Rechner ein PWM-Signal von 1-99% zu erzeugen um damit eine Spannung relativ zu den 120V auszugeben. Diese wollte ich per Optokoppler an den IRS-Chip verbinden, da ich wg. den 120V eine galvanische Trennung bevorzuge. So weit, so simpel. Allerdings gibt es ein Problem mit Schaltverstärkern und kapazitiven Lasten. Die Spule zur Stromglättung und die kapazitive Last geben ohne einen nennenswerten Widerstand einen prima Schwingkreis ab. Man braucht notwendigerweise ein dämpfendes Element. Entweder man nimmt einen Widerstand am Ausgang des Schaltverstärkers (was natürlich das Konzept ad absurdum führt), oder man realisiert eine Feedback-Schleife auf den Eingang. Es geht mir in der Frage um diese Feedbackschleife. Ich will die Ausgangsspanung messen, das dU/dt bilden und es vom PWM-Eingangssignal abziehen, um das System zu stabilisieren. Die Frequenz des Filters will ich im Bereich von 1..5kHz legen, so als Größenordnung. Eine direkte Rückführung auf den "Hauptprozessor" möchte ich nicht, da der Verstärker ein eigenständiges Teil sein sollte. Ich hoffe die Erläuterungen helfen weiter - ich freue mich über Antworten! Stefan
> Eine einfache Schaltung aufzubauen geht allemal schneller, > als die Entwicklungsmaschinerie für den µC in Gang zu setzen. Analog=hoher Entwicklungsaufwand, viele Bauteile Digital=weniger Entwicklungsaufwand, weniger Bauteile Was ist Dir die "einfache" Schaltung?
Stefan U. schrieb: > Analog=hoher Entwicklungsaufwand, viele Bauteile > Digital=weniger Entwicklungsaufwand, weniger Bauteile Das unterschreibe ich nicht. Dass das nicht generell gilt, steht wohl außer Zweifel. Aber auch in diesem Fall hängt es von mindestens zwei sehr wichtigen Einflussgrößen ab: 1. Beherrscht der Entwickler die Analogtechnik respektive die µC-Technik überhaupt? 2. Gibt es eine einfache Schaltung, die den Ansprüchen genügt? Zu 1.: a.) Diese Frage wurde im Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik gestellt. Ich meine, das sollte als Hinweis ernst nehmen. b.) Stefan schreibt: "Ich bin nur irgendwie bei der Analogelektronik hängengeblieben" Das respektiere ich. Andere Forumsteilnehmer scheinen es selbstverständlich zu finden das jeder hier im Forum als einzige Spielzeuge Arduinos u. ä. im Kindergarten hatten und C deren Muttersprache ist. (Erste Worte: if (!HappiHappi) WarningMessage("Cry"); Zu 2.: Sinngemäß könnte auch gelten: Hat man schon fertige Softwaremodule, die die Software-Lösung erleichtern, z. B. hier einen PWM-zu-Integer-Dekoder? Stefan U. schrieb: > Was ist Dir die "einfache" Schaltung? Die Frage habe allerdings auch schon gestellt.
Uwe B. schrieb: > Dass das nicht generell gilt, steht wohl > außer Zweifel. Ich glaube es liegt einfach an der Erfahrung der meisten hier. Behaupte ich jetzt einfach mal. Ich selber war schon mehr als einmal in der Situation wo ich gedacht habe: Mach's Analog, das geht schneller, und sich aber später in den Hintern gebissen hat: Hätte ich das mal mit einem uC gemacht.
1 | Zeit |
2 | | |
3 | V |
4 | _____ __________ |
5 | | | | | |
6 | Addieren/Subtrah. o----------| | | | |
7 | | XOR |----| Monoflop |---, _____ |
8 | ursprüngliche PWM o-----+----| | | | | | | |
9 | | |_____| |__________| '---| | |
10 | | | XOR |---o OUT |
11 | '----------------------------------| | |
12 | |_____| |
Gruß Jobst
Hallo Jobst, das sieht ja sehr elegant aus! Ich werde mal schauen, ob es Bauteile gibt, mit denen sich diese Lösung mit wenig Aufwand umsetzen lässt. Stefan
Stefan H. schrieb: > das sieht ja sehr elegant aus! Ja, in der Tat, so sieht es aus. Aber was glaubst du, was passiert, wenn du (d)eine Analogspannung in ein XOR-Gatter schickst? Ich musste eine ganze Weile hinschauen, um zu erkennen, was da alles noch fehlt, bis es Sinn ergibt.
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Uwe B. schrieb: > Aber was glaubst du, was passiert, wenn > du (d)eine Analogspannung in ein XOR-Gatter schickst? Ne, in das XOR geht nur die PWM. Seine "analoge Spannung" ist die Zeit im Monoflop. Die einzige Problematik, die ich erwarten würde, sind Glitches am Ausgang, die man allerdings mit einem Tiefpass und einem Schmidttrigger in den Griff bekommt. Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Uwe B. schrieb: >> Aber was glaubst du, was passiert, wenn >> du (d)eine Analogspannung in ein XOR-Gatter schickst? > > Ne, in das XOR geht nur die PWM. Seine "analoge Spannung" ist die Zeit > im Monoflop. > Die einzige Problematik, die ich erwarten würde, sind Glitches am > Ausgang, die man allerdings mit einem Tiefpass und einem Schmidttrigger > in den Griff bekommt. Das habe ich dann ja auch kapiert. Deshalb: Uwe B. schrieb: > Ich musste eine ganze Weile hinschauen, um zu erkennen, was da alles > noch fehlt, bis es Sinn ergibt. Also fehlt in dieser "eleganten" Schaltung noch: 1. Analogsignal in positiv und negativ aufteilen (Komparator) 2. Differenz zur 0-Spannung bilden (Entfällt, wenn 0-Spannung = 0 V) 3. Betrag davon bilden 4. Mit dem Betrag das Steuersignal für das Monoflop erzeugen 5. Begrenzungen vorsehen, ggf. auch die erwähnten Spikes unterdrücken Wenn tatsächlich ein Monoflop verwendet würde, müsste ein Steuerstrom umgekehrt proportional zum Betrag der Differenz zur Nullspannung erzeugt werden. Das ist richtig anspruchsvoll (Kehrwert bilden). Also kein Monoflop, sondern einen synchronen Sägezahn erzeugen und einen Komparator dahinter. Spätestens jetzt sieht das Ganze nicht mehr so elegant aus. Aber je nach Möglichkeit des "Ausführenden" vielleicht immer noch einfacher, als eine Entwicklungsumgebung anwerfen und "das bisschen Firmware" dafür zu schreiben - insbesondere, wenn das Neuland ist... Zum Nachweis des Grundprinzips würde ich es wahrscheinlich analog machen. Wenn die Schaltung in der Praxis nur ein Mal gebraucht würde und sicher funktionieren muss, also wenn die Begrenzungen dazu kämen, käme ich ins Zweifeln. Aber spätestens für eine professionelle Serie würde ich auf jeden Fall einen µC einsetzen.
Stefan H. schrieb: > PWM mit 60% Tastverhältnis. Analogspannung 1V -> 70% Tastverhältnis. > Analogspannung -1V -> 50% Tastverhältnis. (Die Werte sind erfunden, es > geht nur um das Prinzip.) Wenn es Dir ums Prinzip geht, dann nimm ein Steckbrett und teste es selbst aus...
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