Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM low-pass filter


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von hans (Gast)


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Hallo,
ich möchte das 490Hz PWM Signal vom Arduino low-pass filtern, aber ich 
verstehe nicht wie tief ich die Grenzfrequenz setzen sollte, damit das 
am effektivsten Funktioniert.

Wenn die Grenzfrequenz zu hoch ist, schwankt das Analog-signal zu stark.
Aber was passiert wenn die Grenzfrequenz zu niedrig ist? Oder ist das 
egal?

Außerdem: Ändert sich etwas, wenn ich den Wert vom Widerstand halbiere, 
und dafür den wert des Kondensators verdopple?

von Ingo Less (Gast)


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hans schrieb:
> Aber was passiert wenn die Grenzfrequenz zu niedrig ist?
Je niedriger, desto weniger siehst du von der PWM, jedoch dauert es 
länger, bis sich der analoge Wert einstellt. Du musste einen Kompromis 
finden. Simulation ist dein Freund

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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hans schrieb:
> Außerdem: Ändert sich etwas, wenn ich den Wert vom Widerstand halbiere,
> und dafür den wert des Kondensators verdopple?
Erst mal nicht, denn es gilt: tau = R*C = R/2 * 2C

Allerdings reduzierst du so den Innenwiderstand deines Filters und
a) belastest dadurch die Quelle mehr und
b) könntest du das Filter etwas mehr belasten

> ich möchte das 490Hz PWM Signal vom Arduino low-pass filtern
Wofür?

: Bearbeitet durch Moderator
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

Deine PWM-Frequenz beträgt 490 Hz, also rund 500 Hz. Du sprichst nur von 
Grenzfrequenz, nicht aber von der Art des Tiefpasses, der zur Anwendung 
kommen soll.

Wenn Du nur DC ausgeben willst, ist es fast egal, wie niedrig die 
Grenzfrequenz ist. Gehen wir mal davon aus, daß Du sie nicht geringer 
als 1...10 Hz auslegen wirst. Gewünschte Änderungen gehen dann langsamer 
vonstatten als mit höherer Grenzfrequenz. Wählt man beispielsweise 50 
Hz, also ein zehntel, dürfte bereits ein Tiefpaß höherer Ordnung nötig 
sein, z.B. vierter Ordnung. Es bleibt die Frage offen, was Du willst und 
wie genau es werden soll.

Irgendwo zwischen 5 und 50 Hz wird deine Grenzfrequenz wohl landen. Je 
niedriger die Ordnung sein soll, desto tiefer mußt Du die Grenzfrequenz 
ansetzen.

MfG

von hans (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Wofür?

Ich brauche ein analoges Signal für ein Bauteil.

Christian S. schrieb:
> Gewünschte Änderungen gehen dann langsamer
> vonstatten

Ich brauche kaum Änderungen im Signal, also sollte ich eher eine 
niedrige Grenzfrequenz nehmen richtig?

von Tobi (Gast)


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Simulation?

Zunächst sollte geklärt werden, wofür der Wert ist.

Ich würde für optische Anzeigen wie Voltmeter z.B. 10Hz ansetzen, die 
man noch gut verfolgen kann und darauf den Filter bauen.

von Olaf (Gast)


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> Simulation ist dein Freund

Bisschen Grundlagen aus dem Studium koennten helfen. .-)

Folgende Ueberlegung sollte man anstellen:

Welche aufloesung brauche ich? Also Dynamik? Welchen DA-Wandler wuerde 
man nehmen wenn man einen nehmen wuerde?

Nehmen wir mal an man brauch 8Bit, 48dB Dynamik.

Dann sollte man ueberlegen wie schnell sich die Spannung in der 
Anwendung aendern darf. Nehmen wir mal an man braucht 1Hz.

Also muss man einen Tiefpass der 1Hz durchlaesst und bei 490Hz bereits 
48dB Filterwirkung hat.

Also so wie Abtasttheorem nur anders rum....

Olaf

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Dann nimm eher eine niedrigere Grenzfrequenz, so 1..10 Hz in der Gegend. 
Bezüglich Welligkeit, dB, Ordnung hast Du ja keine Wünsche. Der 
Kondensator wird wohl ein Elko 1...10 uF werden.

MfG

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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hans schrieb:
> Ich brauche ein analoges Signal für ein Bauteil.
Ja, das hatte ich mir schon gedacht und von dir brauchbare Informationen 
zur Anwendung erhofft. In etwa in die Richtung für welches "Bauteil" der 
Filter ist und was dieses "Bauteil" damit macht...

hans schrieb:
> Ich brauche kaum Änderungen im Signal
Gibt dem Wort "kaum" einen Wert.
> also sollte ich eher eine niedrige Grenzfrequenz nehmen richtig?
Je niedriger deine Grenzfrequenz ist, umso weniger Änderungen hast du im 
Signal. Allerings ist dein Filter dann auch langsam. Wenn du ein 
Filter mit einer Zeitkonstanten von 1s hast, dann braucht der 
Ausgangswert 5s, bis er den Endwert zu 99% erreicht hat. Du kannst den 
DA-Wert also nicht schnell ändern.

Christian S. schrieb:
> Bezüglich Welligkeit, dB, Ordnung hast Du ja keine Wünsche.
Ja doch: es soll "kaum" Welligkeit auf dem Ausgangssignal sein. Das ist 
durchaus ein Wunsch.

: Bearbeitet durch Moderator
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Oh, dann muß die gute Fee doch den einen Wunsch nach "kaum Welligkeit" 
erfüllen. Bei drei hätte es Rabatt gegeben. Ich leite weiter...

MfG

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