Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sinusoida z ATTiny2313 z RLC

kemotz 20 Sty 2017 21:05 1809 28
  • #1 20 Sty 2017 21:05
    kemotz
    Poziom 9  

    Cześć,

    Chcę wygenerować przybliżoną sinusoidę za pomocą Attiny 2313 i filtra środkowo przepustowego RLC.

    Attiny generuje przebieg prostokątny f=146kHz
    Cewkę o oznaczeniu 2R2 (2.2uH?) i kondensator 0.54uF mam z demontażu.

    Schemat jest na rysunku.

    W punkcie A na oscyloskopie widze przebieg prostokatny o czestotliwosci ~146kHz.
    W punkcie B jest 0V a oczekiwałem czegoś na kształt sinusoidy.

    Gdzie robie błąd?

    Z góry dzieki i pozdrawiam!

    0 28
  • #3 21 Sty 2017 00:43
    Wertyuud
    Poziom 20  

    Witam!
    Masz pewność, że ten kondensator ma 0,54uF? To bardzo nietypowa wartość. Próbowałeś może na próbę podłączyć kondensator 470nF, albo kombinację innych która dałaby w sumie wartość bliską 0,54uF? Oczywiście kondensatory elektrolityczne raczej się nie nadają. Dobrze byłoby gdybyś wrzucił jakieś zdjęcie. Ewentualnie podłącz to co masz jako filtr dolnoprzepustowy.

    Pozdrawiam.

    0
  • #4 21 Sty 2017 08:38
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Przyczyny mogą być dwie:
    Częstotliwość generatora jest za daleko od rezonansowej, co może wynikać z tolerancji elementów.
    Dobroć obwodu rezonansowego jest zbyt mała, zazwyczaj problemem jest za duża rezystancja cewki, choć niektóre rodzaje kondensatorów też mają spore stratność.

    Zmierz rezystancję cewki nie powinna być większa od >0,2Ω (Q<10)

    Piszesz że masz na wyjściu 0V czy sprawdzałeś na największej czułości oscyloskopu? Jeśli dobroć jest mała napięcie może być bardzo małe, ale nawet kilka mV na oscyloskopie da się zobaczyć.

    0
  • #5 21 Sty 2017 14:14
    kemotz
    Poziom 9  

    Hej,

    Zrobilem pare dodatkowych testów.
    Zmiany:
    - Usunałem C2
    - R1 = 2,56kOhm
    - C2 = 0,47uF
    - L1 = 2,2uH (R= ~0.6 Ohm)

    Attiny generuje przebieg ~156kHz

    Gorny przebieg zawsze pkt A , dolny zawsze pkt B.

    Po dodaniu kondensatora powstaje mała składowa stała w punkcie B. Po dodaniu cewki albo z samą cewką jest to samo co na GND.

    Wrzuciłem pare zdjęć. Może będziecie w stanie pomoć :)

    Sinusoida z ATTiny2313 z RLC Sinusoida z ATTiny2313 z RLC

    Sinusoida z ATTiny2313 z RLC Sinusoida z ATTiny2313 z RLC Sinusoida z ATTiny2313 z RLC Sinusoida z ATTiny2313 z RLC Sinusoida z ATTiny2313 z RLC

    0
  • #6 21 Sty 2017 15:52
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    - Usunałem C2
    Ten kondensator tylko odcinał składową stałą.

    Cytat:
    - R1 = 2,56kOhm
    Teraz spróbuj 100Ω, może coś >0V zobaczysz, jak będziesz miał większą dobroć, wtedy jest sens zwiększać rezystancję.

    Cytat:
    - L1 = 2,2uH (R= ~0.6 Ohm)
    0,6Ω to bardzo dużo, ile miernik pokazał na zwartych sondach? Jeśli ta cewka ma tak dużą rezystancję szeregową, to trzeba zmienić częstotliwość, albo cewkę.

    0
  • #7 21 Sty 2017 16:25
    kemotz
    Poziom 9  

    Masz rację na zwartych stykach miernika bylo 0,5 Ohm wiec cewka ma ~0,1 Ohm.
    Zaraz poprubuję z mniejszym R.

    Ponadto zauważyłem, że Przebieg, który wychodzi z Attiny nie ma dokładnie takiej czestotliwości jaka wynikałaby z funkcji delay_us. Sprobuje to tez dostroic.

    Dzieki za pomoc !

    Dodano po 22 [minuty]:

    Wiec tak ... Uzyłem cewki 22uH (R=0.1 Ohm) i kondensator 0.22uF , F=72kHz.
    Opornik dałem o R=80 Ohm
    Przebieg w punkcie B przypominał sinusoidę ale amplituda przebiegu to +/- kilkadziesiąt mV.

    Czy to normalne? Czy istnieje mozliwość uzyskania przebiegu sinusoidalnego o większej amplitudzie rzędu np. połowy przebiegu wejściowego, który w moim przypadku ma 5V ?

    0
  • #8 21 Sty 2017 21:36
    Wertyuud
    Poziom 20  

    Możliwe jest przeliczanie obwodów R-L z szeregowych na równoległe. Tzn. można sprawdzić jakie wartości byłyby w ekwiwalentnym obwodzie równoległym. I tak dla przy 156kHz cewka 2,2µH o rezystancji 0,1Ω została by cewką 2,2uH, ale połączoną równolegle z rezystorem 46Ω. Ten rezystor tworzył z rezystorem 1k dzielnik napięcia który tłumił sygnał z mikrokontrolera. Dla kondensatora można wykonać podobną operację, tylko nie znamy jego parametrów. Dla dławika 22uH/0.1Ω@72kHz miałbyś rezystancję równoległą 990Ω. To już znacznie lepiej. Przy obliczaniu użyłem tego kalkulatora. Musisz brać pod uwagę, że przebieg wejściowy nie ma amplitudy 5V, tylko 2,5V, zawiera składową stałą i musisz ją odjąć. Do tego podstawowa harmoniczna przebiegu prostokątnego ma ok 63% amplitudy tego przebiegu, czyli zostaje ci 2,5V*0,63=1,6V. Twój przebieg nie ma wypełnienia 50%, więc pewnie jeszcze trochę stracisz na amplitudzie. Rezystancją źródła sygnału tworzy dzielnik napięcia z rezystancją obwodu RLC, co daje straty. Weź też pod uwagę, że komponenty których użyłeś mają sporą tolerancję wartości. Kondensator ma oznaczenie K, więc ma +/-10%. Dławik pewnie tyle samo. Jeżeli masz odstrojony obwód rezonansowy, to wprowadza on tłumienie. Spróbuj przestrajać częstotliwość, aby uzyskać maksimum.
    Dodatkowo, jest taka opcja, aby podłączyć obwód LC zamiast równolegle , to szeregowo i pobierać sygnał z kondensatora. W czasie rezonansu napięcie w takim obwodzie może wielokrotnie przekroczyć napięcie wejściowe, pod warunkiem, że dobroć obwodu jest wysoka, a obciążenie jej nie zmniejsza znacząco. Weź pod uwagę, że sam obwód LC będzie wtedy stanowił zwarcie, więc musisz dać w szeregu taki rezystor, aby nie przeciążyć wyjścia mikrokontrolera.

    0
  • #9 21 Sty 2017 21:52
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Wiec tak ... Uzyłem cewki 22uH (R=0.1 Ohm) i kondensator 0.22uF , F=72kHz.
    rezystancja charakterystyczna ρ=√(L/C)=10Ω, więc teraz będzie łatwiej.
    Cytat:

    Ponadto zauważyłem, że Przebieg, który wychodzi z Attiny nie ma dokładnie takiej czestotliwości jaka wynikałaby z funkcji delay_us. Sprobuje to tez dostroic.
    To jest oczywiste że nie tylko funkcja delay zabiera czas procesora, poza tym ta funkcja wymaga poprawnego zdefiniowania częstotliwości oscylatora, w przypadku oscylatora RC jego częstotliwość może się różnic od nominalnej.
    Najlepiej było by gdybyś przebieg generował z timera, wtedy miał byś częstotliwość niezależną od pracy reszty programu.
    Cytat:
    Przebieg w punkcie B przypominał sinusoidę ale amplituda przebiegu to +/- kilkadziesiąt mV.

    Czy to normalne?
    Upewnij się co do częstotliwości, to ważne, proponuję sam obwód LC podłączyć do takiego prostego generatora, ten układ zazwyczaj nie sprawia problemów przy uruchamianiu i pozwala dokładnie zmierzyć częstotliwość rezonansową.
    Sinusoida z ATTiny2313 z RLC

    Cytat:
    Czy istnieje mozliwość uzyskania przebiegu sinusoidalnego o większej amplitudzie rzędu np. połowy przebiegu wejściowego, który w moim przypadku ma 5V ?
    Tak, da się, ale trzeba zadbać o kilka szczegółów, jednym z nich jest rezystancja która musi być tak dobrana żeby nie tłumiła drgań w obwodzie. Można uzyskać nawet większe napięcie niż zasilanie.

    0
  • #10 23 Sty 2017 22:13
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #11 24 Sty 2017 17:12
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Przy rezonansie równoległym maksymalna amplituda podstawowej składowej może wynosić około 1,27 amplitudy wejściowej (oczywiście przy wejściu prostokątnym 50%). Natomiast trzeba wziąć pod uwagę, że w przypadku pojedynczego obwodu LC jak na schemacie idealnego sinusa nie dostaniesz. Zawsze coś harmonicznych zostanie.
    Nie chciałem autorowi komplikować na samym wstępie, ale problemy (ograniczenia) o których piszesz można łatwo ominąć, osłabiając sprzężenie obwodu ze źródłem, np przez dzielnik pojemnościowy. Podniesie sie dobroć spoadną zniekształcenia a napięcie można jeszcze kilka razy zwiększyć (jeśli ktoś chce).

    Cytat:
    I to wydaje się najlepszą opcją, zwłaszcza, jeśli to co masz dobrze zestroisz.
    Tylko że wtedy obwód stanie się obwodem szeregowym, uzyskanie dużej dobroci wymaga źródła o małej rezystancji wyjściowej, jeśli ρ=√(L/C)=10Ω a procesor ma Rwy 20-40Ω to bez dodatkowego stopnia mocy sie nie obejdzie. Dlatego nie proponowałem takiego rozwiązania.

    Jeśli autor się jeszcze nie zniechęcił, to zapewniam że da sie uzyskać ładny sinus o małym THD (u mnie działa :) ), jedyny problem to dobranie rezystancji źródła i trafienie w rezonans, początkującemu może być trudno znaleźć optimum jeśli nie rozumie co sie dzieje, a mamy dwa sprzeczne wymagania i dwie zmienne do ustalenia.

    0
  • #12 25 Sty 2017 09:53
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #13 25 Sty 2017 11:32
    atom1477
    Poziom 43  

    Problemem jest to że impedancja obwodu LC jest za mała (2Ω).
    Daj elementy na przykład 1mH i 1nF.

    0
  • #14 25 Sty 2017 12:02
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #15 25 Sty 2017 12:52
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #16 25 Sty 2017 13:03
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #17 25 Sty 2017 13:15
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #18 25 Sty 2017 13:18
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #19 25 Sty 2017 13:20
    atom1477
    Poziom 43  

    Akurat na 150kHz to WO do zrobienia filtru aktywnego nie będzie taki tani.

    0
  • #20 25 Sty 2017 13:33
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #21 25 Sty 2017 13:39
    atom1477
    Poziom 43  

    Jakieś zalety mają.
    Ale przy tak dużej częstotliwości filtru (cewki będą miały małe indukcyjności) i dzisiejszej łatwodostępności cewek już nie obowiązuje stwierdzenie że "elektronicy nie lubią cewek".
    Dlatego prościej tutaj dać filtr LC. Bo filtr aktywny jest prosty tylko w tym sensie że nie zawiera cewek. A jak mówię, cewki dzisiaj już nie są problemem.
    Natomiast tak jak już niektórzy zauważyli, lepiej dać dolnoprzepustowy niż środkowoprzepustowy.

    0
  • #22 25 Sty 2017 14:25
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #23 25 Sty 2017 14:47
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #24 25 Sty 2017 14:53
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #25 25 Sty 2017 15:01
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #26 25 Sty 2017 15:06
    2675900
    Użytkownik usunął konto  
  • #27 25 Sty 2017 21:22
    94075
    Użytkownik usunął konto  
  • #28 26 Sty 2017 03:08
    atom1477
    Poziom 43  

    kemotz: przy takich układach dobrze jest zrobić symulację np. w LTSpice.
    Można wtedy zobaczyć czy układ w ogóle ma szansę działać. I można podobierać elementy zanim się zbuduje pierwszy prototyp.
    Przykładowo Twój pierwszy układ:
    Sinusoida z ATTiny2313 z RLC
    I co widać?
    Że dla największej dobroci cewki filtr pozwala uzyskać małe tłumienie dla częstotliwościowi rezonansowej (niebieska krzywa). Bo cały obwód ma wtedy dużą dobroć. Ale z tej dużej dobroci wynika też wąskie pasmo. Wystarczy się przesunąć o 10kHz w jedną czy drugą stronę i już jest tłumienie ze 40dB (czyli ze 100x).
    Z kolei dla mniejszej dobroci cewki pasmo się poszerza. Ale tłumienie dla częstotliwości środkowej też się zwiększa, bo obwód ma większe straty a jest zasilany rzez rezystor 1k. A więc działa to jak dzielnik napięcia, którego górny rezystor to ten 1k, a dolny to impedancja obwodu LC. Którą obliczyłeś na 2Ω w rezonansie.
    Więc nawet w rezonansie będziesz miał jakieś tłumienie, co widać na wykresach.
    Czyli nic dziwnego że Ci to nie działa tak jak chcesz. Bo przy dużej dobroci nie trafisz w rezonans (albo układ będzie niestabilny bo będzie uciekał z tego rezonansu pow wpływem temperatury), a przy małej dobroci będziesz miał tłumienie wynikające z małej impedancji obwodu.

    A wystarczy zwiększyć tą impedancję dając elementy np. 1mH i 1nF, i wyjdzie:
    Sinusoida z ATTiny2313 z RLC
    Czyli szerokie pasmo z jednoczesnym małym tłumieniem (mniej jak 1dB) dla częstotliwościowi rezonansowej.
    Ale to już trochę przesada w drugą stronę.
    Lepsze efekty będą dla 100uH i 10nF.

    0
  • #29 14 Maj 2017 15:47
    emil
    Poziom 15  

    Witam.

    Mam taką propozycję aby cewkę włączyć szeregowo, a nie równolegle i dać jako obciążenie rezystor np. 1k. Kondensator 0,56uF na razie "wyrzucić" z układu.

    0