Kichujio cha Active Low Pass RC Inatumika katika Miradi iliyo na Arduino: Hatua 4

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:50

Miradi ya Tinkercad »

Kichujio cha kupitisha cha chini ni mizunguko bora ya elektroniki kuchuja ishara za vimelea kutoka kwa miradi yako. Shida ya kawaida katika miradi iliyo na Arduino na mifumo iliyo na sensorer inayofanya kazi karibu na nyaya za umeme ni uwepo wa ishara "za vimelea".

Wanaweza kusababishwa na mtetemo au uwanja wa sumaku katika eneo moja na sensa.

Ishara hizi, ambazo ni nyingi za masafa ya juu, husababisha usumbufu wakati wa kusoma na, kwa hivyo, usomaji wa makosa hutokea katika mfumo wa kiotomatiki. Mfano wa kawaida ni kuanza kwa mashine ambayo inahitaji mkondo wa juu wa awali.

Hii itasababisha kizazi cha kelele ya masafa ya juu katika vitu kadhaa ambavyo vimeunganishwa na mtandao wa umeme, pamoja na sensorer.

Ili kuzuia kelele hizi kuathiri mfumo, vichungi hutumiwa kati ya kitu cha sensorer na mfumo unaosoma.

Ni vichungi vipi vya kazi na vya kazi?

Vifaa

• 2 Resistors;
• 2 capacitors kauri
• 2 capacitors elektroni;
• Amplifier ya Uendeshaji LM358
• Vituo vya umeme au betri ya 9V;

Hatua ya 1: Je! Vichujio vya Passive na Active ni nini?

Vichungi ni mizunguko ambayo inaweza "kusafisha" ishara, kutenganisha ishara zisizohitajika, ili kuepuka kusoma maadili ambayo hayalingani na ukweli.

Vichungi vinaweza kuwa vya aina mbili: watazamaji na wanaofanya kazi.

Vichujio vya kupita tu Vichujio vinaweza kuwa rahisi, ambayo ni rahisi zaidi, kwani zinajumuisha tu vipingaji na vitendaji.

Vichujio Vinavyotumika

Vichungi vya kazi, pamoja na vipinga na capacitors, tumia amp-ops kuboresha uchujaji, na vichujio vya dijiti, ambazo hutumiwa kwa wasindikaji na wadhibiti-microcontroller.

Kwa hivyo, katika nakala hii, utajifunza:

Kuelewa jinsi chujio cha pasi cha chini hufanya kazi;

Sanidi vifaa vya kichujio cha kupitisha cha chini na mzunguko wa cutoff wa 100 Hz ukitumia mkusanyiko wa LM358;

Mahesabu ya maadili ya vifaa vya kupita vya mzunguko;

Unganisha kichujio cha pasi cha chini NextPCB.

Hapo chini, tunawasilisha mchakato wa kukuza kichujio cha kupita cha chini cha duru zetu na Arduino.

Hatua ya 2: Uendelezaji wa Mzunguko wa Kichujio cha Ripoti ya Asili ya Chini

Katika mradi huu kichujio cha kupitisha cha chini kitatengenezwa na NEXTPCB - Bodi ya Mzunguko iliyochapishwa, ambayo ni, inatuwezesha kupitisha masafa ya chini. Masafa ya kuchaguliwa yanategemea utendaji wa mzunguko.

Kwa kifungu hiki tutatumia kichujio cha kupita cha chini kinachotumika, kwani hutumiwa kwa masafa chini ya 1MHz, na, kwa kuongezea, ukuzaji wa ishara unaweza kufanywa, kwani kifaa cha kuongeza nguvu kitatumika katika mzunguko huu.

Kwa hivyo, kulingana na mradi huu, lengo kuu litakuwa kwenye ukuzaji wa mzunguko wa kichujio cha kupita cha chini na mzunguko wa usambazaji wa ulinganifu. Kielelezo 1 kinaonyesha vifaa vya mzunguko huu.

Kichungi cha chini cha kupitisha RC kilichojengwa katika TinkerCAD kinaweza kupatikana kwenye kiunga kifuatacho: https://www.tinkercad.com/things/0H8Wq5NJLm0-filt …….

Kama ilivyoelezwa, tulitumia Arduino katika mradi huu ili kupata ishara kutoka kwa sensa. Kwa hivyo, kichungi cha chini cha kupitisha RC kwenye takwimu hapo juu tuna sehemu 3 muhimu:

• Jenereta ya ishara,
• Kichujio kinachotumika na;
• Arduino ya kukusanya data ya sensorer.

Jenereta ya ishara inawajibika kwa kuiga utendaji wa sensa na kupeleka ishara kwa Arduino. Ishara hii huchujwa kupitia kichujio cha chini cha kupitisha RC na, baadaye, ishara iliyochujwa inasomwa na kusindika na Arduino.

Kwa hivyo, ili kufanya mkutano wa kichungi cha chini cha kupitisha RC tutahitaji vifaa vifuatavyo vya elektroniki:

• 2 Resistors;
• 2 capacitors kauri
• 2 capacitors elektroni;
• Amplifier ya Uendeshaji LM358
• Vituo vya umeme au betri ya 9V

Ifuatayo, tunawasilisha hesabu ya maadili ya vipinga na capacitors ya mzunguko. Hesabu ya vifaa hivi inategemea mzunguko wa chini wa chujio wa kupita wa kichungi kinachotumika.

Resistor na Capacitor Mahesabu

Kwa mzunguko uliopendekezwa, tutatumia masafa ya chujio ya kupita ya chini ya 100Hz. Kwa njia hii, mzunguko utaruhusu masafa kupita chini ya 100Hz na juu ya 100Hz, ishara itapungua kwa kasi.

Kwa hivyo, kwa hesabu ya capacitors, tuna: Mwanzoni, inatosha kufafanua dhamana ya C1, katika hali hiyo thamani ya kibiashara ya 1 hadi 100nF inaweza kufafanuliwa.

Ifuatayo, tulifanya hesabu ya capacitor C2 kulingana na equation hapa chini.

Kisha tumia fomula hapa chini kuhesabu thamani ya R1 na R2. Fomula inaweza kutumika kutangaza thamani ya vipinga viwili. Ifuatayo, angalia hesabu iliyofanywa.

Ambapo f * C ni kiwango cha chini cha kupitisha kichujio cha kupita, ambayo ni, juu ya masafa hayo, faida ya ishara hii itapungua. Thamani ya f * C kwa mfumo huu itakuwa 100 Hz.

Kwa hivyo, tuna thamani ya kupinga yafuatayo kwa R1 na R2.

Kutoka kwa maadili yaliyopatikana kwa vipinga na capacitor ya mradi, basi lazima tuendeleze mzunguko wa usambazaji wa nguvu kwa kichungi kinachotumika. Kwa aina hii ya kichujio, tunahitaji kutumia usambazaji wa umeme wa asymmetrical na, baadaye, tutawasilisha mzunguko wa usambazaji.

Hatua ya 3: Usambazaji wa Nguvu

Nguvu inayohitajika kwa mzunguko huu ni usambazaji wa umeme wa ulinganifu. Ikiwa hauna umeme wa ulinganifu, unganisha mzunguko kwa kutumia capacitors inayotumiwa na usambazaji rahisi wa umeme.

Walakini, thamani ya usambazaji wa umeme lazima iwe kubwa kuliko 10V, kwani thamani ya chanzo cha ulinganifu itagawanywa na 2.

Kielelezo hapo juu kinaonyesha mzunguko wa usambazaji wa umeme.

Mzunguko huu tayari uko kwenye mchoro wa elektroniki kwenye Mchoro 1, kwani chanzo cha kawaida kisicholingana hutumiwa.

Baada ya kubuni mzunguko wa kichujio unaotumika na mzunguko wake wa usambazaji, tulitengeneza moduli ya kichungi cha elektroniki ili kutumika katika miradi yako na Arduino au katika miradi mingine ambayo inahitaji kichujio kwa kusudi hili.

Ifuatayo, tutawasilisha muundo wa mpango wa elektroniki na muundo wa bodi ya elektroniki iliyoendelea.

Bodi ya mzunguko iliyochapishwa ya Kichujio cha Active Low Pass RC

Hatua ya 4: Bodi ya Mzunguko iliyochapishwa ya Kichujio cha Active Low Pass RC

Ili kutengeneza bodi ya mzunguko iliyochapishwa elektroniki - NEXTPCB, skimu ya elektroniki ya mzunguko ilitengenezwa. Mpangilio wa elektroniki wa Kichujio cha Active Low Pass RC imeonyeshwa kwenye Kielelezo 3.

Halafu, mpango huo ulisafirishwa kwa Ubuni wa PCB wa programu ya Altium na bodi ifuatayo iliundwa, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo 4.

Pini tatu zilitumika kusambaza mzunguko na ishara ya kuingiza na pini mbili kwenye pato. Pini mbili hutumiwa kwa pato la ishara iliyochujwa na GND ya mzunguko.

Baada ya kubuni mpangilio wa PCB, muundo wa 3D wa bodi ya mzunguko iliyochapishwa ilitolewa na kuwasilishwa kwenye Kielelezo 5.

Kutoka kwa mradi wa PCB, unaweza kutumia moduli hii na kuitumia kwa mradi wako na Arduino. Kwa njia hii, ishara fulani za vimelea zitafutwa na mradi wako utafanya kazi bila hatari ya makosa katika usomaji wa ishara.

Hitimisho

Kichungi hiki cha kupitisha chini cha RC kinaweza kutumiwa sana kwa kuchuja nguvu ya Arduino, kuchuja ishara za mawasiliano ya serial, kama katika masafa ya redio, ambayo kawaida huwa na ishara nyingi ambazo kawaida husababisha usumbufu katika mawasiliano ya serial, ikiwa thamani ya mzunguko wa cutoff hubadilishwa.

Kidokezo baada ya kukusanya mzunguko huu ni kufanya unganisho karibu na Arduino, kwani sehemu nzuri ya usumbufu iko katika umbali kati ya sensa na mdhibiti mdogo, na katika hali nyingi, mdhibiti mdogo hawezi kuwa karibu sana, kwa sababu eneo la sensor inaweza kuwa na madhara kwa Arduino.

Kwa kuongeza, kuwa na ishara inayoendelea zaidi, badilisha tu kiwango cha chini cha kupitisha kichujio cha chini kupita kwa masafa ya chini, hii itabadilisha maadili ya vipinga na capacitors. Pia ina faida zake za kuunda faida katika ishara, ikiwa ishara ni ndogo.

Habari muhimu

Faili zote zinaweza kupatikana katika kiunga kifuatacho: Faili za Bodi ya Mzunguko Iliyochapishwa

Unaweza kupata PCB zako 10 na ulipe tu mizigo katika ununuzi wa kwanza kwenye NextPCB. Furahiya na utumie mradi huu na Miradi yako na sensorer za Arduino.