Ang Aktibong Mababang Pass Pass Filter RC na Inilapat sa Mga Proyekto Na May Arduino: 4 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Mga Proyekto ng Tinkercad »

Ang low pass filter ay mahusay sa mga electronic circuit upang salain ang mga signal ng parasitiko mula sa iyong mga proyekto. Ang isang karaniwang problema sa mga proyekto na may Arduino at mga system na may mga sensor na nagtatrabaho malapit sa mga circuit ng kuryente ay ang pagkakaroon ng mga signal na "parasitiko".

Maaari silang sanhi ng panginginig ng boses o mga magnetikong patlang sa parehong lugar tulad ng sensor.

Ang mga signal na ito, na karamihan ay may mataas na dalas, ay nagdudulot ng kaguluhan sa oras ng pagbabasa at, dahil dito, ang mga maling pagbasa ay nangyayari sa system ng automation. Ang isang karaniwang halimbawa ay ang pagsisimula ng isang makina na nangangailangan ng isang mataas na paunang kasalukuyang.

Ito ay magiging sanhi ng pagbuo ng ingay ng mataas na dalas sa maraming mga elemento na konektado sa elektrikal na network, kabilang ang mga sensor.

Upang maiwasang maapektuhan ang mga ingay na ito sa system, ginagamit ang mga filter sa pagitan ng elemento ng sensor at ng system na binabasa ito.

Ano ang mga passive at active filters?

Mga gamit

• 2 Mga Resistor;
• 2 ceramic capacitor
• 2 Mga electrolytic capacitor;
• Operational Amplifier LM358
• Mga terminal ng kuryente o 9V na baterya;

Hakbang 1: Ano ang Mga Passive at Aktibong Mga Filter?

Ang mga filter ay mga circuit na maaaring "linisin" ang isang senyas, paghiwalayin ang mga hindi ginustong signal, upang maiwasan ang mga halagang binabasa na hindi tumutugma sa katotohanan.

Ang mga filter ay maaaring may dalawang uri: pasibo at aktibo.

Ang mga Filter ay maaaring maging passive, na kung saan ay ang pinaka-simple, dahil ang mga ito ay binubuo lamang ng resistors at capacitors.

Mga Aktibong Filter

Ang mga aktibong filter, bilang karagdagan sa mga resistors at capacitor, ay gumagamit ng mga amp-op upang mapagbuti ang pag-filter, at mga digital na filter, na ginagamit sa mga processor at microcontroller.

Samakatuwid, sa artikulong ito, matututunan mo:

Maunawaan kung gaano gumagana ang mababang pass filter;

I-configure ang hardware ng low pass filter na may isang cutoff frequency na 100 Hz gamit ang isang pagpapatakbo na amplifier LM358;

Kalkulahin ang mga halaga ng mga passive na bahagi ng circuit;

Magtipon ng isang mababang pass filter na NextPCB.

Sa ibaba, ipinakita namin ang proseso ng pagbuo ng aktibong low pass filter para sa aming mga circuit na may Arduino.

Hakbang 2: Pag-unlad ng Aktibong Mababang Pass Filter RC Circuit

Sa proyektong ito ang isang aktibong mababang pass filter ay bubuo sa NEXTPCB - Printed Circuit Board, iyon ay, pinapayagan kaming pumasa sa mababang mga frequency. Ang saklaw na dalas na pipiliin ay depende sa pagpapatakbo ng circuit.

Para sa artikulong ito gagamitin namin ang isang aktibong mababang pass filter, dahil ginagamit ang mga ito para sa mga frequency na mas mababa sa 1MHz, at, bilang karagdagan, ang signal amplification ay maaaring gawin, dahil ang isang pagpapatakbo na amplifier ay gagamitin sa circuit na ito.

Samakatuwid, batay sa proyektong ito, ang gitnang pokus ay magiging sa pagbuo ng aktibong mababang pass circuit circuit at ang simetriko na supply circuit nito. Ang larawan 1 ay naglalarawan ng hardware ng circuit na ito.

Ang low pass filter RC circuit na itinayo sa TinkerCAD ay maaaring ma-access sa sumusunod na link:

Tulad ng nabanggit, ginamit namin ang Arduino sa proyektong ito upang makakuha ng signal mula sa isang sensor. Kaya, ang mababang pass filter RC circuit sa figure sa itaas mayroon kaming 3 mahahalagang bahagi:

• Ang signal generator,
• Ang aktibong filter at;
• Arduino para sa pagkolekta ng data ng sensor.

Ang tagapagpahiwatig ng signal ay responsable para sa simulate ng paggana ng isang sensor at paglilipat ng signal sa Arduino. Ang senyas na ito pagkatapos ay nasala sa pamamagitan ng mababang pass filter RC at, pagkatapos, ang na-filter na signal ay nabasa at naproseso ng Arduino.

Kaya, upang maisagawa ang pagpupulong ng low pass filter RC kakailanganin namin ang mga sumusunod na elektronikong sangkap:

• 2 Mga Resistor;
• 2 ceramic capacitor
• 2 Mga electrolytic capacitor;
• Operational Amplifier LM358
• Mga terminal ng kuryente o 9V na baterya

Susunod, ipinakita namin ang pagkalkula ng mga halaga ng resistors at capacitors ng circuit. Ang pagkalkula ng mga sangkap na ito ay batay sa mababang dalas ng cutoff filter cutoff ng aktibong filter.

Mga Kalkulasyon ng Resistor at Capacitor

Para sa ipinanukalang circuit, gagamit kami ng isang mababang pass pass cutoff filter na 100Hz. Sa ganitong paraan, papayagan ng circuit ang mga frequency na pumasa sa ibaba 100Hz at higit sa 100Hz, ang signal ay bababa nang exponentially.

Samakatuwid, para sa pagkalkula ng mga capacitor, mayroon kaming: Sa una, sapat na upang tukuyin ang isang halaga ng C1, kung saan ang isang komersyal na halaga na 1 hanggang 100nF ay maaaring matukoy.

Susunod, isinagawa namin ang pagkalkula ng capacitor C2 ayon sa equation sa ibaba.

Pagkatapos ay gamitin ang formula sa ibaba upang makalkula ang halaga ng R1 at R2. Ang formula ay maaaring magamit upang ipalabas ang halaga ng dalawang resistors. Susunod, tingnan ang isinagawa na pagkalkula.

Kung saan ang f * C ay ang mababang pass frequency ng cutoff filter, iyon ay, sa itaas ng dalas na iyon, ang pakinabang ng signal na ito ay bababa. Ang halagang f * C para sa sistemang ito ay magiging 100 Hz.

Samakatuwid, mayroon kaming sumusunod na halaga ng risistor para sa R1 at R2.

Mula sa mga halagang nakuha para sa mga resistors at capacitor ng proyekto, pagkatapos ay dapat nating paunlarin ang power supply circuit para sa aktibong filter. Para sa ganitong uri ng filter, kailangan naming gumamit ng asymmetrical power supply at, sa susunod, ipapakita namin ang supply circuit.

Hakbang 3: Ang Power Supply

Ang kinakailangang lakas para sa circuit na ito ay isang symmetrical power supply. Kung wala kang isang simetriko power supply, magtipon ng isang circuit gamit ang mga capacitor na pinalakas ng isang simpleng power supply.

Gayunpaman, ang halaga ng boltahe ng supply ng kuryente ay dapat na mas malaki sa 10V, dahil ang halaga ng mapagkukunang simetriko ay hahatiin ng 2.

Ang figure sa itaas ay nagpapakita ng circuit ng power supply.

Ang circuit na ito ay nasa electronic diagram na sa Larawan 1, dahil ginamit ang isang karaniwang di-simetriko na mapagkukunan.

Matapos ang pagdidisenyo ng aktibong filter circuit at ng supply circuit nito, gumawa kami ng isang electronic module ng filter upang magamit sa iyong mga proyekto kasama ang Arduino o sa iba pang mga proyekto na nangangailangan ng isang filter para sa hangaring ito.

Susunod, ipapakita namin ang istraktura ng elektronikong pamamaraan at ang disenyo ng nabuong electronic board.

Ang naka-print na circuit board ng Active Low Pass Filter RC

Hakbang 4: Ang Naka-print na Lupon ng Circuit ng Aktibong Mababang Pass Filter RC

Upang makagawa ng elektronikong naka-print na circuit board - NEXTPCB, ang elektronikong eskematiko ng circuit ay binuo. Ang elektronikong eskematiko ng Active Low Pass Filter RC ay ipinapakita sa Larawan 3.

Pagkatapos, ang pamamaraan ay na-export sa Disenyo ng PCB ng Altium software at ang sumusunod na board ay dinisenyo, tulad ng ipinakita sa Larawan 4.

Tatlong mga pin ang ginamit upang ibigay ang circuit at input signal at dalawang pin sa output. Ang dalawang pin ay ginagamit para sa output ng filter na signal at ang GND ng circuit.

Matapos ang pagdidisenyo ng layout ng PCB, ang 3D na disenyo ng naka-print na circuit board ay nabuo at ipinakita sa Larawan 5.

Mula sa proyekto ng PCB, maaari mong gamitin ang modyul na ito at ilapat ito sa iyong proyekto kasama ng Arduino. Sa ganitong paraan, makakansela ang ilang mga signal ng parasitiko at gagana ang iyong proyekto nang walang peligro ng mga pagkakamali sa pagbabasa ng signal.

Konklusyon

Ang aktibong low pass filter RC circuit na ito ay maaaring malawakang magamit para sa pag-filter ng lakas ng Arduino, pagsala ng mga signal ng serial na komunikasyon, tulad ng dalas ng radyo, na kadalasang mayroong maraming signal na karaniwang sanhi ng pagkagambala sa serial na komunikasyon, sa kondisyon na ang halaga ng ang dalas ng cutoff ay binago.

Ang isang tip pagkatapos tipunin ang circuit na ito ay upang gawin ang koneksyon na malapit sa Arduino, dahil ang isang mahusay na bahagi ng pagkagambala ay nasa distansya sa pagitan ng sensor at microcontroller, at sa karamihan ng mga kaso, ang microcontroller ay hindi maaaring maging malapit, dahil ang lokasyon ng ang sensor ay maaaring mapanganib sa Arduino.

Bilang karagdagan, upang magkaroon ng isang mas tuloy-tuloy na signal, baguhin lamang ang mababang dalas ng cutoff filter sa isang mas mababang dalas, mababago nito ang mga halaga ng mga resistors at capacitor. Mayroon din itong mga kalamangan ng paglikha ng isang nakuha sa signal, kung ang signal ay mababa.

Mahalagang impormasyon

Maaaring ma-access ang lahat ng mga file sa sumusunod na link: Mga file ng Printed Circuit Board

Maaari kang makakuha ng iyong sariling 10 PCB at magbayad lamang ng kargamento sa unang pagbili sa NextPCB. Tangkilikin at gamitin ang proyektong ito sa iyong Mga Arduino na Proyekto at sensor.