DAC Referezspannung mit PIC PWM

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Autor
DAC Referezspannung mit PIC PWM
Suche nach: pic (2055) pwm (3614)

    







BID = 276425

hansjüre

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Beiträge: 34
 

  



Hallo, ich möchte eine komplexe Lichtsteuerung für ein Homecinema mithilfe eines Pic Microcontrollers erstellen.
Die Lichtsteuerung soll acht Kanäle beinhalten welche alle durch einen DAC Chip nähmlich den TDA8444 gesteuert werden. Die Kanäle können dann also mit einem I2C System am Mikrocontroller gesteuert werden.
Mir ist relativ wichtig dass die Helligkeit aller Kanäle zusätzlich gemeinsam eingestellt werden können und zwar in möglichst kleinen Schritten.
Also hab ich mir überlegt die Referenzspannung des DAC Chips an einen PWM Ausgang des PICs zu hängen, damit ich die Helligkeit aller ausgänge unabhängig vom eingestellten Wert im DAC in 256 Stufen ändern kann.
Jetzt müsste ich ne Schaltung haben welche das PWM Signal aus dem PIC in eine analoge Spannung im Bereich 0-10V umwandelt.
Hätte da jemand nen Vorschlag ??
Was ich aus dem Datenblatt des DACs nicht rauslesen kann ist, wie viel Strom dass die Referenz haben muss.
Habe unten das Datenblatt des DACs angehängt.


PDF anzeigen



Mir ist noch grade eingefallen dass die PWM Frequenz wahrscheinlich noch wichtig sein könnte, also ich takte den PIC voraussichtlich mit 20 Mhz, aber vielleicht müsste ich ihn noch auf 4Mhz heruntertakten.
Ich rechne aber vorerst mal mit 20 Mhz. Die PWM Frequenz spielt für mich keine Rolle, einfach eine die man mit den 20Mhz Takt erreichen kann.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: hansjüre am 3 Dez 2005 14:06 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: hansjüre am  3 Dez 2005 14:07 ]

BID = 276454

perl

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Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  



Zitat :
Jetzt müsste ich ne Schaltung haben welche das PWM Signal aus dem PIC in eine analoge Spannung im Bereich 0-10V umwandelt.



Im Prinzip reicht dafür ein einfacher RC-Tiefpass.
Es gibt aber auch aufwändigere Filterschaltungen, die eine höhere Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgangssignals ermöglichen.

Gewöhnlich folgt hinter dem Tiefpass noch ein Operationsverstärker, damit man einen geringen Innnenwiderstand bekommt und auch die Ausgangsspannung auf das gewünschte Maß verstärken kann.

Die Dimensionierung des RC-Tiefpasses und damit die mögliche Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignals folgt aus der zulässigen Welligkeit des Ausgangssignals und der Frequenz des PWM Signals.
Bedenke, daß du für eine Periode des PWM-Signals mindestens 256 PWM-Takte brauchst (evtl. auch doppelt so viel).
Demzufolge beträgt die Frequenz des PWM Signals nur 1/256 der PWM-Taktfrequenz und deshalb solltest du diese möglichst hoch wählen.


Wie es aussieht, hat der TDA schon einen Bufferverstärker eingebaut, aber im Datenblatt steht auch, daß die Referenzspannung nur bis Vcc-2V nutzbar ist.
Wenn du also 10V Ausgangsspannung haben willst, solltest du den TDA mit Vcc= +12V betreiben, und das PWM-Signal, das maximal der Betriebsspannung des PIC (+5V ?) entspricht um den Faktor 2 verstärken.
Beachte, daß viele Operationsverstärker Einschränkungen haben, was den Eingangsspannungsbereich und die möglichen Ausgangsspannungen angeht.



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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 276734

hansjüre

Neu hier



Beiträge: 34


Also ich hab da jetzt mal was gezeichnet, hoffe das da so funktionieren sollte.
Beim berechnen der Widerstände und des Kondensators weiss ich jedoch noch nicht genau Bescheid.
Bei der Berechnung des Tiefpasses hab ich keinen Schimmer, hab auch im Netz keine für mich verständliche Formel gefunden.
Für den nicht invertierenden Verstärker hab ich folgende Formel :
fedmixonv = 1+gauss(R2/R3)
So wie ich das verstehe kann ich ja R2 oder R3 beliebig wählen, das Verhältniss muss einfach stimmen oder ?
Gibt es da einen Optimalen Wert für die Widerstände ?
Geht der von mir gewählte Operationsverstärker überhaupt für diese Anwendung ??

Mir ist noch aufgefallen dass der Spannungsregler nicht stimmt. Es wäre eigentlich ein 7812, also mit 12Volt Ausgangsspannung.






[ Diese Nachricht wurde geändert von: hansjüre am  4 Dez 2005 13:51 ]

BID = 276751

selfman

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Beiträge: 1681
Wohnort: Seekirchen a. W.


Hallo hansjüre!

Kannst Dir dazu auch mal diesen Thread anschauen. Ist geanu das was Du suchst.

Link

Gruß Selfman

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Traue keinem Ding, das du nicht selber vermurkst hast.

BID = 276798

hansjüre

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Beiträge: 34


Hmm dann lieg ich mit meiner Schaltung wohl gar nicht so daneben oder ??
http://www.hoelscher-hi.de/hendrik/light/demux/demux.gif
Für R2 und R3 setze ich also 10k Widerstände ein.

Das einzige was ich immer noch nicht ganz kapiere ist die Berechnung des Tiefpasses. Wie muss ich den Widerstand R1 und den Kondensator C2 dimensionieren dass der Tiefpass einigermaßen schnell und sauber mit meiner PWM Frequenz arbeitet ??

BID = 276813

selfman

Schreibmaschine



Beiträge: 1681
Wohnort: Seekirchen a. W.


Dazu kann ich Dir das Buch Tietze/Schenk empfehlen, hier im www habe ich jetzt auf die Schnelle nichts passendes gefunden.

Im Grunde wird ein Filter nach seiner Grenzfrequenz berechnet. Dazu sind dort die Formeln und die vorberechneten Tabellenwerte, je nach dem ob man einen Butterworth, einen Thebyscheff oder einen Besselfilter haben möchte, abgebildet und erklärt.

Man legt einfach die Filterart, welche Ordnung und die Grenzfrequenz fest, die man haben möchte, sucht sich die Tabellenwerte raus und setzt in die Formeln ein.

Kann Dir die Tabellen und Formeln leider nicht geben, da ich sie nur in der Buchform habe.

Gruß Selfman

PS: Die Schaltung in der Datei arbeitet an einer C-Control mit einer PWM Frequenz von 1953Hz.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: selfman am  4 Dez 2005 16:39 ]

BID = 276815

hansjüre

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Beiträge: 34


Könntest du mir vielleicht die Werte geben, ich habe ja meine Schaltung oben eingefügt. Die PWM Frequenz beträgt 19.5 kHz.

BID = 276821

hansjüre

Neu hier



Beiträge: 34


Also ich glaube dass ich jetzt noch was sehr interessantes im Netz gefunden habe.
http://www.student-zw.fh-kl.de/~stwi0001/imp/msp430/pwm430/
Ich werde jetzt mal versuchen die Schaltung aufzubauen und mit dem Oszilloskop mal messen wie die Spannung nach dem DAC schlussendlich aussieht.
Werde mich wieder melden wenn ich damit fertig bin.
Bis dahin danke für eure Hilfe

BID = 276825

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Wie schon gesagt, hängt das von der zulässigen Welligkeit der Ausgangsspannung und den
Frequenzen ab.

Über den Daumen gepeilt geht das so:
Da die Ausgangsspannung ohnehin Stufen hat, ist es vielleicht vernünftig eine maximale Welligkeit von 1/2 LSB anzustreben. Diese wird bei einem Tastverhältnis von 50% erreicht.

Bei 256 Stufen der Ausgangsspannung bedeutet das, daß der Blindwiderstand des Kondensators etwa 500 mal kleiner sein muß als der ohmsche Widerstand.
Am PWM Anschluß des µC hast du dann 5Vss und am Kondensator bei 2,5V eine Welligkeit von etwa 10mVss. Bei höheren und geringeren Ausgangsspannung ist die Welligkeit kleiner.

Wenn du den PWM mit 1MHz taktest, dann ist die PWM Frequenz knapp 4kHz und bei einem praktikablen Wert von etwa 100kOhm für den Widerstand, dürfte der Blindwiderstand des Kondensators bei 4kHz nur 200 Ohm betragen. Daraus errechnet sich ein Kondensator von 200nF.

Außerdem kann man nun leicht die 3dB Grenzfrequenz des Tiefpasses zu 8 Hz ermitteln.
Dem entspricht eine Anstiegszeit (10%..90%) von 40ms.

Wenn das schneller gehen soll, könntest du den PWM-Takt erhöhen und R*C entsprechend verkleinern, oder nur R*C verkleinern und mit einer größeren Welligkeit leben, oder du benötigst ein aufwändigeres Filter.
Dazu solltest du aber wissen, daß steilflankigere Filter bei Spannungssprüngen zu Überschwingern führen können.


Möglicherweise erkennst du aber auch, daß der, ach so beliebte, PWM-DAC nicht für deine Aufgabe geeignet ist, und du vielleicht besser einen billigen DAC08 o.ä. oder ein digitales Poti nimmst.

P.S.:
Hatte mich zuerst verhauen, Werte jetzt korrigiert.
Kannst ja nochmal nachrechnen.


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BID = 276826

selfman

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Also gut, ich hoffe ich mache keine Fehler, so oft mache ich das auch nicht.

Den Kondensator C2 bestimmst Du mit einem geeigneten Normwert.

R1 berechnet sich auch folgender Formel:

a1 / 2 * Pi * Grenzfrequenz * C2

Die Grenzfrequenz ist die, die der Filter noch durchläßt (-3dB). Wenn Du am Ausgang eine Gleichspannung haben möchstest, ist es am besten, wenn Du als Grenzfrequenz die maximale Anzahl der Änderungen in der Sekunde, die Du haben möchtest, ansetzt. Wenn Die PWM Frequenz und die Grenzfreuquenz nahe aneinaderliegen, mußt Du einen Filter mit höherer Flankensteilheit verwenden (höherer Ordnung).

Als Filterart würde ich Dir den Besselfilter empfehlen, der hat das beste Rechteckverhalten (geringste Überschwingen). Wobei das bei eine Filter der 1.Ordnung eh Wurscht (egal) ist.

Der Tabellenwert dazu ist nämlich: a1 = 1,0000

Den berechneten Wert für R1 rundest dann auf den nächsten Normwert.

Mit den Widerständen R2 und R3 kannst gleich die Gleichstromverstärkung 2 : 1 einstellen, um die Spannung zu verdoppeln. Das heißt, sie müssen gleich groß sein.

Gruß Selfman

[ Diese Nachricht wurde geändert von: selfman am  4 Dez 2005 17:20 ]


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