Lineare Ausgangs-Spannungskurve an ATmegas möglich?

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Autor
Lineare Ausgangs-Spannungskurve an ATmegas möglich?

    







BID = 881066

Andi-872

Aus Forum ausgetreten
 

  


Hallo,

ich arbeite mit ATmegas. Die können ja z.B. PWM an manchen Ausgängen. Ist es möglich, an den Ausgängen, z.B. mit Hilfe nachgeschalteter Bauteile, eine linearen Spannungsverlauf zu erzeugen? Zum Bsp. Spannung soll innerhalb von 2 Sek von 0 auf 4 Volt ansteigen oder auch wieder abfallen, aber eben linear. Würde sowas möglich sein? Bzw. was wäre da für eine Schaltung nach den Ausgängen zu verwenden?


Andi

BID = 881068

Her Masters Voice

Inventar


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Beiträge: 5308
Wohnort: irgendwo südlich von Berlin

 

  

Ein Tiefpass am PWM Ausgang hilft hier. Wie linear es wird bestimmst du in deinem Programm.

BID = 881074

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

Hallo,

welche weiteren Anforderungen stellst du noch an diesen Ausgang?
Variable Steigung (also du/dt konstant?), Beginn bei beliebigem Offset oder immer bei 0?

Wenn es immer glechschnell gehen soll (du/dt konst.) und ein immer gleicher Offset da sein soll, dann geht das auch analog.

Dazu baust du dir entweder eine einschaltbare Konstantstromquelle, die einen Kondensator lädt (--> linearer Spannungsverlauf am Kondensator) oder du erzeugst ein Rechteck, was du wiederum auf einen Integrator (mit Opamp) schaltest.

Die Zeitkonstante des Integrator bestimmst du mit Bauteilen (RC).
Nachteil ist natürlich, dass nicht beliebige lineare Verläufe generiert werden können, wobei man natürlich mehrere Integratoren nutzen kann, die man mit einem Analogschalter auf den Gesamtausgang schaltet.

Weitere, deutlich flexiblere Lösung ist natürlich die PWM, wobei man hier natürlich filtern muss.

Die letzte, flexibelste und sehr genaue Methode ist einen externen DAC wie z.B. den MCP4726 (Reichelt: http://www.reichelt.de/ICs-MCP-3-5-.....amp;) mit 12 Bit oder kleine mit 10- oder 8 Bit zu verwenden.

Damit kannst du wirklich beliebige Verläufe programmiert erzeugen, es geht nur nicht beliebig schnell (I²C).
Er hat nur sechs Pins und kost nichts.


_________________


[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am 25 Mär 2013 15:42 ]

BID = 881197

Andi-872

Aus Forum ausgetreten

Hallo,

ja, es soll immer der gleiche Verlauf sein. Entweder von 0 auf 5V, oder umgekehrt von 5 auf 0V (also nicht bei beliebigem Offset). Zeitkonstante ist auch immer gleich, ich gehe da von 50 oder max. 100 Millisekunden aus.

Anwendung: ich will damit per Tastendruck den Steuereingang eines Audio-VCA ansteuern, um ein Line-Audiosignal zu dimmen bzw. wieder freizugeben, und zwar OHNE knacksen. Es gibt solche Dim-Funktionen in fast jedem gängigen Mischpult, aber es ist mir nach viel Such-Arbeit und "googeln" leider bisher nicht gelungen, einen passenden Schaltplan zu finden. Ich bin schliesslich auf die Variante mit einem MC gekommen, weil ein solcher doch recht variabel wegen der Programmierung ist. Allerdings bin ich mir unsicher, ob ein PWM-Signal geeignet wäre, um einen solchen VCA-Steuereingang anzusteuern, da dass u.U. genau so im VCA "interpretiert" wird, wie es ankommt. Ich weiß nicht, ob ein solcher Steuereingang die hohen Frequenzen eines PWM aufnimmt, oder ob der von sich aus zu träge ist und die PWM als "linearen" Spannungsverlauf interpretiert. Denke ich da in die richtige Richtung?

@ Her masters Voice: ich verstehe Deinen Hinweis nicht. Wie linear es wird, lege ich doch nicht im Programm fest, sondern eher in der Schaltung, die sich dahinter anschliesst, oder? PWM ist und bleibt PWM, da ist doch nix linear ("analog" betrachtet).

Mit I2C kenne ich mich derzeit noch überhaupt nicht aus.


Andi

BID = 881200

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Zum Bsp. Spannung soll innerhalb von 2 Sek von 0 auf 4 Volt ansteigen oder auch wieder abfallen, aber eben linear.
Kann man machen. Die Frage ist allerdings, ob du wirklich eine lineare Rampe haben willst, oder eine exponentielle, damit die Verstärkung dB-linear verläuft.


Zitat :
weiß nicht, ob ein solcher Steuereingang die hohen Frequenzen eines PWM aufnimmt, oder ob der von sich aus zu träge ist und die PWM als "linearen" Spannungsverlauf interpretiert.
Du musst die PWM-Frequenz auf jeden Fall mit einem analogen Tiefpass entfernen, sonst bekommst du im Ausgangssignal Summen- und Differenzfrequenzen von PWM- und Signalfrequenzen.


Zitat :
Wie linear es wird, lege ich doch nicht im Programm fest, sondern eher in der Schaltung, die sich dahinter anschliesst, oder?
Das kommt darauf an. Man kann auch in der Software eine bestimmte Kennlinie hinterlegen und damit u.U. mangelnde Linearität der Hardware ausgleichen.


Zitat :
es soll immer der gleiche Verlauf sein. Entweder von 0 auf 5V, oder umgekehrt von 5 auf 0V (also nicht bei beliebigem Offset). Zeitkonstante ist auch immer gleich, ich gehe da von 50 oder max. 100 Millisekunden aus.
Das kann man mittels PWM machen, aber sauberer geht es mit einer Kondensatorauf- bzw. Entladung mit einem konstanten Strom.
Die etwas abgewandelte, aber meist bevorzugte Form davon ist ein als Integrator beschalteter Operationsverstärker.
Dafür brauchst du auch keinen PWM-Ausgang, sondern nur ein Logiksignal Auf/Ab.
Wenn man allerdings als Steuerspannung für diese Schaltung, die nur aus dem Opamp, einem Kondensator und einem Widerstand besteht, einen PWM-Ausgang benutzt, kann man damit auf einfache Weise die Änderungsgeschwindigkiet, der (automatisch linearen) Rampe vorgeben.

BID = 881202

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika

Hallo!

Bildet man bei einer PWM den Mittelwert der Spannung über eine Periodendauer, dann kann man mit dem Verhältnis von An- und Auszeit und anschließender Mittelwertbildung digital eine Spannung erzeugen.

Die Mittelwertbildung wird über einen Tiefpass erledigt.


Wenn du damit leben kannst, dass der Verlauf nicht linear sondern eher exponentiell ist, dann würde ich das mit einem RC-Glied machen, z.B. ergibt die Kombination 4,7kΩ und 4,7µF eine Zeitkonstante von etwa 22ms. Nach ca. 5·22ms, also knapp 100ms, liegt am RC-Glied praktisch die volle Spannung an.

Der Schaltungsaufwand ist minimal, ob der exponentielle Verlauf wirklich stört, würde ich mal ausprobieren.

Das Ganze könnte man mit einem Analogschalter CD4066 machen.
Je nachdem auch mit einem simplen mechanischen Umschalter.


Ansonsten kann man den Kondensator auch mit einem Konstantstrom laden, dann ist der Verlauf wirklich linear.


PDF anzeigen



_________________


Edit: perl war schneller

[ Diese Nachricht wurde geändert von: DonComi am 26 Mär 2013  2:54 ]

BID = 881223

Andi-872

Aus Forum ausgetreten

Danke für die Antworten.

Es ist bei 50 Millisekunden absolut egal, ob linearer oder exponentieller Verlauf. Es kommt nur darauf an, dass überhaupt ein Verlauf stattfindet, und kein plötzliches Umschalten, denn letzteres ist ja verantwortlich für die dabei entstehenden (und störenden) Knacksgeräusche.

Da hab ich ja gleich ein paar Vorschläge - und Dinge zum ausprobieren. Vielen Dank.


Andi

BID = 881226

Murray

Inventar



Beiträge: 4792


Zitat :
Andi-872 hat am 26 Mär 2013 11:34 geschrieben :

Es kommt nur darauf an, dass überhaupt ein Verlauf stattfindet, und kein plötzliches Umschalten, denn letzteres ist ja verantwortlich für die dabei entstehenden (und störenden) Knacksgeräusche.


Nein. Das Knacken hast du wenn du verschiedene Gleichspannungspegel zusammenschaltest. Mit dem VCA selber hat das doch nichts zu tun.
Den entsprechenden VCA-Eingang kannst du IMHO auch direkt schalten. Nur du solltest halt solange wie die Eingänge umgeschaltet werden das stummtasten.

BID = 881236

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Das Ganze könnte man mit einem Analogschalter CD4066 machen.
Wozu?
Nicht anderes, als was du da gezeichnet hast, macht ja schon die CMOS-Ausgangsstufe des µC.

BID = 881246

DonComi

Inventar



Beiträge: 8605
Wohnort: Amerika


Zitat :
perl hat am 26 Mär 2013 14:33 geschrieben :


Zitat :
Das Ganze könnte man mit einem Analogschalter CD4066 machen.
Wozu?
Nicht anderes, als was du da gezeichnet hast, macht ja schon die CMOS-Ausgangsstufe des µC.


Richtig!




_________________

BID = 881275

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Es ist bei 50 Millisekunden absolut egal, ob linearer oder exponentieller Verlauf.
Erst muß alles fürchterlich linear sein, und dann wieder nicht.
Wie schön wäre es, wenn die Frager selbst wüssten, was sie eigentlich wollen.

BID = 881279

Murray

Inventar



Beiträge: 4792

Das ist doch eh übertrieben. Kein Wunder das er dazu nichts gefunden hat.
Normal reicht ein Transistor welcher das Signal kurzschließt.

BID = 881332

Andi-872

Aus Forum ausgetreten

Na, die letzten beiden "Antworten" entgleiten nun aber doch... Die Frage ging doch deutlich dahin, dass ich einen SpannungsVERLAUF benötige, KEINE PWM.

@ Murray: "Gleichspannungspegel"? Wo in einem Audiosignal finde ich einen solchen? Von Gleichspannung habe ich nichts geschrieben und es würde mich wundern, wenn ein irgendwie geartetes Audiosignal eine Gleichspannung ist. Schalte mal Audiosignale mit Relais oder einfach mit einem simplen Drehschalter. Ich kenne hochwertige Verstärker, die ihre Input-Quellen mit einem Drehschalter auswählen, und bei anliegendem Signal knackst es deutlich hörbar. Es würde nicht knacksen, wenn die Umschaltung zwischen Audio-Quellen exakt an deren Nullpunkt stattfinden würde. (Da gehört schon gutes Timing dazu, den genau zu treffen.) Also muss eine Pegelreduzierung gemacht werden innerhalb eines gewissen Zeitverlaufes, um das zu umgehen. Ob nun linear oder nicht ist dabei völlig Nebensache. Ich hab von linear deswegen geschrieben, weil es für mich die einfachste verbale Beschreibung zur Darstellung des Problemes gegenüber PWM war. "Übertrieben" finde ich das nicht...

Dennoch danke für die (meisten) Antworten.

Andi

BID = 881342

hajos118

Schreibmaschine



Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein


Zitat :
Andi-872 hat am 25 Mär 2013 14:51 geschrieben :

Zum Bsp. Spannung soll innerhalb von 2 Sek von 0 auf 4 Volt ansteigen oder auch wieder abfallen, aber eben linear. Würde sowas möglich sein? Bzw. was wäre da für eine Schaltung nach den Ausgängen zu verwenden?

RC Kombination (wenn's denn reicht, einen kontinuierlichen Übergang, also ohne Sprung, zu bekommen)
Dazu benötigst Du aber den Lastwiderstand am Ausgang.
Wie sieht diese (weitere Schaltung am Ausgang des µC) aus?
Edit: ungenaue Formulierung verbessert

_________________
Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: hajos118 am 27 Mär 2013  8:27 ]

BID = 881351

Murray

Inventar



Beiträge: 4792

@Andi-872 wenn du irgendwelche Schaltungsteile mechanisch zusammenschaltest hast du halt einen "Gleichspannungssprung". Dafür reichen Kondensatorladungen welche sich ausgleichen.

Kannst du einfach testen. Brauchst ja nur mal Umschalten wenn kein Audiosignal vorhanden ist.

Aber letztendlich ist ja egal was das Knacken verursacht. Mußt halt das Audiosignal dahinter in dem Augenblick stummtasten.


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