Filtro de paso bajo y atenuador

Estoy diseñando un circuito para alimentar un motor de CC con escobillas. El motor se le dará 24VDC, modulado con PWM. Me gustaría tener una capacidad de detección de voltaje analógico para usar con mi Atmel ATmega328P @ 3.3 AVCC, con algo de espacio en la parte superior para un margen de seguridad. Esto significa que quiero tanto un divisor de voltaje como un promediador de voltaje (un filtro RC).

Como descubrí (al leer Wikipedia), un filtro es realmente un divisor de voltaje dependiente de la frecuencia. Si sé la frecuencia que usaré, puedo diseñar un filtro de paso bajo RC, pero en lugar de diseñar para una atenuación de 3 dB en F C , puedo diseñarlo para una atenuación de 10 dB en F PAG W METRO . Esto es similar a esta pregunta , pero no creo que necesite R2, ¿verdad? Ver diagrama de circuito adjunto.

Calculé estos valores con la ecuación (de Wikipedia, nuevamente)

V o tu t ( ω ) V i norte ( ω ) = 1 1 + ( ω R C ) 2

dónde

V o tu t ( ω ) V i norte ( ω ) = 0.1 ,       ω = 2 π 15625 = 98175  rad/s

Mis preguntas:

  1. ¿Es esto necesario en absoluto? Mi idea aquí es que el voltaje a través del motor no será exactamente el voltaje que espero en función del PWM, debido a las cargas variables y la fuerza contraelectromotriz, etc., por lo que necesito medir el voltaje para usarlo en la retroalimentación de circuito cerrado. ¿Es esto incorrecto?

  2. ¿Estoy haciendo esto de la manera correcta? ¿Diseño de circuitos, selección de valores, etc.?

  3. Obviamente, esto sería muy malo para el ADC al 100 % del ciclo de trabajo, ya que solo existiría el componente de 24 V CC y el voltaje no se dividiría. El máximo que estoy planeando es 60% más o menos. ¿Es probable que esto cause problemas?

  4. ¿Qué ventajas, si las hay, ofrece el circuito de Jeremiah Rose sobre este, si la frecuencia es conocida y fija? Además de la protección ADC al 100% del ciclo de trabajo.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Si desea que varíe de 0 a 3,3 V en la salida, querrá una resistencia en paralelo con C1; pregúntese qué sucede al 100% del ciclo de trabajo.
Sí, me he preguntado eso... vea mi Pregunta 3. Sin embargo, ¿será relevante en toda la gama de ciclos de trabajo, o solo cuando el ciclo de trabajo esté cerca o al 100 %?
Dado que el voltaje PWM no cambia, solo el ancho del pulso, debe prestar atención a la corriente promedio del motor y las RPM.
@randomhead: si planea subir al 60 % del ciclo de trabajo, hágalo seguro al 100 % del ciclo de trabajo: solo perderá un poco de precisión y las cosas seguirán funcionando al extremo. Si simplemente no puede soportar hacer eso, entonces use algún tipo de limitador.
Una señal PWM tiene un componente de CC, busque la serie de Fourier de una señal pwm. Con un ciclo de trabajo del 50%, su filtro emitirá 12 V más ondulación pwm
@sstobbe: sí, tenía miedo de eso. Vergonzosamente, recordé después de hacer esta pregunta que he sido educado en el uso de PSPICE y tal... Voy con la sugerencia de TimWescott (y Jeremiah Rose) de agregar R2 en paralelo con el capacitor. Con R1 = 101 kΩ, R2 = 909 kΩ y C = 0,22 µF, obtengo un tiempo de subida relativamente largo (~50 ms) pero una ondulación muy baja (<2 mV), lo que parece aceptable para esta aplicación.
Puede usar un divisor de resistencia normal para reducir el voltaje y alimentarlo a un amplificador operacional y filtrar la salida del amplificador operacional

Respuestas (1)

Tratando de responder a mis propias preguntas:

  1. Todavía no he descubierto si esto es necesario.

  2. Aparentemente no lo estaba haciendo de la manera correcta. El filtro que diseñé atenúa la porción de voltaje de 15 kHz en 10 dB, pero no atenúa el componente de CC, por lo que el voltaje en la entrada del ADC es mucho mayor de lo permitido. En lo que respecta al componente de CC, esto es solo un promedio, no un divisor.

  3. Ver 2.

  4. La ventaja del circuito publicado en la pregunta que vinculé es: en realidad hace lo que quiero.

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