Cómo hacer un circuito detector de picos

No pude encontrar una buena guía sobre esto y solo recientemente descubrí la electrónica por mí mismo, así que tenga un poco de conocimiento. Pude encontrar algo como lo que necesito Artículo

¿Cómo funciona el circuito? Es simple: la señal de entrada carga el condensador de retención y el diodo evita que el condensador se descargue. El amplificador operacional de entrada, junto con el capacitor, presenta ese valor retenido como la salida a través del amplificador operacional del controlador. A medida que el voltaje de entrada aumenta aún más, el capacitor se carga al voltaje más alto; si el voltaje de entrada disminuye por debajo del valor anterior, el voltaje en el capacitor permanece en el valor máximo anterior.

Al agregar un comparador simple a la salida para comparar el valor de entrada actual con el valor ya retenido, también puede indicar que se ha alcanzado un pico cuando el valor de entrada presente es menor que el pico retenido en alguna cantidad deseada, Figura 2. Esto transforma el circuito de proporcionar una función de retención de picos a implementar la función de detección de picos, con histéresis de comparador para establecer un umbral de pico válido.

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Y aquí hay información más completa sobre los detectores de picosingrese la descripción de la imagen aquí

lo que quiero es

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Y agregue la función de reinicio de pico. La pregunta es, ¿cómo unir estos dos circuitos del artículo y YouTube en uno? Solo creo que se omitieron algunas resistencias si no en la imagen de youtube y luego en los esquemas del artículo. Y otro, ¿cómo hacer un detector de pico negativo (ND)? En el video, dice que es una tarea fácil. Me refiero a que puede detectar brechas entre picos, y luego el detector de pico positivo (PD) restablecerá ND y viceversa.ingrese la descripción de la imagen aquí

Creo que podré aumentar el voltaje entre la parte superior e inferior, por lo que para la detección de picos y restablecer el detector de picos negativos, tengamos (pico-20 mv).

Parece que has pillado a Dave Jones durmiendo la siesta ;-). ¿Qué tipo de frecuencias estás mirando? Un microcontrolador/ADC podría ser una forma más precisa/fácil de hacerlo.
Muestras un par de circuitos que crees que te pueden ser de alguna utilidad pero me da la impresión de que no estás satisfecho con ninguno de los dos. No está muy claro lo que quieres. Puedes poner en palabras lo que quieres y olvidarte de los circuitos que no logran tu objetivo.
@PeterJ ~10-200Hz. Simplemente no quería cargar MC.
@Andyaka Tengo este gráfico de señal y quiero obtener buenos +5V cada vez que cambia de dirección y 0V mientras baja o sube
Los circuitos que ha mostrado le brindan el valor del voltaje máximo, pero parece estar más interesado en la información de tiempo que en el valor, si desea un pulso de 5V en cada pico. En ese caso, debe dar una idea del tiempo, ¿cuál es la base de tiempo de su gráfico de señal típico, cuánto retraso puede tolerar entre el pico y el borde de ataque del pulso, cuánto tiempo de pulso necesita?
¡Buena pregunta! !
@a_vasilkov: 1. ¿Cuánto retraso puede tolerar entre la entrada del pico y el borde de ataque del pulso de salida? 2. ¿Qué ancho de pulso de salida desea?
@EMFields 1. 50-100 ms (retraso después de que Top cae alrededor de 20 mV y se detecta) 2. No sé, lo alimentaré al ADC de arduino
Para reiniciar, puede usar el primer circuito para activar una interrupción en un microcontrolador cuando se detecta un pico, luego tener un pin de salida digital conectado al mismo nodo en el que está el capacitor y escritura digital LOW para borrar el capacitor (reinicio). O si eso no funciona, conecte un transistor desde la tapa a tierra, controlado por el MC para limpiarlo.
@a_vasilkov: si el rango de frecuencia de su señal de entrada es de 10 a 200 Hz, y si desea capturar el pico positivo y luego el siguiente pico negativo (como se muestra en su gráfico) de una señal de entrada de 200 Hz, entonces tiene menos de 2,5 milisegundos entre picos para adquirir el pico, manténgalo presionado durante el tiempo que tarde el Arduino en digitalizarlo y luego reinicie el circuito a tiempo para adquirir el pico negativo antes de que todo el ciclo comience nuevamente. Me parece que lo más importante aquí es cuánto tarda el Arduino en muestrear y convertir la señal máxima detectada. ¿Clave?
@EMFields "Se tarda unos 100 microsegundos (0,0001 s) en leer una entrada analógica, por lo que la tasa de lectura máxima es de unas 10 000 veces por segundo". Estoy haciendo una especie de robot, sobresaturado con sensores, jajaja, primera vez, mal diseño, quiero probar muchas cosas :) y la trama aquí es del codificador de rueda, mis sensores IR son bastante grandes y toscos, por lo que la señal no es ideal. Entonces No quiero omitir algunas lecturas de otros sensores mientras leo esto y lo posproceso. Luego, todas estas lecturas con un mínimo de posprocesamiento en caliente irán a Rasp Pi, un poco de procesamiento allí, y luego a algunas redes neuronales en la computadora a través de wi-fi.
Parece que no hay un enlace al video en la pregunta, así que aquí está: youtube.com/watch?v=jllsqRWhjGM "EEVblog #490 - Circuito detector de picos"

Respuestas (3)

Lo que quieres hacer (o al menos la forma en que quieres hacerlo) es bastante complejo. Primero, necesita 2 detectores de picos, uno para picos positivos (llamémoslo PDA) y otro para picos negativos (PDB). Su esquema propuesto funcionará para PDA con algunas modificaciones. Si usa un límite de 0.1 uF, necesita una resistencia de aproximadamente 100 ohmios en serie con él. Esto evitará el comportamiento de paso de pico/voltaje de corriente que se ve en el video.

PDB es lo mismo que PDA, excepto que el diodo está invertido.

Suponiendo que su señal no tenga ruido en frecuencias más altas, no necesita buscar diferencias de 20 mV. La salida del primer opamp hará el trabajo bastante bien, y todo lo que tiene que hacer es detectar cuándo su salida está sobre o bajo tierra, dependiendo de si está mirando PDA o PDB. Para discusión, llamaremos a estos amplificadores operacionales A1 y B1.

Aquí es donde se pone complicado. Los condensadores en PDA y PDB no deben estar conectados a tierra, sino que cada uno debe estar conectado a la salida de muestra/retención que se activa desde la entrada de señal (llámelos SH1 y SH2). Cuando la salida de A1 esté por debajo de cero, genere un pulso que haga que SH2 adquiera la entrada, y cuando A1 esté por encima de cero, genere un pulso que haga que SH1 adquiera la entrada. Si la señal que está tratando de analizar (la parte de alta frecuencia cuyos picos está mirando) tiene un período mínimo T, entonces el ancho del pulso debe ser de aproximadamente T/10. Al mismo tiempo que adquiere la señal SH, también necesita cortocircuitar el capacitor a cero.

Dado que está hablando de frecuencias bastante bajas, la construcción de estos circuitos debería ser bastante sencilla. No dije simple, dije directo.

En presencia de ruido de mayor frecuencia, puede tener problemas, es decir, el sistema puede volverse loco. Esto se deja como ejercicio para el lector.

Hay otra forma, posiblemente más simple, de hacer lo que quieres. Si (y necesita determinar esto por sí mismo) puede ver su señal como una señal de alta frecuencia montada en una señal de frecuencia más grande y más baja, y sabe cuáles son esas frecuencias, y no están demasiado cerca, entonces haga esto. Haga un filtro de paso alto con un cambio de fase de 90 grados en la frecuencia de la señal. Esto puede ser tan simple como un par de RC y amplificadores operacionales. Para una diferencia de frecuencia razonablemente grande,

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

es el tipo de cosa que estoy sugiriendo. R1, C1 y OA1 proporcionan un filtro de paso alto, mientras que R2, C2 y OA2 proporcionan 90 grados de cambio de fase. Estos 90 grados también se pueden describir como diferenciación (para las sinusoides, son lo mismo). Ignore la etiqueta TL081 en OA2: es la predeterminada para el editor y no la borré (y soy demasiado perezoso para volver atrás y rehacer el esquema).

Guau. Gran respuesta. ¿Está bien que mi señal esté toda por encima de cero y no haya parte negativa? Ahora intentaré, lo que obtengo de tu explicación. ¿Está bien la tapa de cerámica? o necesito electrolitico? y fuera de tema, filtros bajos/altos RC, ¿funcionan con señales positivas donde no hay parte negativa?
"¿Está bien que mi señal esté toda por encima de cero y no haya ninguna parte negativa?" Sí. En el primer enfoque, para eso están los amplificadores de muestreo/retención. En el segundo enfoque, C1 elimina la CC, dejando solo CA. "¿Está bien la tapa de cerámica?" Para estos niveles de señal y sincronización, sí. Sin electrolíticos, por favor. En cuanto a los filtros, un filtro de paso bajo, por definición, solo permite el paso de los componentes de CC y baja frecuencia, por lo que las señales positivas se mantienen positivas. A los filtros de paso alto, por definición, no les importa si la entrada es positiva o negativa: solo deja pasar CA, no CC.
Si crees que es una gran respuesta, ¿qué tal si la marcas como tal? (Tapón de reputación desvergonzada :))
Pero si lo marco ahora, lo que haré después, saldrás corriendo y no haré preguntas tontas :( "0.1 uF cap, necesita una resistencia de 100 ohm en serie" antes o después del capacitor?
¿Y qué valor de resistencia sugiere en el circuito del video de YouTube (abajo)? del segundo amplificador operacional. Además, ¿qué suministro debo usar para los amplificadores operacionales? No quiero usar la segunda batería para negativo (¿Necesito un voltaje superior a 5 V? (Señal máxima de 5 V)
Coloque los 100 ohmios entre la tapa y el opamp. Supongo que 10k para la resistencia de retroalimentación, aunque ese circuito es totalmente innecesario para lo que estás haciendo. Para el detector de picos que mostró y las señales que mostró, debería poder usar un solo suministro de +5, siempre que sus opamps sean de riel a riel. Si su señal llega a 5 voltios, necesitará un suministro con al menos 2 voltios más, por lo que recomendaría ir a 12 voltios, solo porque es estándar. En cuanto a la necesidad de un suministro negativo, siempre que su señal permanezca un voltio sobre el suelo, diría que no.
Agregar otra batería para obtener un voltaje de suministro no es una buena idea. Si necesita un suministro -, ejecute un convertidor dc-dc de su +5.
"Pero si lo marco ahora, lo que haré después, saldrás corriendo y no haré preguntas tontas :( "0.1 uF cap, necesita una resistencia de 100 ohm en serie" antes o después del capacitor?" Primero y ante todo, juegue con el circuito y aprenda por sí mismo. "El buen juicio proviene de la experiencia, la experiencia proviene del mal juicio". Y, como ha señalado el software del foro, los intercambios de comentarios prolongados como este son una mala idea. Una vez que haya una mejor idea de lo que quiere hacer y tiene problemas con los detalles, haga otra pregunta.

Supongo que el Arduino tiene su propio circuito interno de muestra y retención, y si eso es cierto, el circuito que se muestra a continuación debería funcionar para usted, ANALOG_OUT yendo a una entrada ADC e INT_OUT iniciando el ISR para la conversión.

El esquema y la trama fueron generados por LTSpice, que está disponible de forma gratuita, sin compromisos, en: http://www.linear.com/designtools/software/

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La forma en que funciona es que a medida que aumenta el voltaje de V1 (ANALOG_OUT), va directamente a la entrada - de U1, un comparador de voltaje.

Ligeramente retrasada por R2C1, la versión ahora menos positiva de ANALOG_OUT aparece en U1+ y, dado que es menos positiva que la señal en U1-, forzará la salida de U1 a nivel bajo.

Debido al retraso, a medida que ANALOG_OUT sube hacia su pico positivo, U1- seguirá siendo más positivo que U1+ y la salida de U1 seguirá siendo baja.

Luego, cuando ANALOG_OUT redondea el pico positivo y comienza a volverse más negativo, la demora evitará que U1+ lo alcance y, dado que U1+ ahora es más positivo que U1-, la salida de U1 aumentará y permanecerá alta hasta que U1- comience a disminuir. más positivo de nuevo, cuando el ciclo se repita.

U2 es una compuerta O-EXCLUSIVA, y funciona haciendo que su salida sea alta solo cuando sus entradas no son ceros ni ambas.

Imagine por un momento que la salida de U1 es baja y que C2 está descargado.

Siendo tal el caso, INT_OUT será bajo y permanecerá bajo hasta que la salida de U1 suba, forzando a INT_OUT alto.

Luego, C2 comenzará a cargarse hacia +5 V y, cuando cruce el voltaje de umbral de entrada de U2, INT_OUT volverá a bajar y permanecerá allí hasta que la salida de U1 baje y descargue C2, comenzando el ciclo nuevamente.

Hacerlo de esta manera pone un borde agradable y nítido bastante cerca de los picos positivo y negativo de la señal de entrada, lo que debería funcionar, dependiendo de qué tan cerca del pico tenga que estar y si el Arduino tiene su propio muestreo y retención. .

Si no, ese es otro post... ;)

Mejor circuito, misma descripción básica:

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Espera un segundo... Pensé que este circuito que proporcionaste es bueno sin arduino... También este circuito sin amplificadores operacionales... ¿Por qué? que necesidad habia de poner uno en los circuitos de youtube entonces?
También qué pasará si no habrá picos como 1 minuto... 10...
@a_vasilkov: Mi circuito es un detector de picos independiente, pero no tiene el circuito de retención necesario para mantener los voltajes pico detectados lo suficientemente estables como para hacer un buen ADC de aproximación sucesiva. Los circuitos de YouTube usan amplificadores operacionales para amortiguar las fuentes de señal y también proporcionan la ganancia necesaria para "incluirlos en el bucle" y anular los efectos de las caídas de voltaje del diodo. ¿No hay picos en qué circuitos?
@a_vasilkov: "Los circuitos de YouTube usan amplificadores operacionales para amortiguar las fuentes de señal y también proporcionan la ganancia necesaria para "incluirlos en el bucle" y anular los efectos de las caídas de voltaje del diodo". debería decir: "Los circuitos de YouTube usan amplificadores operacionales para amortiguar las fuentes de señal y también proporcionan la ganancia necesaria para incluir los diodos "en el bucle" y anular los efectos de sus caídas de voltaje". Lo siento por eso...

Ese primer esquema no se ve bien. ¿Supones que podría estar mal? Tal vez se supone que debe ser:

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al leer la descripción "Al agregar un comparador simple a la salida para comparar el valor de entrada actual con el valor ya retenido", me parece que el esquema dibujado era correcto
@WesleyLee Estoy de acuerdo. El esquema original está bien , la retroalimentación externa (del amplificador operacional de salida) es básicamente el mismo voltaje que en el nodo después del diodo. Puede haber diferencias sutiles entre los dos esquemas, pero no puedo decirlas. En cuanto a un comparador, no estoy de acuerdo. El artículo establece que el amplificador operacional de salida es "el amplificador operacional del controlador". Entonces el comparador es un elemento adicional que no se muestra en el esquema.
Cómo hacer un circuito detector de picos
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