Как эмулировать аналоговый потенциометр с помощью ШИМ

Я не смогу полностью ответить на ваш вопрос, но, надеюсь, смогу прояснить ситуацию, чтобы кто-то более знающий смог ответить на него.

Насколько я понял из таблицы, входы 1, 2 и 3 используются для подключения потенциометра, который будет управлять скоростью двигателя. Это POTENZIOMETRO DI COMANDO (горшок управления) на рисунке, указанном в вопросе.

В техническом описании также указано (на рисунке ниже), что вы можете подключить клемму 3 к земле и подать на клемму 2 напряжение от 0 до 10 В постоянного тока, которое будет управлять двигателем. Я полагаю, именно так вы управляете двигателем с помощью микроконтроллера.

Здесь мне не хватает знаний. Я предполагаю, что сигнал ШИМ не поможет. Вам необходимо подать фактическое напряжение на клемму 2 для правильного управления двигателем. Для этого у вас есть несколько альтернатив:

1. Используйте микросхему АЦП.
2. Используйте резисторную лестничную сеть R2R, используя цифровые выходы и некоторые средства для увеличьте его напряжение до 10 В постоянного тока.

Надеюсь, это немного поможет.

Вы можете использовать любую типичную микросхему управления двигателем, например ULN2003 с ШИМ и, возможно, сглаживающий конденсатор, Google "ULN2003 Arduino" много примеров.

Судя по распиновке из ответа Рикардо, вы получите 10 В от контакта 1 и землю от контакта 3 и подадите выход ШИМ от ULN2003 обратно на контакт 2.

Вы можете взять аналоговый (ШИМ) выход Arduino и превратить его в напряжение от 0 до 10 В постоянного тока, используя что-то вроде этого:

Усиление

Показанный операционный усилитель подключен как неинвертирующий усилитель, коэффициент усиления которого определяется следующим образом:

V_Выход / V_Вход = 1 + (R2 / R1)

Поскольку R2 и R1 в этом случае оба равны 1 k, то выходной сигнал будет входным, умноженным на:

1 + (1000/1000) = 2

Таким образом, если на D3 поступает 5 В, на выходе ОУ будет 10 В. Нам необходимо подать напряжение чуть более 10 В на вывод питания операционного усилителя (контакт 8), поскольку это не операционный усилитель с размахом напряжения, то есть он не может выдавать напряжение полностью до напряжения питания .

Фильтр нижних частот

Резистор R3 и конденсатор емкостью 10 мкФ образуют фильтр нижних частот, который фильтрует сигнал ШИМ от Arduino в более или менее плавное напряжение постоянного тока.

Это показывает разницу между выходом ШИМ Arduino и выходом операционного усилителя:

Из графиков осциллографа видно, что желтая линия (выход ШИМ) имеет рабочий цикл 50%, а синяя линия (выход операционного усилителя) составляет 5 В и имеет небольшую пульсацию.

При рабочем цикле 100 % выходное напряжение составляет 10 В.

Пульсация

Переключив осциллограф на связь по переменному току, мы можем увидеть, сколько пульсаций имеется на выходе операционного усилителя:

На этом изображении масштаб синего канала изменился, и курсор показывает, что пульсация составляет около 140 мВ.

Мы можем уменьшить пульсации, используя резистор R3 большего размера. Например, если задать значение 10 кОм, пульсации уменьшатся до 86 мВ.

Большее сопротивление делает выход менее чувствительным к изменениям на входе (для зарядки или разрядки конденсатора требуется время), но при тестировании он все равно кажется довольно отзывчивым.

Код

Тестовый код:

void setup () 
  { 
  }

void loop () 
  {
  analogWrite (3, analogRead (A0) / 4);
  }

Я подключил потенциометр к A0 и отрегулировал его, чтобы изменить рабочий цикл выхода ШИМ на выводе D3.

Теория

Вы можете спросить: «Почему пульсации 138 мВ? Почему не 50 мВ? Почему не 200 мВ?».

Давайте посмотрим на теорию. Во-первых, изображение, опубликованное выше, выглядит немного зашумленным, поэтому давайте возьмем среднее значение входа операционного усилителя:

Теперь мы видим, что пульсации составляют около 57 мВ (выход операционного усилителя будет вдвое больше). Действительно, усредненный выходной сигнал составляет 57 * 2 = 114 мВ

Общая формула для расчета времени, необходимого RC-сети для достижения определенного напряжения:

t = -log((V-Vc)/V)R*C

Где «exp» — это натуральный показатель.

См. Ladyada — калькулятор задержки RC.

Также Математическая обработка зарядки и разрядки конденсатора .

V  = supply voltage   (initial voltage)
Vc = output voltage   (target voltage)
R  = resistance in ohms
C  = capacitance in farads
t  = time in seconds

Эти цифры будут на графике разряда RC примерно в указанной точке:

См. Википедию — RC-схема

Вводя наши значения для резистора и конденсатора (используя Lua), мы получаем:

VS = 5.0       -- supply voltage
VMED = VS / 2  -- 50% duty cycle
VL = VMED - 27.2e-3   -- low voltage as measured
VH = VMED + 29.6e-3   -- high voltage as measured
RES = 4700            -- resistance in ohms
CAP = 10e-6           -- capacitance in farads

T1 = -math.log ( (VS - VH) /VS) * RES * CAP 
T2 = -math.log ( (VS - VL) /VS) * RES * CAP 

print ("T1 =", T1)
print ("T2 =", T2)
print ("diff = ", T1 - T2, "seconds")

Результаты:

T1 = 0.0331
T2 = 0.0321
diff =  0.0010 seconds

Разница во времени составляет 1 мс, что согласуется с наблюдениями.

Мое решение простое: возьмите сервопривод (вход ШИМ) и подключите вал сервопривода к горшку с помощью муфты, а затем просто используйте простую программу управления сервоприводом