Regeneración de la puerta de una onda de pulso cerrada

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Estoy buscando sugerencias para soluciones alternativas a un problema de diseño que tengo. Básicamente, convertir una onda de pulso cerrada de nuevo en su puerta habilitadora. La parte inferior de la publicación enumera las soluciones que he encontrado hasta ahora.

Fondo: Inmediatamente después de una entrada del usuario a una caja negra, la caja emite una onda de pulso a 250Hz, un ciclo de trabajo del 10% durante 70 ms (todos los valores aproximados). Necesito procesar esta salida de onda de pulso para crear una salida de puerta. Una longitud de compuerta de salida constante de cualquier lugar bajo de 70 ms funcionaría, pero se prefiere una solución rentable para una longitud de compuerta ajustable por el usuario (desde 30 ms hasta 500 ms). Dibujé un diagrama de tiempo crudo para ilustrar.

Necesitaré implementar el circuito 8 veces por unidad (8 canales de entrada del usuario, 8 salidas de onda de pulso - > 8 canales de salidas de compuerta), por lo que una prioridad es mantener las cosas compactas y baratas.

Hasta ahora he intentado: El seguidor de envolvente en un activador Schmitt: barato y fácil para una longitud de puerta constante.

Monostable no retriggerable: es fácil de implementar longitudes de compuerta ajustables, pero $ pendy, no he encontrado ninguna en paquetes de cuatro o de cuatro hexes.

He considerado usar una MCU; Ya usaré uno en otra parte del diseño para convertir las entradas de 8 canales a datos en serie (requiere 9 pines o 2 + a mux). Agregue a eso 16 pines IO más, o 9 + un mux, o 2 + mux + serie a 8bit convertidor. - Esta parece ser la solución más costosa en términos de inversión de tiempo y bienes raíces de PCB.

¿Alguien tiene alguna sugerencia para otras soluciones que pueda considerar?

¡Salud!

    

1 respuesta

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Honestamente, en esta época, me gustaría ir con la MCU; algo con 8 entradas más y 8 salidas más no puede ser tan costoso, especialmente cuando luego evita tener más componentes separados y la población de tableros no. ven libre Cualquier implementación de Cortex-M de tamaño suficiente probablemente lo haga. De hecho, por ejemplo, muchos chips vienen con unidades PWM que pueden programarse muy fácilmente para generar periodos de "encendido" de longitud ajustable de una sola vez.

En el término analógico: sí, obtener el sobre debería funcionar. Suponiendo que la resistencia de la unidad de sus 8 cajas negras es confiable, podría hacerlo

black box 0 --> low-pass filter (RC) 0 --> Comparator 0
                                            ^
black box 1 --> low-pass filter (RC) 1 --> Comparator 1
                                            |^
black box 2 --> low-pass filter (RC) 2 --> Comparator 2
                                            ||^
black box 3 --> low-pass filter (RC) 3 --> Comparator 3
                                            |||^
black box 4 --> low-pass filter (RC) 4 --> Comparator 4
                                            ||||^
black box 5 --> low-pass filter (RC) 5 --> Comparator 5
                                            |||||^
black box 6 --> low-pass filter (RC) 6 --> Comparator 6
                                            ||||||^
black box 7 --> low-pass filter (RC) 7 --> Comparator 7
MCU PWM --> low pass filter (low cutoff) ---+++++++^

Puede obtener comparadores analógicos de 4 canales para pero un par de centavos . Usando dos de ellos, obtienes tus ocho canales.

Al ajustar el ciclo de trabajo de su PWM de generación de MCU, ajusta el voltaje que ven las clavijas de entrada negativa de sus comparadores.

Cuando un tren de impulsos alcanza un filtro de paso bajo, ese filtro aumentará lentamente su voltaje de salida y, una vez que haya pasado el último pulso, el voltaje de salida del filtro volverá a caer. Si diseña sus filtros para que tengan aproximadamente el ancho de banda de 1 / (duración del tren de impulsos / 2), entonces puede elegir cualquier duración de salida menor que la longitud del tren de salida. Si necesita una salida más larga de lo que dura su tren de impulsos, tendrá que generar un poco de histéresis.

Con respecto a los 8 filtros RC que necesitará para sus cajas negras: utilice matriz de resistencias . No son muy caros (de nuevo, es posible que esté pagando por cada componente colocado y desperdiciado espacio), esté bien emparejado y sea fácil de soldar. Lo mismo ocurre con matrices de capacitores , donde la coincidencia en realidad es más difícil de conseguir Si se utilizan tapas individuales. Iría por una red de 10nF y ocho resistencias individuales de 560 kOhm (más baratas) o este array.

Para el filtro de paso bajo PWM, simplemente use la resistencia y las tapas que ya tiene en su tablero y eso le dará una frecuencia de corte suficientemente por debajo de su frecuencia PWM.

Rápidamente construí un simulador de toda esta idea: se parece a esto:

Amedidaqueajustaelvoltajedereferencia,laduracióndelosimpulsosdesalidacambia;

el subyacente de GNU Radio Companion / GNU Radio Flowgraph tiene este aspecto:

La mitad izquierda del gráfico de flujo solo está generando los impulsos de prueba (azul en la visualización, que luego se filtran en paso bajo y se comparan con el voltaje de referencia.

Si este tipo de trabajo (contando impulsos, sincronizando alguna forma de salida lógica con alguna forma de entrada lógica, reaccionando a señales digitales) realmente sucede mucho en su placa, considerando que los CPLD o incluso los FPGA pequeños sí tiene sentido - y, por supuesto, usando la función gratuita & La fuente de herramientas Icestorm de código abierto para programar sus propias imágenes FPGA sin herramientas de proveedores tiene un gran potencial de credenciales de diseñador: D

    
respondido por el Marcus Müller

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