¿Es este un filtro RC?

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Estoy tratando de entender este circuito de sensor de temperatura que encontré en un controlador de aire acondicionado de la habitación (Quiero construir uno por mí mismo).

El sensor es un termistor tipo NTC (15k a 25 grados C). Lo que recojo es que el NTC junto con R2 forman un divisor de voltaje, cuya salida se alimenta a la entrada ADC del microcontrolador.

  1. ¿Para qué son C1 y C2? ¿Forman filtros RC junto con el termistor? Si ese es el caso, entonces las frecuencias de corte son 106.1Hz y 1.06Hz? Estos parecen ser muy bajos.
  2. ¿Para qué es R3? ¿Está limitando la corriente? Si los pines de entrada ADC son de alta impedancia, ¿por qué limitar la corriente?
  3. ¿R3 y C3 forman otro filtro RC? Entonces nuevamente la frecuencia de corte es 3.386kHz. Y no hay nada aparentemente operando a esa frecuencia en el tablero. (El microcontrolador está conectado a un cristal externo de 4Mhz y la placa funciona con una red de 230V / 50Hz).

Gracias.

    
pregunta Sohail

5 respuestas

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Sí, el 10 µF da una frecuencia de corte baja, pero su cálculo no es correcto. Primero no calculas para C1 y C2 por separado; si son paralelos actúan como un solo condensador. Para el cálculo, el 100 nF C1 se puede ignorar, es solo el 1% de C2 y eso tendrá una tolerancia del 20% o algo así. Y debido a Thévenin, hay que ver el NTC y el R2 en paralelo, por lo que son 7,5 kΩ. La frecuencia de corte es entonces de 2 Hz. La segunda sección formada por R3 y C3 tiene una frecuencia de corte mucho mayor, pero ¿es su fuente de alimentación tan ruidosa?

VolcaríaR3,C2yC3,ysolomantendríaC1.Useelmicrocontroladorparapromediarvariaslecturas;unfiltrodepromediomóvilestambiénunfiltrodepasobajo,esmuyfácilynonecesitaningúncomponente.Olin sugiere un filtro IIR (para Infinite Impulse Response), que utiliza menos memoria, pero es menos intuitivo. Además el filtro de media móvil no necesitará 100 bytes; 5 o así ya está bien.

    
respondido por el stevenvh
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Todas las respuestas hasta ahora parecen estar suponiendo que el pin en el microprocesador es una entrada de ADC. Si así es como planeas continuar, está bien.

Sin embargo, su pregunta original es sobre los componentes del circuito original. En mi experiencia, los "electrodomésticos" (electrodomésticos) utilizan las implementaciones de circuitos de control más baratas que pueden obtener, y creo que es probable que el micro que eligieron no tenga un ADC de hardware.

Hay formas de medir un valor analógico usando solo un comparador, o incluso usando el voltaje de umbral de un pin de entrada digital ordinario. El software alternativamente activa el pin bajo durante un período de tiempo variable, cambia el pin al modo de entrada y verifica si el voltaje ha cruzado el umbral. Puede inferir el valor analógico del ancho y / o la cantidad de pulsos necesarios para mantener la entrada cerca del umbral de conmutación.

Este método podría explicar fácilmente todos los componentes que ve. Por ejemplo, R3 podría servir para limitar la corriente en el pin cuando está bajo.

    
respondido por el Dave Tweed
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Obtendrá una respuesta más correcta y completa que la mía, pero la respuesta corta es "sí y no". Cuando ve un condensador de bajo valor (100nF) y un valor de alta ish (10µF) eléctricamente en paralelo, es un filtro en cierto sentido, pero puede ser más significativo pensar que es un "bypass". La idea es que efectivamente esté cortocircuitando cualquier componente que no sea CC a tierra, de modo que no afecte su lectura.

En un capacitor teórico, la reactancia disminuye a medida que aumenta la capacitancia. Esto podría llevarlo a pensar que el límite máximo de 100 nF no contribuyó de manera significativa y podría omitirse. En el mundo real, la construcción física de los condensadores es tal que los valores más grandes, de hecho, no pasan necesariamente por las altas frecuencias. En particular, los electrolíticos, que es lo que es probable que encuentres cuando llegues a varias microfaradillas o más, tampoco funcionan bien a altas frecuencias.

En la práctica, cada uno de estos capacitores es mejor para pasar frecuencias más altas o más bajas, y al trabajar en combinación, hacen un mejor trabajo que cualquiera de los dos por sí solo. Puede ver que están físicamente conectados lo más cerca posible al componente que están pasando por alto, por lo que el cableado o las trazas del circuito están menos en juego. Puede pensarlo como un filtro, pero no es un filtro "sintonizado", sino una banda muy amplia. La tapa de 100nF en los pines de entrada cumple la misma función.

    
respondido por el mickeyf
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Los topes de 100 nF están ahí para eliminar los picos de ruido (reales o imaginarios). El electrolítico 10uF parece excesivo. De hecho, si tiene alguna fuga (como a veces tienen los electrolíticos), alterará las lecturas.

Las temperaturas generalmente se miden una vez por segundo o incluso con menos frecuencia, por lo que un filtro con un corte de 1 Hz todavía no afecta los resultados significativamente, si es que lo hace.

Los 470 ohmios en serie normalmente no son necesarios. Está ahí en caso de que ocurra algo anormal, como que el pin del microprocesador se active como salida, por ejemplo. Forma otro RC con el límite de 100nF, pero la señal ya ha sido filtrada hasta la muerte por el límite de 10uF. A menos que exista un cable largo entre R3 y el resto. En ese caso, otro filtro podría ayudar, pero ¿por qué no poner todo el filtrado en el pin de entrada?

    
respondido por el gbarry
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Sí, usted tiene un divisor de resistencia que produce el voltaje, entonces en realidad dos polos de filtrado R-C. Esto sería un poco más fácil de detectar si los componentes se mostraran en un orden diferente en el esquema. Vuelva a dibujarlo en su mente con R2 inmediatamente a la derecha del termistor. Esto puede pensarse como una fuente de voltaje Thevenin con la impedancia siendo el termistor en paralelo con R2. Con el termistor en el medio de su rango es de 20 kΩ. Que en paralelo con R2 es de 8,6 kΩ.

Esta resistencia seguida de C2 a tierra forma un filtro de paso bajo R-C. En realidad, el valor de la capacitancia es C2 + C1, pero C1 es pequeño en relación con la tolerancia de C2 que puede ignorar para este propósito. C1 está allí para derivar altas frecuencias, como estaciones de radio captadas por cable.

La frecuencia de reducción de -3 dB del filtro R-C es:

F = 1 / (2 π R C) = 1 / (2 π 8.6kΩ 10µF) = 1.9 Hz

La temperatura no cambiará a una velocidad de 2 Hz, por lo que esto aplastará mucho ruido aleatorio pero no interferirá con la señal deseada.

Después de esto, hay otro filtro de paso bajo formado por R3 y C3. Sin embargo, tenga en cuenta que su frecuencia de caída es mucho mayor a 3.4 kHz. Al parecer, el diseñador pensó que todavía podría haber algún ruido de alta frecuencia llegando a la línea desde algún lugar. Posiblemente la conexión física a la izquierda de R3 es larga, y luego R3 y C3 tienen algún sentido si están cerca del microcontrolador. Este filtro no hace nada con la señal real, pero filtrará los picos y las altas frecuencias recogidas de otros lugares, como el acoplamiento capacitivo de otras partes del circuito de transmisiones de radio, etc. Si la intención fuera proteger al procesador de los picos, habría hizo R3 más grande, dentro de los límites de la fuente im

    
respondido por el Olin Lathrop

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