Trasformare PWM in segnale analogico

[PietroBaima]

Adesso non ho tempo, ma noi due dobbiamo fare un discorso sulle modulazioni, su cosa è una portante e una modulante.
Il segnale PWM sarà fatto variare da qualcosa che ha una sua frequenza. Mi serve sapere quella.

[massimoxl]

Il segnale PWM sarà fatto variare da qualcosa che ha una sua frequenza. Mi serve sapere quella.

Quello che sono in grado di dirti è che il Duty Cycle varia (0%...20%...50%...100%...( quando ruoto il potenziometro.
Nello specifico: mettiamo il caso che io ho il potenziometro da 10K posizionato a metà (5K).
Il motore rimane fermo, ok?
Se io ruoto il potenziometro in senso orario... il motore inizia a ruotare in senso orario e nello stesso momento vedo nello spettro che il Duty Cycle varia in proporzione (da 0% a 100% per la velocità)
Se io ruoto il potenziometro in senso antiorario, il motore ruota in senso antiorario e nello stesso momento vedo nello spetto che il Duty Cycle varia in proporzione (da 0% a 100% per la velocità).

[PietroBaima]

Se tu usassi solo il potenziometro avresti un segnale di pochi Hz di banda, perché dubito che riusciresti a variare il potenziometro più velocemente di qualche centinaio di ms.
Se invece il segnale arriva da qualche altra sorgente, va conosciuta quella.
Ci sentiamo stasera, purtroppo ora ho da fare.

[massimoxl]

Il potenziometro è collegato all'ingreswso analogico di Arduino (A1) e lo sletch decide tutto il da farsi, dalla velocità e dalla posizione (feedback), ovvio che tutto è controllato dal software apposito che gestisce tramite USB in tempo reale il feedback del potenziometro.
Ovvio che im potenziometro durante il corretto uso va montato sull'asse del motore stesso, cos' legge (come se fosse un encoder) la reale posizione ad ogni istante.

[MarcoD]

In attesa che Pietro ti risponda in modo più didattico e accurato, provo a risponderti:

mettiamo il caso che la mia frequenza sia appunto 20Khz, applico la seguente formula scegliendo un Valore C arbitrario di 1 uF (espressa in Farad), la F è la mia frequenza di 20 kHz (espressa in Hz), la resistenza R che dovrò utilizzare sarà:

R= 1÷(2π · C · F) = 1÷(6,28 · 0,000001 · 20000)= 1÷0,1256= 7,96 Ω

E' corretta la formula?
Il risultato va espresso in Ω, oppure in kΩ?

La formula e i calcoli sono corretti, ma sono applicati in modo concettualmente errato.

Ora non è semplice da spiegare in modo chiaro.
Un filtro ideale (non esiste fisicamente) lascia passare tutte le frequenza al di sotto di quella di taglio e attenua completamente quelle al di sopra.

Un fltro del primo ordine (come quello RC) è il più semplice, ma anche il più scadente.
In corrispondenza della frequenza di taglio F = 1/(6,28 R C) guadagna (attenua) 0,707, a frequenze 10 volte maggiori guadagna circa 0,1. Per frequenze inferiori guadagnerà fra 1 e 0,707.

Le cose si complicano, per il fatto che il segnale PWM è un'onda quadra, la quale può venire considerata composta da infinite sinusoidi (sviluppo in serie di Fourier) a partire dalla fondamentale di ampiezza (2/pigreco) del valore di picco-picco dell'onda quadra, fino alla 3, 5, 7. ...armonica di ampiezze sempre più ridotte.

Devi domandarti: la tensione in uscita dal filtro avrà sempre una ondulazione residua, che vorresti fosse zero, ma quale ampiezza tolleri ? Di solitoto si tollera qualche percento.
Per riduure l'ampiezza devi ridurre la frequenza di taglio del filtro, ossia aumentare la Capacità o la Resistenza del filtro. Riducendo la frequenza di taglio rendi la risposta del filtro sempre più lenta.
Devi trovare un compromesso, oppure realizzare un filtro più complicato e costoso.

-------seguito:
Nelle prove che hai descritto, muovi il potenziometro in ingresso analogico arduino e il motore raggiunge (forse) la velocità richiesta, non hai descritto in quanto tempo raggiunge la nuova velocità, il tempo dipende da molte cose:
dall'ampiezza del comando , dalla velocità di variazione del comando, dalla coppia erogata dal motore, dal momento di inerzia delle masse rotanti del motore e del carico.
In condizioni lineari il tempo di assestamento è infinito, ma se ti accontenti di entrare entro una fascia di errore di qualche percento ti assesi in un tempo finito.
Poi hai scritto che hai giustamente una banda morta di qualche percento.
Pou se hai ingranaggi hai attrito al distacco e giochi negli ngranaggi.

I sobbalzi di una autovettura che ha ruote con copertoni ed ammortizzatori avranno una componente armonica che arriverà al massimo a 10 Hz, mooolto al di sotto dei 20kHz del PWM,
dei 1000 Hz del loop interno del controller del motore e dei 30 ms della latenza dei comandi/feedback.

In conclusione, per il filtro prova a mettere 1 uF e 750 ohm, avrai una frequenza di taglio di 200 Hz.
Poi speriamo che tutto il controllo non oscilli e si assesti in modo soddisfacente




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[massimoxl]

Intanto vi posto l'immagine che vedo dallo spettro del mio oscilloscopio

[EcoTan]

im potenziometro durante il corretto uso va montato sull'asse del motore stesso,

Da che cosa nasce l'esigenza di sostituire il motore a spazzole con un brushless?
Non è che ci vorrebbe una demoltiplica?

[massimoxl]

Da che cosa nasce l'esigenza di sostituire il motore a spazzole con un brushless?

perché hanno una vita maggiore in quando non hanno spazzole
perché i motori brushless sono piu piccoli a parità di potenza dei motori brushed
perché esteticamente sono piu belli a vedersi
perché hanno un'inerzia maggiore

[PietroBaima]

Intanto vi posto l'immagine che vedo dallo spettro del mio oscilloscopio

Quello non è lo spettro ma l’oscillogramma.
Lo spettro è quello che servirebbe.

[massimoxl]

Quello non è lo spettro ma l’oscillogramma.
Lo spettro è quello che servirebbe.

Allora credo che non potrei darvi altre info perché non ne ho la possibilità

Domanda: esiste gia un qualche convertitore a saldare... per evitare di realizzare il filtro RC?
Un qualche convertitore D/A, ma soprattutto che mi consenta di evitare di modificare lo sketch... insomma solo saldature da fare sulla mia scheda interfaccia