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Spannungswandler-Modul von 0–5 V und 0–10 V auf 0–100 %, 50 kHz
Modul, der eine analoge Spannung von 0-5V oder 0-10V in ein PWM-Signal mit einem Tastverhältnis von 0-100% umwandelt, basierend auf einem Schaltkreis mit eingebettetem Mikrocontroller. Der Eingangsbereich wird über einen auf der Rückseite der Platine montierten Jumper ausgewählt, und ein Potentiometer ermöglicht die Feinabstimmung der Genauigkeit. Es arbeitet mit einer Frequenz von etwa 50 kHz, mit einem Fehler von 1-3%, und eignet sich für die Motorsteuerung, die Anbindung an SPSen, Frequenzumrichter und Module wie Arduino, ESP32 oder STM32.
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Das Modul wandelt eine analoge Spannung von 0 - 5 V oder 0 - 10 V in ein PWM-Signal mit einem einstellbaren Tastverhältnis zwischen 0% und 100% um, abhängig vom anliegenden Eingangsspannungspegel. Es ist nützlich überall dort, wo eine analoge Referenz von 0 - 10 V, beispielsweise von einem Potentiometer, einer SPS oder einem Frequenzumrichter, in ein PWM-Signal umgewandelt werden muss, das mit Motor-Treibern, MOSFETs oder Mikrocontrollern kompatibel ist, die nur digitale Eingänge akzeptieren.
Die Umwandlung erfolgt über eine Schaltung mit eingebettetem Mikrocontroller (MCU), der am Ausgang ein PWM-Signal mit 5 V Amplitude und einer Frequenz von etwa 50 kHz erzeugt, mit einem Umwandlungsfehler von 1% - 3%. Der Eingangsbereich wird über einen auf der Rückseite der Platine montierten Jumper gewählt, der zwischen 0 - 5 V und 0 - 10 V umschaltet; das Modul wird ab Werk auf die Position 0 - 5 V geliefert. Ein auf der Vorderseite der Platine montiertes Potentiometer ermöglicht die Feinabstimmung der Umwandlungsgenauigkeit.
Zu den Hauptmerkmalen zählen die drei Schraubklemmen für die Versorgung, die Eingangsspannung und das PWM-Ausgangssignal, der Jumper zur Auswahl des Eingangsbereichs sowie das Kalibrierpotentiometer. Die Versorgung des Moduls erfolgt im Bereich von 7 - 12 VDC über die Pins VCC und GND, wobei die auf der Platine angegebene Polarität einzuhalten ist.
Über den PWM-Ausgang ist das Modul mit Arduino, ESP32, STM32 und anderen Entwicklungsboards kompatibel, die ein PWM-Signal über einen digitalen Pin auslesen können, und über den 0 - 10 V Eingang kann es direkt an die analogen Ausgänge von SPSen und Frequenzumrichtern (VFD) angeschlossen werden, die in der Industrieautomation verwendet werden.
Spezifikationen:
Versorgungsspannung: 7 - 12 VDC
Am VCC akzeptierte Spannung: 5 - 12 VDC
Funktion: Umwandler von analoger Spannung in PWM-Signal
Technologie: Eingebettete Mikrocontroller-(MCU)-Schaltung
Eingangsspannungsbereich: 0 - 5 V oder 0 - 10 V, per Jumper wählbar
Ausgangsbereich: PWM mit Tastverhältnis 0% - 100%
PWM-Amplitude: 5 V
PWM-Frequenz: etwa 50 kHz
Umwandlungsfehler: 1% - 3%
Betriebstemperatur: -25 °C - 85 °C
Genauigkeitseinstellung: Kalibrierpotentiometer
Auswahl des Eingangsbereichs: Jumper auf der Rückseite der Platine, standardmäßig auf 0 - 5 V
Anwendungen: Motorsteuerung, Schnittstelle zu SPS und VFD, Erzeugung eines PWM-Signals aus einer analogen Referenz
Abmessungen: 31 x 32mm
Pinbelegung:
| Anschluss | Pin | Funktion |
|---|---|---|
| Versorgungsanschluss | VCC | Modulversorgung |
| Versorgungsanschluss | GND | Versorgungsmasse |
| Spannungseingangsanschluss | VIN | Zu messender Spannungseingang, 0 - 5 V oder 0 - 10 V |
| Spannungseingangsanschluss | GND | Masse des Eingangssignals |
| PWM-Ausgangsanschluss | PWM | PWM-Signalausgang, Tastverhältnis 0% - 100% |
| PWM-Ausgangsanschluss | GND | Masse des Ausgangssignals |
| Jumper-Position | VIN-Spannungsbereich |
|---|---|
| Standard, ab Werk | 0 - 5 V |
| Auf die zweite Position versetzt | 0 - 10 V |
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Verwendung:
Schließen Sie die Versorgung an die Pins VCC und GND des Versorgungsanschlusses im Bereich von 7 - 12 VDC an und beachten Sie dabei die auf der Platine angegebene Polarität.
Vertauschen Sie die Versorgungskabel nicht, um eine Beschädigung der Bauteile auf der Platine zu vermeiden.
Schließen Sie die zu messende Spannung an die Pins VIN und GND des Eingangsanschlusses im Bereich von 0 - 5 V oder 0 - 10 V an.
Überprüfen Sie die Position des Jumpers auf der Rückseite der Platine und stellen Sie ihn auf den verwendeten Spannungsbereich ein; beachten Sie, dass das Modul standardmäßig auf 0 - 5 V geliefert wird.
Entnehmen Sie das Signal an den Pins PWM und GND des Ausgangsanschlusses; das Signal hat eine Amplitude von 5 V und eine Frequenz von etwa 50 kHz.
Ändern Sie die an VIN angelegte Spannung, um das Tastverhältnis des PWM-Signals zwischen 0% und 100% zu verändern.
Zur Kalibrierung legen Sie eine bekannte Referenzspannung an VIN an und stellen das Potentiometer auf der Platine so ein, bis das gemessene Tastverhältnis dem erwarteten Wert entspricht.
Zum Auslesen des Signals mit Arduino, ESP32 oder STM32 verbinden Sie den PWM-Ausgang mit einem digitalen Pin und verwenden eine Methode zur Impulsmessung, mit gemeinsamer Masse zwischen den Modulen.
Für die Verwendung mit SPSen oder Frequenzumrichtern verbinden Sie deren analogen 0 - 10 V Ausgang mit dem VIN-Eingang und beachten Sie die Spannungsgrenzen des Moduls.
Für stabile Ergebnisse verwenden Sie eine saubere, störungsfreie Stromversorgung und kurze Kabel zwischen der Spannungsquelle und dem VIN-Anschluss.
- Eingangsspannung
- 0-10 V
- Eingangsspannungstyp
- DC → **DC**
- Steuerungsart
- PWM
- PWM-Signalfrequenz
- 50 kHz
- Tastverhältnis
- 0 - 100 %
Produs destinat utilizarii in proiecte electronice, automatizari, prototipare, educatie si cercetare.
Produsul trebuie utilizat numai conform specificatiilor tehnice mentionate in descriere si/sau in documentatia produsului.
Avertismente generale de siguranta:
Nu utilizati produsul la tensiuni, curenti sau temperaturi peste valorile specificate.
Montajul si conectarea trebuie realizate de persoane cu cunostinte tehnice minime in domeniul electric/electronic.
Evitati scurtcircuitele, inversarea polaritatii si conectarea gresita a alimentarii.
Nu lasati produsul alimentat nesupravegheat in timpul testelor.
Produsul nu este jucarie si nu este destinat copiilor.
Pentru modulele electronice, se recomanda utilizarea in carcase, panouri sau montaje protejate, dupa caz.
Identificare produs:
Denumirea produsului, codul/SKU-ul si caracteristicile tehnice sunt mentionate in pagina produsului si/sau pe eticheta ambalajului.
Producator / Importator / Distribuitor:
Sigmanortec S.R.L.
Calea Bucuresti nr. 9, Targu Jiu, Gorj, Romania
E-mail: [email protected]
Website: www.sigmanortec.ro
Persoana responsabila in UE:
Sigmanortec S.R.L.
Calea Bucuresti nr. 9, Targu Jiu, Gorj, Romania
E-mail: [email protected]
Documentatie si siguranta:
Pentru informatii suplimentare, fise tehnice, declaratii de conformitate sau instructiuni, ne puteti contacta la [email protected].
Das Modul zur Spannungs-PWM-Umwandlung ist eine kleine Platine, die eine analoge Spannung von 0 - 5 V oder 0 - 10 V in ein PWM-Signal mit einem zwischen 0% und 100% einstellbaren Tastverhältnis umwandelt. Es ist ein eigenständiges Modul mit eigener Umwandlungsschaltung, das nach dem Anschließen an die Versorgungsspannung allein funktioniert, ohne einen externen Mikrocontroller oder ein Programm zu benötigen.
Dieses Tutorial zeigt, wie man das Modul als solches in Betrieb nimmt, mit einer Testspannungsquelle am Eingang und einem Multimeter oder einem Oszilloskop am Ausgang, um zu sehen, wie sich das Tastverhältnis des PWM-Signals in Abhängigkeit von der angelegten Spannung ändert.
Funktionsweise:
Die Schaltung auf der Platine misst die am Eingang VIN anliegende Spannung und erzeugt am Ausgang PWM ein Rechtecksignal mit einer festen Amplitude von 5 V und einer Frequenz von etwa 50 kHz, bei dem das Tastverhältnis proportional zur Eingangsspannung ist.
Der Zusammenhang ist linear, das Tastverhältnis in Prozent entspricht der Eingangsspannung geteilt durch die maximale Spannung des gewählten Bereichs, multipliziert mit 100. Wenn beispielsweise der Jumper auf der Position 0 - 10 V steht und Sie 5 V an VIN anlegen, beträgt das Tastverhältnis am Ausgang etwa 50%, und wenn Sie 10 V anlegen, beträgt das Tastverhältnis etwa 100%.
Der typische Umwandlungsfehler liegt bei 1% - 3%, und das Potentiometer auf der Vorderseite der Platine ermöglicht eine Feinjustierung dieser Genauigkeit, indem die angelegte Spannung mit dem bei einer bestimmten Referenzspannung gemessenen Tastverhältnis verglichen wird.
Was Sie benötigen:
- 1 x Modul zur Spannungs-PWM-Umwandlung 0-5V und 0-10V bei 0-100%, 50 kHz
- 1 x Netzteil 12V, 2A
- 1 x Lineares Potentiometer-Modul, 10k, 3.3-5V
- 1 x Digitales Multimeter Q1, True-RMS, NVC, Temperatursensor, automatisch
- 1 x Motortreiber-Modul, doppelte H-Brücke, DRV8833, 1.5A
- 1 x Batteriehalter, 4AA, mit Kabeln
Anschluss:
Die Versorgung des Moduls erfolgt im Bereich 7 - 12 VDC über die Pins VCC und GND, während die Testspannung an die Pins VIN und GND des Eingangssteckers angelegt wird, unter Beachtung des über den Jumper gewählten Bereichs.
| Produkt-Pin | Wird angeschlossen an | Funktion |
|---|---|---|
| VCC | Netzteil 12 VDC, Plusklemme | Versorgung des Moduls |
| GND (Versorgung) | Netzteil 12 VDC, Minusklemme | Masse Versorgung |
| VIN | Schleifer des Testpotentiometers | Zu messende Spannung, 0 - 5 V oder 0 - 10 V |
| GND (Eingang) | Gemeinsame Masse mit dem Netzteil | Masse Eingangssignal |
| PWM | Eingang des Oszilloskops oder Multimeters | Ausgang PWM-Signal, 0% - 100% |
| GND (Ausgang) | Gemeinsame Masse mit dem Netzteil | Masse Ausgangssignal |
Konfiguration:
Prüfen Sie vor dem Anschließen der Versorgungsspannung die Position des Jumpers zur Auswahl des Eingangsbereichs, wobei zu beachten ist, dass das Modul werkseitig auf der Position 0 - 5 V ausgeliefert wird.
Wenn die Testspannungsquelle Spannungen zwischen 0 und 10 V liefert, setzen Sie den Jumper auf die zweite Position für den Bereich 0 - 10 V, andernfalls führen Spannungen über 5 V zu einer Sättigung des Ausgangs bei 100%.
| Jumper-Position | Spannungsbereich VIN |
|---|---|
| Werkseinstellung | 0 - 5 V |
| Auf zweite Position gesetzt | 0 - 10 V |
Zur Kalibrierung versorgen Sie das Modul mit Spannung, legen Sie an VIN eine bekannte Referenzspannung an, zum Beispiel genau die Hälfte des gewählten Skalenendwerts, und messen Sie das Tastverhältnis am Ausgang mit dem Oszilloskop oder mit der Impulsmessfunktion eines Multimeters.
Wenn das gemessene Tastverhältnis nicht dem erwarteten Wert entspricht, drehen Sie das Potentiometer auf der Platine vorsichtig, bis sich der gemessene Wert dem berechneten annähert, und wiederholen Sie dann die Prüfung an zwei weiteren Punkten im Bereich, zum Beispiel nahe 0% und nahe 100%, um die Linearität zu bestätigen.
Die Einstellungen bleiben mechanisch durch die Position des Potentiometers und des Jumpers gespeichert, ohne dass bei jedem Einschalten eine Neuprogrammierung erforderlich ist.
Anwendungsbeispiel:
Eine typische Anwendung ist die Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors über einen MOSFET-Treiber, der einen PWM-Eingang akzeptiert. Schließen Sie ein lineares 10 k Potentiometer zwischen eine 10 V Quelle und Masse an, mit dem Schleifer an VIN, setzen Sie den Jumper auf die Position 0 - 10 V, und verbinden Sie dann den PWM-Ausgang des Moduls mit dem Steuereingang des Motortreibers.
Durch Drehen des Potentiometers von einem Ende zum anderen wechselt das Tastverhältnis von etwa 0% zu etwa 100%, und die Drehzahl des Motors steigt proportional an, von Stillstand bis zur maximalen Geschwindigkeit, die der Treiber und das Netzteil des Motors zulassen.
Häufige Probleme:
Der PWM-Ausgang bleibt unabhängig von der an VIN angelegten Spannung ständig bei 0% oder 100%, meist weil der Jumper gegenüber dem tatsächlichen Bereich der Testspannungsquelle falsch gesetzt ist, zum Beispiel Jumper auf 0 - 5 V, während Sie 0 - 10 V anlegen.
Das gemessene Tastverhältnis weicht deutlich vom berechneten Wert ab, die Ursache ist in der Regel eine Dekalibrierung des Potentiometers auf der Platine oder eine fehlende gemeinsame Masse zwischen der Testspannungsquelle und dem Modul.
Das Modul scheint überhaupt nicht zu reagieren, prüfen Sie zunächst die Versorgung an VCC und GND mit einem Multimeter, im Bereich 7 - 12 VDC, und prüfen Sie die Polarität, da eine verpolte Versorgung die Funktion der Schaltung stoppen kann.
Das mit einem gewöhnlichen Multimeter gemessene PWM-Signal zeigt instabile Werte, dies ist normal, da viele Multimeter ein 50 kHz Signal nicht korrekt messen können, weshalb ein Oszilloskop oder ein Multimeter mit dedizierter Tastverhältnis-Messfunktion benötigt wird.
Der über den Treiber gesteuerte Motor oder die Last startet überhaupt nicht, prüfen Sie, ob der MOSFET-Treiber den gleichen 5 V Pegel für das PWM-Signal verwendet und ob die Masse des Treibers mit der Masse des Moduls verbunden ist.
Einschränkungen und Tipps:
Das Modul unterstützt nur einen einzigen Umwandlungskanal, mit einem typischen Fehler von 1% - 3%, der für die Motorsteuerung und die Schnittstelle zu Industrieanlagen ausreicht, jedoch nicht für präzise Labormessungen.
Die feste Frequenz von etwa 50 kHz kann vom Benutzer nicht geändert werden, sodass das Modul für Treiber und Mikrocontroller geeignet ist, die diese Frequenz am PWM-Steuereingang akzeptieren.
Verwenden Sie für stabile Ergebnisse eine saubere, rauschfreie Spannungsversorgung, kurze Kabel zwischen der Spannungsquelle und VIN, sowie eine gut ausgeführte gemeinsame Masse zwischen dem Modul, der Testspannungsquelle und dem gesteuerten Gerät.
Nachdem es mit einer Testspannungsquelle validiert wurde, kann das Modul dauerhaft in eine Schaltung mit einem Potentiometer, mit dem analogen Ausgang einer SPS oder eines Frequenzumrichters integriert werden, oder direkt von einem Mikrocontroller wie Arduino, ESP32 oder STM32 über einen digitalen Pin ausgelesen werden.
