اطلاعیه

Collapse
No announcement yet.

فیلتر پایین گذر

Collapse
X
 
  • فیلتر
  • زمان
  • Show
Clear All
new posts

    فیلتر پایین گذر

    با سلام
    من یک سیگنال ورودی دارم که مقدار اون بین 0 تا 10 ولت متغییر هست و لازمه که مقدار اونو از طریق مبدل دیجیتال به آنالوگ قرائت کنم. متاسفانه روی این سیگنال نویز هایی با دامنه حداکثر 30 میلی ولت و فرکانس حد اقل 2 کیلوهرتز سواره و همین مقدار کم نویز هم برای کار من عدد زیادی هست. حداکثر مقدار نویز قابل قبول در حدود 2-3 میلی ولته. به دلیل مشکلات نرم افزاری و سخت افزاری که برای قرائت استفاده شده، امکان استفاده از فیلترهای دیجیتال نیست. آیا این امکان وجود داره که با استفاده از فیلتر های آنالوگ پایین گذر این نویز را حذف کرد؟ لازم به ذکر است که حداکثر تاخیری در حدود 2 میلی ثانیه قابل قبوله و بیشتر از اون قابل قبول نیس.
    با تشکر

    #2
    پاسخ : فیلتر پایین گذر

    اگه فرکانس سیگنال اصلی کمتر از 2k باشه با یه فیلتر ساده هم یمیشه رفع کرد
    از نظر نرم افزاری هم با یه میانگین گیری ساده میتونید رفعش کنید

    دیدگاه


      #3
      پاسخ : فیلتر پایین گذر

      اطاعات ورودی در یک حلقه کنترلی مدار بسته باید مجدداً اسفتاده بشه. برای همین تاخیر زمانی زیاد اصلاً مجاز نیست (حداکثر 2 میلی ثانیه). از طرف دیگه تجربه اندک من میگه که، درسته که طبق تئوری برای طراحی مثلاً فیلتر 500 هرتز، نمونه برداری 1 کیلوهرتز کفایت میکنه، اما جواب خوبی نمیشه ازش گرفت. بلکه بایدحداقل 4-5 کیلوهرتز سرعت نمونه برداری باشه تا نتیجه قابل قبول بشه. من بیشتر دنبال فیلترهای آنالوگ هستم. ولی نمیدونم که شدنی هست یا خیر.

      دیدگاه


        #4
        پاسخ : فیلتر پایین گذر

        سلام
        شما باید اطلاعات بیشتری رو در اختیار قرار بدین:
        - ماکزیمم فرکانس سیگنال اصلی؟
        - نوع نویز؟
        - آیا نویز الگو داره؟
        - نوع ADC شما؟
        و ...
        1: اللهم صل علي محمد و آل محمد و عجل فرجهم و ...
        2: دانش بهتره يا ثروت؟ بدون شعور هيچکدوم!
        3: دلا معاش چنان کن که گر بلغزد پاي *** فرشته‌ات به دو دست دعا نگه دارد (حافظ)

        دیدگاه


          #5
          پاسخ : فیلتر پایین گذر

          سیگنال اصلی یک موج سینوسی هست با فرکانس حداکثر 10 هرتز. اما یک نکته وجود داره. اونم اینه که این سیگنال در حقیقت از یک سنسور جابجائی که به یک جک پنوماتیک و شیر برقی وصل هست تولید میشه. یعنی دستگاه به شیر برقی یه فرمانی میده، بعد سیگنال را از حسگر جابجائی قرائت میکنه. و بر اساس الگوریتمهای کنترلی مجددا یه فرمان جدید صادر میکنه. حالا اگر از فیلترهایی با فرکانس کم استفاده کنیم، مثلاً 100 هرتز، اونوقت یه تاخیر زیادی توی سیگنال ورودی ایجاد میشه و در نتیجه دستگاه نمیتونه فرمان درست را به شیر بده. حداکثر تاخیر در حدود 2 میلی ثانیه مجازه.
          نویز الگوی خیلی خاصی نداره. حداقل من الگوی خاصی ندیدم. ولی اینکه گفتم فرکانس نویز حداقل 2 کیلو هرتز هست، خروجی را به یه اسکوپ وصل کردم سرعت نمونه برداری اسکوپ را روی 50 کیلوهرتز تنظیم کردم و بعد گزینه فیلتر دیجیتال اونو فعال کردم. وقتی که فرکانس فیلتر را روی 2 کیلو تنظیم کردم، دامنه نویزم تا حدی که می خواستم کم شده بود.

          دیدگاه


            #6
            پاسخ : فیلتر پایین گذر

            اگه میخوای از سیستم های دیجیتال هم استفاده کنی
            مشکلی نداره!
            نگران تاخیر، هم باش هم نباش!
            چون راه حل داره!
            الان میگم!
            میخوایم یک فیلتر مرتبه ی 2 از نوع باترورٍث اعمال کنیم!
            اما یه سری سوالات باید پاسخ داده بشه!
            اول اینکه یک کلیتی از باترورث در لینک زیر:
            http://www.kwon3d.com/theory/filtering/lpass.html
            دوم اساس فیلترهای دیجیتال
            که فعلا باهاش کاری نداریم!
            سوم هم طراحی یک فیلتر!
            که لینک زیر رو ببین، تا در موردش توضیح بدم:
            http://www.kwon3d.com/theory/filtering/fil.html
            اگر از یک فیلتر مرتبه ی دوم استفاده کنی
            در اینجا به چه داده هایی نیاز داری؟
            مقدار نمونه در لحظه ی n و n-1 و n-2
            یعنی به 2تا نمونه قبلی نیاز داری!
            یعنی چی؟
            یعنی تاخیر! حالا چقدر میشه؟
            اندازه ی 2 تا نمونه ی قبلی تاخیر داری!
            یعنی در لحظه ی حال، باید 2 تا نمونه ی گذشته رو داشته باشی!
            اگه از فیلترمرتبه ی 4 استفاده کنی، میشه 4 تا!
            یعنی باندازه ی 4 تا نمونه تاخیر داری!
            پس هرچی مرتبه ی فیلتر بالاتر بره:
            1: کیفیت فیلتر بیشتر میشه (تصویر2 در لینک اول)
            اما 2: مقدار تاخیرت بیشتر میشه!
            ولی:
            خوشبختانه در اینجا چون فرکانس سیگنالت کمه
            و به گفته ی شما فرکانس نویزت بسیار زیادتر از سیگنال اصلیه
            بنابراین کیفیت فیلتر مرتبه ی 2 برای ما کفایت میکنه!

            پس مقدار تاخیر تا اینجا به حداقل رسوندیم
            (البته: میشه از فیلتر مرتبه ی 1 هم استفاده کرد
            که به عنوان نمونه میتونی لینک زیر رو ببینی:
            http://www.rowetel.com/blog/?p=2042 )
            حالا میمونه طراحیش!
            برای طولانی نشدن پست در بعدی توضیح میدم... انشالله
            1: اللهم صل علي محمد و آل محمد و عجل فرجهم و ...
            2: دانش بهتره يا ثروت؟ بدون شعور هيچکدوم!
            3: دلا معاش چنان کن که گر بلغزد پاي *** فرشته‌ات به دو دست دعا نگه دارد (حافظ)

            دیدگاه


              #7
              پاسخ : فیلتر پایین گذر

              خب برای ادامه،ابتدا لینک قبل رو دوباره قرار میدم
              چون باهاش کار داریم در اینجا:
              http://www.kwon3d.com/theory/filtering/fil.html
              اول اینکه باید یک مطالعه ای بکنید کلش رو
              چون نکات مفیدی داره داخلش
              بعد اینکه: بریم اون قسمتی که باهاش کار داریم:
              فیلتر مرتبه دوم باترورث. جایی که نوشته:
              Filter Coefficients
              ما با روابط 10 تا 13 کار داریم!
              این مثالی که آورده، خوشبختانه به کار شما نزدیکه!
              فرکانس نمونه برداری: 100 هرتز
              فرکانس قطع فیلتر: 10 هرتز
              و در نهایت ضرایب رو محاسبه کرده
              فیلتری که داریم در نهایت میشه:
              کد:
              y[n]= a0*x[n] + a1*x[n-1] + a2*x[n-2] - b1*y[n-1] - b2*y[n-2]
              که مقادیر ضرایب به صورت زیره:
              کد:
              a0=a2=0.067455
              a1=0134911
              b1=-1.14298
              b2=0.412801
              که روش محاسبه اورده شده!
              فقط میمونه یک نکته!
              محاسبه ی تاخیر!
              فرکانس نمونه برداری چقدره؟ 100 هرتز
              یعنی 10 میلی ثانیه
              چند تا تاخیر داریم؟ 2 تا!
              یعنی 20 میلی ثانیه!
              میشه 10 برابر تاخیر مجاز!
              باید چکار کنیم؟
              فرمول فیلتر همونه
              فقط باید: با قرار دادن fs=1000 به جای fs=100
              یعنی 10 برابر کردن فرکانس نمونه برداری
              مقدار تاخیر کم بشه
              و اینکه: "مقادیر ضرایب رو با توجه به فرمول ها دوباره محاسبه نمایید" !

              در نهایت به نتیجه ی دلخواه خواهی رسید، بامید خدا ...
              1: اللهم صل علي محمد و آل محمد و عجل فرجهم و ...
              2: دانش بهتره يا ثروت؟ بدون شعور هيچکدوم!
              3: دلا معاش چنان کن که گر بلغزد پاي *** فرشته‌ات به دو دست دعا نگه دارد (حافظ)

              دیدگاه


                #8
                پاسخ : فیلتر پایین گذر

                با سلام
                ممنون از راهنماییتون.
                اما حقیقت اینه که جریان به این سادگی که شما می فرمایید نیست. به چند دلیل.
                - در مورد تاخیر: درسته که به فرض مثال شما فقط چند نمونه آخر سیکنال را استفاده می کنید ولی اگه به تابع دقت کنید متوجه میشید که تابع فیلتر یک تابع برگشتی هست. اگر N نمونه سیگنال قبلی جهت محاسبه لارمه، اونقت N-1 خروجی قبلی را هم باید در فرمول قرار بدهید. میتونید این را با با ارائه یک موج مربعی به فرمول کنترل کنید. میبینید که تاخیر از فرکانس نمونه برداری مستقل بوده و تابع فرکانس فیلتر هستش. به عنوان یک تخمین سر انگشتی پریود فیلتر میشه تاخیر اون فیلتر.
                - در خصوص فرکانس سیگنال ورودی که اختلافش با نویز زیاد هست، باید عرض کنم که همانطور که عرض کردم خودمون باید سیگنال را تولید کنیم و سیگنال تشکیل شده از یک سری موجهای Step که خوب اگه مثلاً در یک بازه 100 میلی ثانیه بهش نگاه کنیم میشه یک موج سیونسی نسبتاً صاف، اما اگه بازمون را به 10 میلی ثانیه تغییر بدیم، اونقت دیگه نمیشه گفت یک موج سینوسی هست.
                - یک نکته دیگه هم که در همون پست اول عرض کردم، فیلتر دیجیتال بسیار گزینه مناسبیه، اما به شرتی که سرعت نمونه برداری حداقل 7-8 برابر فرکانس فیلتر باشه. اگر سرعت نمونه برداری کمتر باشه کیفیتش به شدت کم میشه. من این امکان برام وجود نداره که بتونم بیشتر از 1500 نمونه در ثانیه قرائت کنم.
                ممنون

                دیدگاه


                  #9
                  پاسخ : فیلتر پایین گذر

                  سلام. خواهش میکنم

                  1: در مورد تاخیر
                  من به اشتباه خودم پی بردم
                  و متوجه شدم که اون محاسبه ای که گفتم
                  در مورد تاخیر، نادرسته. به قول یکی از دوستام
                  مثبت منفی رواشتباه کردم، نتیجه ناجور شد!
                  یک بحث دیگه هم هست به نام "تاخیر گروه" و هم چنین "تاخیر فاز" .
                  یه جستجو در مورد group delay و phase delay داشته باش.
                  مثل این لینک: http://en.wikipedia.org/wiki/Group_d...nd_phase_delay
                  در این فیلتر، مرتیه ی فیلتر، مقدار حافظه مورد نظر
                  برای ذخیره ی مقادیر قبلی، مشخص میکنه.
                  در این نوع فیلتر به 4 خانه ی حافظه نیازه
                  سه تا لینک هم برای مطالعه بیشتر دوستان میذارم:
                  http://www.mikroe.com/chapters/view/...gital-filters/
                  و
                  http://www.mikroe.com/chapters/view/...2-fir-filters/
                  و
                  http://www.mikroe.com/chapters/view/...3-iir-filters/

                  2: در خصوص فرکانس سیگنال ورودی
                  دقیقا متوجه شدم منظور شما رو که چطوری میخواین سیگنال رو بسازین
                  تقریبا شبیه روش DDS ه. یعنی Direct Digital Synthesis
                  که با افزایش زمان ساخت سیگنال، سیگنال طبیعی تر به نظر میرسه

                  3: سرعت نمونه برداری
                  در اینجا با توجه به صحبتهای شما یک trade off ای وجود داره (مصالحه)
                  که باید در موردش تصمیم گرفت!
                  .................................................. .......
                  دو نکته رو اشاره کنم در مورد نویز:

                  1: نویزها رو میشه از نظر نوع، دسته بندی های مختلفی کرد:
                  - سفید/خاکستری
                  - الگوپذیر/بدون الگو
                  - و ...
                  در مورد نویز سفید، نویزیه که در همه ی فرکانس ها مولفه داره!
                  یک خط صافه پاسخ فرکانسیش! (با یک مقدار مشخص که متناسب با توانشه)
                  یعنی چه در فرکانس 1 چه در 5 چه در 40 چه در 100 چه در 1000 چه در 1000000، در تئوری
                  مقدار نویز، از نظر پاسخ فرکانس، مقدارشون یکیه!
                  یعنی همون نویزی که در فرکانس 1 هست در 10 هم هست در 100 هم هست
                  در 1000 هم هست ... الی آخر

                  2: در مورد الگوپذیری
                  در موارد صنعنی، معمولا موتورهای الکتریکی
                  میدان های مغناطیسی
                  سیستم های مکانیکی و ...
                  نویزی رو بر روی سیگنال میندازن
                  اما چون معمولا ادوات فوق به صورت پریودیک هستن
                  یا حداقل الگویی دارن،
                  نویز تولیدیشون بر روی سیگنالهای واصله از اونها
                  میشه یک نویز الگو دار!
                  و حذف این نویز به مراتب راحت تره.

                  :read:
                  1: اللهم صل علي محمد و آل محمد و عجل فرجهم و ...
                  2: دانش بهتره يا ثروت؟ بدون شعور هيچکدوم!
                  3: دلا معاش چنان کن که گر بلغزد پاي *** فرشته‌ات به دو دست دعا نگه دارد (حافظ)

                  دیدگاه


                    #10
                    پاسخ : فیلتر پایین گذر

                    جناب رستمی ممنون از توجه و وقتی که میگذارید. اما من دنبال فیلتر دیجیتال نیستم، چون سرعت نمونه برداریم اونقدر زیاد نیست که فیلتر دیجیتال بدردش بخوره. با سرعت نمونه برداری که من دارم، حداکثر فرکانس فیلترم در حدود 100 تا 200 هرتز میشه که تاخیر زیادی ایجاد میکنه. برای همین میخوام از فیلترهای آنالوگ استفاده کنم. اما سوالی که داشتم اینه که آیا نویزی به این اندازه کم (20-30 میلی ولت) رامیشه با فیلترهای آنالوگ حذف کرد؟
                    با تشکر

                    دیدگاه


                      #11
                      پاسخ : فیلتر پایین گذر

                      سلام
                      در مورد فیلتر، فیلترها با مقدار دامنه کاری ندارن
                      اگه قرار باشن فرکانسی رو تضعیف کنن، اینکارو انجام میدن
                      حالا دامنه ش چه 10 ولت باشه چه 10 میکرو ولت!
                      علت: برای درک فرکانس گزینی فیلتر معمولا از پاسخ فرکانسی استفاده میشه
                      "اندازه" پاسخ فرکانسی به خوبی اینو نشون میده.
                      تعریفی که ارائه میشه از فیلتر (یا هر مدار دیگه): خروجی به ورودی
                      بنابراین چیزی که دارین: یک نسبته
                      مثلا اگه میزان خروجی به ورودی یک فیلتر در فرکانس 1.5 کیلوهرتز 0.001 باشه
                      سیگنال ورودی در فرکانس 1.5ک هرتز دامنه ی خروجیش یک هزارم میشه
                      میخواد دامنه ش 2 وبت باشه، میخواد 1 میلی ولت یا هرچیز دیگه...

                      در مورد فیلترها، میدونیم که با افزایش مرتبه فیلتر، تاخیر بالا میره
                      بنابراین مجبوریم از فیلترهای مرتبه پایین استفاده کنیم
                      و برای محاسبه تاخیر، باید فاز رو بدست بیاریم
                      و ازش مشتق بگیریم
                      و ببینیم در فرکانس های مختلف چه تاخیری ایجاد میکنه
                      (اگه فاز خطی باشه، میزان تاخیر ثابته! )
                      حالا من برم یه سری کتابامو نگاه کنم ببیننم چه فیلتری به دردمون میخوره
                      1: اللهم صل علي محمد و آل محمد و عجل فرجهم و ...
                      2: دانش بهتره يا ثروت؟ بدون شعور هيچکدوم!
                      3: دلا معاش چنان کن که گر بلغزد پاي *** فرشته‌ات به دو دست دعا نگه دارد (حافظ)

                      دیدگاه


                        #12
                        پاسخ : فیلتر پایین گذر

                        ممنون از لطفتون.
                        درسته که طبق تئوری فیلتر یک دامنه فرکانسی داره و به قول شما مثلاً نویز هایی با فرکانس 1500 هرتز را یک هزارم میکنه، اما آیا در ولتاژهای خیلی کوچک هم همینطوره؟ مثلاً نویز یک ولت را میکنه یک میلی ولت، ولی شاید نتونه یک میلی ولت را بکنه یک میکر ولت.
                        با تشکر

                        دیدگاه


                          #13
                          پاسخ : فیلتر پایین گذر

                          شاید در موردفیلترهای فعال، بشه چنین محدودیت هایی رو در نظر گرفت
                          اما برای فیلترهای passive دقیقا نمیدونم آیا چنین بحث هایی مطرح میشه یا نه!
                          در کل مدارها پارامترهایی دارن که با اون ها شناخته میشن.
                          باید ببینیم آیا فیلتری که قراره استفاده بشه،
                          آیا در مورد محدودیت ولتاژ ورودی، سخنی به میان رفته یا نه!
                          :read:
                          1: اللهم صل علي محمد و آل محمد و عجل فرجهم و ...
                          2: دانش بهتره يا ثروت؟ بدون شعور هيچکدوم!
                          3: دلا معاش چنان کن که گر بلغزد پاي *** فرشته‌ات به دو دست دعا نگه دارد (حافظ)

                          دیدگاه


                            #14
                            پاسخ : فیلتر پایین گذر

                            تاپیک هنوز به نتیجه نرسیده ها :sad:

                            دیدگاه


                              #15
                              پاسخ : فیلتر پایین گذر

                              سلام
                              ببخشید دیر جواب دادم.
                              دوتا سایت معرفی میکنم
                              برای محاسبات فیلتر
                              کافیه شما فرکانس قطع و یه سری پارامترهای دیگه رو بدی بهشون
                              انواع نمودار رو برات رسم میکنه
                              و تاخیرها رو هم میشه محلسبه کرد.
                              توع فیلتر، مرتبه ی فیلتر و ... همه رو بهت میگه.
                              ابتدا باهاشون کمی کار کن
                              ببین میتونی نتیجه ی دلخواهت رو بگیری؟
                              من برای فرکانس قطع 100 هرتز یه سری تست هایی رو انجام دادم
                              نتایج مناسب بود
                              و تاخیر کمتر از 2 میلی ثانیه در برخی مدل ها قابل دستیابیه :read:

                              http://sim.okawa-denshi.jp/en/Fkeisan.htm
                              و
                              http://www.analog.com/designtools/en...rwizard/#/type
                              ...
                              1: اللهم صل علي محمد و آل محمد و عجل فرجهم و ...
                              2: دانش بهتره يا ثروت؟ بدون شعور هيچکدوم!
                              3: دلا معاش چنان کن که گر بلغزد پاي *** فرشته‌ات به دو دست دعا نگه دارد (حافظ)

                              دیدگاه

                              لطفا صبر کنید...
                              X