dimensionnement filtre passe bas du deuxième ordre

[samplai]

Bonjour,
Je cherche à dimentionner un filtre LC de deuxième ordre.
Sur le schema ci dessous vous pourrez voire que j'ai une source 12v qui alimente un moteur de 12w.
Cette source est hachée, car elle est fournie par une alim à découpage non lissée.
donc en gros pendant quelques milisecondes j'ai +12v, pendant quelques milisecondes j'ai 0v. et ainsi de suite.
Je ne suis pas équipé pour mesurer la fréquence exacte de cette alim.

Je cherche par le biais d'un pont diviseur à extraire du +6v relativement stable afin de le faire entrer sur le non inverting input d'un lm393.
sur la datasheet je n'ai pas réussi à comprendre si ces entrées consommaient 50mW ou 50nW...

Enfin bon il faut que je filtre grossièrement ces vilaines hachures pour que le lm393 reçoive un signal relativement lisse en entrée pour pouvoir le comparer.
Je voudrais faire un filtre le plus petit possible pour stabiliser le courant durant 50ms au maximum entre les hachures

j'ai donc dessiné un filtre passe bas du 2eme ordre mais je ne sais pas dimentionner le condensateur et la bobine....
Pouvez vous m'aider?
De plus je me demande si la bobine ne peut pas entrer en résonnance avec le moteur, qu'en pensez vous?
Merci d'avance!


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[DAUDET78]

Il est où le LM393 ?
Pas besoin d'un filtre ! Une diode et un condensateur de lissage .

[samplai]

salut! le lm393 n'est pas dessiné mais là ou j'ai marqué 6v stable c'est une des entrées à comparer.
Une diode et un condo tu dis? comme ca?

[Antoane]

Bonsoir,

Filtre ou diode+condensateur+résistance, le circuit à utiliser dépend de ce que tu veux mesurer :
- avec un filtre (de fréquence de coupure suffisamment basse), tu récupères la tension moyenne envoyée au moteur. Par exemple 12*0.25=3V si le rapport cyclique du signal haché est de 25% ;
- avec un diode+RC (pour peu que le C*R soit grand par rapport à la fréquence de découpage), tu obtiens en sortie la tension crête envoyée au moteur, c'est à dire toujours 12V (lorsque le moteur est alimenté (et un peu après), évidement).
Ces tensions étant éventuellement divisées par deux si tu utilises un pont diviseur comme dans les schémas postés.

Autrement dit :
- avec un Diode+RC, tu mesures environ 12V quelle que soit la vitesse du moteur alimenté ;
- avec un filtre LC ou RC, tu mesures une tension à peu près proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[samplai]

ah merci Antoane!
C'est exactement ce que je recherche!
la solution LC ou RC pour mesurer une tension PROPORTIONELLE pour que le lm393 puisse la comparer. je m'étais mal exprimé au début.

En effet je n'avais pas pensé au rapport cyclique mais du coup je peux peut être carrément faire sauter le pont diviseur qui me servait à abaisser la tension?

Et du coup est ce que mon croquis de base peut coller? sinon, tu peux me faire un petit bout de crobard siteuplé!!

Et pour les valeurs de L et C? ou R et C?

merci!!

[samplai]

pour la fréquence de coupure, je pense à 20 ou 30 hz ...

[DAUDET78]

Si tu veux mesurer la tension moyenne appliquée au moteur , pas besoin de self! Un filtre passe-bas classique RC+ampliOP

[Antoane]

Bonsoir,

Pour un effet mémoire de 50ms, 20-30Hz semblent beaucoup, mieux vaudrait choisir de l'ordre de 1 ou 2Hz.
RLC ou RC conviennent, les RLC sont cependant plutôt utilisés en HF, les bobines de forte inductance étant grosses, chères et peu disponibles.
Tu peux utiliser par exemple C=1µF et R=100kOhm.
Le pont diviseur n'est, effectivement, pas indispensable.

Les entrées d'un LM393 ne consomment quasiment rien, 100nA tout au plus http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm393-n.pdf ('input biais current').
Le composant en lui-même consomme quelques mA (2.5 tout au plus) pour fonctionner, ce courant étant drainé par les broches d'alimentation.

Tu utilises un module tout fait pour alimenter le moteur ?
Sinon, le transistor de découpage est-il situé entre le moteur et le plus ou la masse ? C'est à prendre en compte pour savoir comment câbler le filtre.

[DAUDET78]

regarde le Montage Sallen-Key http://www.groupes.polymtl.ca/mec640...0passe-bas.pdf
Et pour le calcul des composants : Filterpro V3.1

[samplai]

le transistor de découpage est entre le + et le moteur.

pour les 20 hz je comprends pas car mon calcul est le suivant:
20*50ms=1s

ce n'est pas comme ca qu'on déternine une fréquence de coupure?
je suis partant pour un filtre rc car je prends vos conseils DAUDET78 et Antoane

j'ai trouvé la formule suivante pour calculer la féquence de coupure:
f0=1/(2PiRC)

En l'appliquant à tes valeurs j'obtiens f0=1.59, est ce que je me trompe?

[samplai]

DAUDET78 j'étais plus tenté par le montage rc ou rlc qu'on trouve sur ce doc car moins de composants!

[DAUDET78]

j'ai trouvé la formule suivante pour calculer la féquence de coupure:
f0=1/(2PiRC)

Les formules , on les range dans le tiroir !
Tu détermines la fréquence de coupure, l'ordre du filtre, sa structure ..... et FilterPro te donne les valeurs des R et C

[samplai]

ok alors si tu as filterpro je pars pour un filtre de premier ordre, RC
avec une fréquence de coupure adaptée (20hz ou1khz je n'ai pas compris...)

et la structure suivante:

ca te parait bien?

[DAUDET78]

Je ne sais pas quelles sont tes critères se filtrage (et ce que tu fais du résultat !), mais avec un AmpliOP, tu fais un ordre 2 sans problème ......

[samplai]

et au fait tu me parlais d'une diode avec le filtre RC, je la mets ou sur ce schema?

[DAUDET78]

et au fait tu me parlais d'une diode avec le filtre RC, je la mets ou sur ce schema?

La diode, c'était pour avoir une tension de 12V .... pour alimenter un ampliOP par exemple.

Comme ta demande est nébuleuse .... les réponses le sont aussi !

[Antoane]

Bonsoir,

pour les 20 hz je comprends pas car mon calcul est le suivant:
20*50ms=1s

C'est pas homogène : tu multiplie des Hz par des ms, ça donne pas des s.

j'ai trouvé la formule suivante pour calculer la fréquence de coupure:
f0=1/(2PiRC)

Oui.

En l'appliquant à tes valeurs j'obtiens f0=1.59, est ce que je me trompe?

Non, c'est bien ça.
Il faut bien voir que ton filtre ne sera pas une mémoire parfaite et que les 50ms correspondront toujours à un temps au bout duquel la tension aura diminuer d'un certain pourcentage de sa valeur initiale. La fréquence de coupure (1/(2piRC)) sera grande, plus la décroissance sera rapide. Pour un RC simple, la tension aux bornes du condensateur après disparition de l'alim du moteur décroit en exp(-t/(RC)).
Plus l'ordre du filtre sera grand plus la réponse sera proche d'une mémoire idéale.
A voir si tu as besoin de ça puisque la complexité croît avec l'ordre du filtre (et oui ! )

[samplai]

merci pour vos réponses à vous deux mais là du coup j'ai tout et rien....

j'ai bien saisi le concept de la décroissance exponentielle, en effet un filtre qui fait une moyenne grossière fera l'affaire.
je voudrais en effet qu'au bout de 50ms la tension ne soit plus que de 50% de sa valeur initiale.
J'ai cru saisir que c'était précisément la définition de la fréquence de coupure (cf wikipédia)

Donc la ou je suis perdu:

1-Sur wikipédia toujours on dit "Un hertz est équivalent à un événement par seconde (s-1 ou 1/s).", dans mon cas je veux une perte de 50% au pour de 50ms. Il y a 20 fois 50ms dans une seconde, il y a donc 20 évènements "tension à 12v" pendant une seconde.
alors pourquoi ca fait pas 20Hz ca?

2-dans ton calcul Antoane on arrive au resultat f0=1.59, alors pour moi qui y comprends rien ca veut dire que la fréquence de coupure est de 1,59 hz donc que tout ce qu'il y a au dessus est fortement atténué.
Qu'est ce que je n'ai pas compris?

3-Est ce que mon tout dernier schema est bien un filtre RC du premier ordre (cela me semble suffisant) correctement dessiné?

4-Est ce que la diode de roue libre (que je ne peux pas supprimer car c'est pas moi qui l'ai mise) vas interférer avec le filtre?

Merci d'avance de vos éclairages car là je patauge.

[f6bes]

Bjr à toi,
Faut commençer par connaitre ta fréquence de découpage si tu tiens à filtrer qq chose.
Atténuer du 1 kz c'est pas pareil qu' atténuer du 50 hertzs.
Donc ton calcul devrait prendre la fréquence pour définir les valeurs.
D'autre part tu prends 50 hertzs, on ne sait trop pourquoi ?
Un simple chimique en sortie de ton 6 volts va faire le ménage sur l'ondulation à atténuer.
pour la beauté de la chose, tu peux fairesuivre d'une self de filtrage doublée d'un autre chimique.
http://www.pascalchour.fr/ressources.../filtre_pi.png
Bonne bidouille

[Antoane]

Bonjour,

Tu mélanges allègrement deux caractéristiques d'un montage RC :
- sa réponse fréquentielle, qui indique de combien est atténué un signal sinusoïdal de fréquence donnée ;
- sa réponse temporelle/impulsionnelle, qui indique quelle tension tu obtiens en sortie du montage lorsque tu envoies un échelon de tension sur le RC.

Mathématiquement, les deux sont strictement équivalentes mais selon ce que l'on étudie, on utilise l'une ou l'autre :
- on parle de fréquence de coupure f₀ dans le domaine fréquentiel. f₀ est alors la fréquence du signal (sinusoidal) dont l'amplitude est diminuée de √2.
- on utilise la constante de temps T₀ dans le domaine temporel ; la tension de sortie décroit en exp(-t/T₀), supposant un échelon passant de 1 à 0 au temps t=0.
La relation "magique" est : T₀=RC=1/(2.pi.f₀)

A ta décharge : c'est pas toujours simple de jongler entre les deux, de savoir laquelle utiliser quand

j'ai bien saisi le concept de la décroissance exponentielle, en effet un filtre qui fait une moyenne grossière fera l'affaire.
je voudrais en effet qu'au bout de 50ms la tension ne soit plus que de 50% de sa valeur initiale.
J'ai cru saisir que c'était précisément la définition de la fréquence de coupure (cf wikipédia)

en bleu : domaine temporel
en rouge : domaine fréquentiel
Ne doivent, en première approche, pas être utilisés dans une même phrase.

Donc la ou je suis perdu:

1-Sur wikipédia toujours on dit "Un hertz est équivalent à un événement par seconde (s-1 ou 1/s).", dans mon cas je veux une perte de 50% au pour de 50ms. Il y a 20 fois 50ms dans une seconde, il y a donc 20 événements "tension à 12v" pendant une seconde.
alors pourquoi ca fait pas 20Hz ca?

Tout ce que tu écris là est bon, mais n'a pas de rapport avec la conclusion que tu en tire : "donc il me faut un filtre 20Hz". Rien, ici, n'est sinusoïdal.

2-dans ton calcul Antoane on arrive au resultat f0=1.59, alors pour moi qui y comprends rien ca veut dire que la fréquence de coupure est de 1,59 hz donc que tout ce qu'il y a au dessus est fortement atténué.
Qu'est ce que je n'ai pas compris?

3-Est ce que mon tout dernier schema est bien un filtre RC du premier ordre (cela me semble suffisant) correctement dessiné?

Oui.

4-Est ce que la diode de roue libre (que je ne peux pas supprimer car c'est pas moi qui l'ai mise) vas interférer avec le filtre?

Non, et cette diode est indispensable.

je veux une perte de 50% au pour de 50ms.

Tu as des valeurs précises, c'est bien. Ma première proposition de composants s'était faite un peu à l'aveugle mais avec ton cahier des charges précis, on peu dimensionner précisément le RC :
- On n'aime pas mélanger valeurs numériques et littérales, on va donc appeler E ta tension d'alimentation (E=12V).
- après disparition de l'alimentation du moteur, la tension aux bornes du condensateur décroit et s'exprime : u_c(t)=E.exp(-t/T₀). Tu veux qu'après un temps z=50ms, u_c(z)=E/2 <=> 1/2=exp(-z/T₀) <=> z=T₀ln(2) <=> T₀=z/ln(2)=0.050/0.693=0.07s
- T₀=RC, donc tu peux prendre, par exemple, 75kOhm et 1µF.

Note que l'on ne s'ai jamais servi de la fréquence de coupure (qui vaut ~2.2Hz).

[samplai]

merci beaucoup Antoane pour cette explication claire, je sais maintenant comment dimensionner ce filtre!
bonne journée et merci à tous d'avoir pris le temps de m'aider