Realisierungen in Hardware

Die PWM- und FM-Schaltmimiken sind in dem FPGA der Messkarte realisiert, so daß dieser Baustein die Steuerungen quasi in Hardware übernimmt. Diese Lösung ermöglicht höhere Aktualisierungsgeschwindigkeiten und bessere Stabilität der Ausgabe, ohne Rechenzeit des Signalprozessors zu beanspruchen.

Völlig neue Möglichkeiten

Die Pulsweitenmodulation und Frequenzmodulation stehen bei einigen Treibern sogar gleichzeitig zur Verfügung, so daß Pulsweite und Frequenz in einem Schaltplan während der Laufzeit parallel modifiziert werden können. Diese parallele Modifikation gibt ermöglicht völlig neue Lösungsansätze für bisherige Probleme wie Ventilsteuerungen oder Prüfstände.

Tiefere Datentypen

Weiterhin wurde eine zweite Variante der pulsweitenmodulierten Ausgabe entwickelt, die statt der bisherigen 16 Bit Tiefe mit einer Taktung von 500 kHz eine Tiefe von 24 Bit und einer Taktung von 10 MHz. Die Genauigkeit der PWM-Ausgabe wurde dadurch erheblich erhöht. Weiterhin reicht das Frequenzspektrum nun von 0,6 Hz bis zu 5 MHz.

Frequenzmodulation als kostenfreier Bonus

Als dritte Neuerung wurde eine Frequenzmodulation entwickelt. Diese verhält sich wie eine pulsweitenmodulierte Ausgabe mit variabler Frequenz und vorgegebenem Puls-Pausen-Verhältnis.

Die PWM moduliert die Pulsweite eines Rechtecksignals mit konstanter Periodendauer. Dabei wird die Pulsweite in Prozent der Periodendauer angegeben. Ist die Pulsweite 0%, so ist der Ausgang der PWM immer Low. Ist sie 100%, so ist der Ausgang immer auf High. Bei 50% sind der Low- und Highpegel gleich lang.

Pulsweitensignal mit a) 0%, b) 25%, c) 50%, d) 75% und e) 100%

Frequenzmodulation (FM)

Bei der FM wird die Periodendauer eines Rechtecksignals moduliert. Das Tastverhältnis bleibt dabei konstant. Die kleinste mögliche Periodendauer ist dabei die maximale mögliche Frequenz und größte mögliche Periodendauer die minimale mögliche Frequenz.

Beipsiel für FM und PWM

Das nachfolgende Beispiel zeigt, wie einfach eine gleichzeitige Modulation von Frequenz und Pulsweite sein kann:

Bild 1: Anzeige der Steuerelemente. Eingestellt werden Frequenz durch die Tacho-Anzeige sowie die Pulsweite durch den Schieberegler

Bild 2: Der dem oberen Bild zugeordnete Ablauf. In diesem Beispiel wird immer der erste PWM-Kanal auf Karte 0 beschrieben. Durch Variation dieser Parameter sind mehrkanalige Steuerungen auf unterschiedlichen Karten möglich.