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プロフィール

剣菱P

Author:剣菱P
剣菱Pと申します。
性別:男
年齢:27
二兎を追って一兎も得られないタイプ

マイコンやプログラミング、ニコニコ動画、雑記等
方向性は見えずとも、ちょっとずつ更新していく予定です!

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フィルタ実験失敗


前回のハイパスフィルタと前々回のローパスフィルタを組み合わせて
バンドパスフィルタとして、どうなるか試してみました、

だめでした、必要な1kHzもつぶれちゃって

ちょっと極端にしすぎたのかなぁ…


まぁ、なかなか思うように行かないけど実験してて楽しいw

ただ、ここでいつまでも時間を使っている余裕は無いので
早いところ妥協点を見つけて次のステップに行こう
ダメだったら戻ってくればいいや

そもそも1kHzに反応してほしいのは外乱光の影響を少なくするため

太陽光のDC成分
部屋の明かりの100Hzの成分
インバータ式蛍光灯の数10kHzの成分が外乱光として考えられそうな気がする

実験では方形波でやってみたけど実際の外乱光は方形波ではないしな…

方形波もきれいに処理できるのであればうれしかったけど、

ある程度の結果が得られればよしとしよう。次に進もう





ハイパスフィルタ FFT


前回ローパスフィルタの効果をFFT解析で確認してみたので
今回はハイパスフィルタの効果を確認してみました。


ハイパスフィルタのカットオフ周波数は約1kHz

まず100Hzの方形波のFFT解析結果
s-Picture 122
横軸1目盛り100Hz

ハイパスフィルタを通すと
s-Picture 123
あれ、低周波が思ったほど減衰してないな
と、思ったけど100Hzが16dBくらい減衰してるからこんなもんか

計算どおりではあるけど、思ったより効果があるようには見えないな

ハイパスフィルタをさらに重ねてみるか
入力の周波数はそのまま100Hz
2段のハイパスフィルタを通すと
s-Picture 124
お、さらに減衰した。

もう一段重ねて三段にしてみよう
s-Picture 125
さらにちょっと減った

もう一段追加 4段
s-Picture 126

もういっちょ 5段
s-Picture 127

駄目押しの6段
s-Picture 128
これでかなり低周波がカットされてきた


問題はこれで1kHzとかの周波数を入力したときだなぁ
試してみよう

まずは1kHzの方形波のFFT解析結果
s-Picture 129
横軸1目盛り1kHz
6段のハイパスフィルタを通すと
s-Picture 130
うーん 20dBくらい減衰しちゃっているな

次は10kHzの方形波のFFT解析結果
s-Picture 131
横軸1目盛り10kHz

6段のハイパスフィルタを通すと
s-Picture 132

ふむ、ここまで来るとあまり影響が出てないな


メインの1kHzにもかなり影響を与えてすぎかなぁ…
とりあえずこれと前回のローパスフィルタを組み合わせてみよう


ローパスフィルタ FFT


ローパスフィルタの効果を確かめるためにFFT解析をしてみました。

ローパスフィルタのカットオフ周波数は約1kHz

まずは100Hzの方形波の解析結果
s-Picture 110
横軸1目盛り100Hz 縦軸1目盛り20dB
ローパスフィルタを通すと
s-Picture 111
100Hzとその定数倍の周波数はあまり減衰せず

1kHzの方形波の解析結果
s-Picture 112
1目盛り1kHz
ローパスフィルタを通すと
s-Picture 113
1kHzあたりはあまり変化しないが 3k 5k 7k 9kは周波数が高くなるほどに減衰している。

10kHzの方形波の解析結果
s-Picture 114
1目盛り10kHz
ローパスフィルタを通すと
s-Picture 115
おー 高い周波数だけ合って効果が顕著に確認できるな
ただ、まだ10kHzの成分を消しきれてない気がする。


ローパスフィルタを2段にして同じ事をしてみる。

100Hzの方形波の解析結果
s-Picture 116
1目盛り100Hz
2段のローパスフィルタを通すと
s-Picture 117

1kHzの方形波の解析結果
s-Picture 118
1目盛り1kHz
2段のローパスフィルタを通すと
s-Picture 119
おーー、かなりきいてる

10kHzの方形波の解析結果
s-Picture 120
1目盛り10kHz
2段のローパスフィルタを通すと
s-Picture 121
おおお、10kHzの成分もかなり減衰している。


まぁ、ローパスフィルタはいままでうまいこと成果を挙げてくれてきていたので
こうなるのは予想できてたけど

問題はハイパスフィルタだ
同じようにFFT解析をしてうまいこと低い周波数をカットする方法を見つけてみよう。


ローパスフィルタの勉強


ハイパスフィルタの実験はしたので

ローパスフィルタの実験もやってみる。

まずは100Hz
赤が入力 黄色が出力
ローパスフィルタのカットオフ周波数は約1kHzに設定。

s-Picture 105
ローパスフィルタなので100Hzはあまり変化無く通過している

次は1kHz
s-Picture 104

10kHz
s-Picture 106
振幅が小さくなっている。


ハイパスフィルタの時は100Hzの方形波の中の高周波成分が通過してしまって
僕のほしい波形が得られなかったけど
ローパスフィルタは僕の期待通りの働きをしてくれてるな。
この方形波に含まれてるのはさらに高い周波数成分だから、
きれいに仕事してくれているように見えるわけか。


うーん、ハイパスフィルタが難しい


1kHzにだけ反応するような光センサを作りたいので

フィルタの勉強をし始めたが…

どうにも思うように行かない

1kHzだけに反応してほしいので100Hz 10kHzでは反応をしてほしくない

とりあえず前回ハイパスフィルタの勉強をしたので
1kHz以上は通すハイパスフィルタを設置してみたが、

100Hzの方形波の高周波成分が通過してきてしまう。

どうしてもこれが消せないので、先にローパスフィルタを試してみることにした

ローパスフィルタをかませて10kHzに反応しないようになるかを試してみたら、
これはすんなりうまく行った。

ここで
「ローパスフィルタをかませたことで100Hzの方形波の高周波成分も消されたってことは、
この後ハイパスフィルタかませればうまくいくかも!!」

とテンションがあがったのはいいが

実際に試してみると100Hzの方形波のうちの1kHzくらいの成分が残ってしまっている。

そりゃそうだよなぁ…


ローパスフィルタはあっけなくうまく行ったけど、
ハイパスフィルタで僕の目指す波形を得ることが中々難しい


どうやらもう一工夫必要なようだ まだ解決策はイメージできてないけどオペアンプでの演算で何とかなったりしないだろうか とぼんやり考えてみる。



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