Hallo, ich habe von einer Sensorik (infrarot Abstandssensoren SHARP GP2D12) die Ausgangsspannungen mit einem 16Bit A/D digitalisiert und von der Bitfolge eine diskrete Fouriert Transformation gemacht. Bei völliger Ruhestellung der Sensoren hat man ein gewisses Quantisierungsrauschen. Man sieht sowohl in der Bitfolge über Zeit als auch in der DFT eine Störfrequenz alle 2.5Hz. Also bei 2.5Hz, 5Hz, 7.5Hz usw... Hat jemand eine Ahnung woher diese Störfrequenzen kommen?
Hallo, zur Klärung wären folgende Punkte von Interesse: - mit welcher Freqenz wird das Analogsignal abgetastet? - welche Bandbreite soll erfasst werden? - befindet sich vor dem A/D-Wandler ein Anti-Aliasing Tiefpass, wenn ja mit welchen Daten (Ordnung, Grenzfrequenz, Filtertyp)? Es wäre möglich dass sich die Störungen aus der Unterabtastung eines Höherfrequenten Signals (Netzfrequenz?!) ergeben.
Hallo Andreas, das Signal wird mit 250Hz abgetastet und hat einen analogen Tiefpass 1. Ordnung (RC) mit 100Hz Knickfrequenz als Anti-Aliasing. Somit sollte NIQUIST genüge getan sein, oder?! Was du mit Bandbreite meinst weiß ich nicht, aber ich hab es so anelegt das die gesamte Wordlänge 2^16=65000Bit genutzt wird. Vielen Dank!
Hallo warum die Störungen so niederfrequent sind kann ich mir auch noch nicht erklären. Allerdings ist mir im Datenblatt was aufgefallen: http://document.sharpsma.com/files/GP2D12-DATA-SHEET.PDF (Seite 2 Fig.3) Der Sensor arbeitet selbst schon gepulst. Wobei die Abtastperiode mit 38,3ms +-9.6ms angeben ist. Das entspräche einer Abtastfrequenz von 21Hz-ca 35Hz. Da läge die zehnfache Freuenz deiner Störungen mitten drin. Wenn man nun das Signal mit 250Hz abtastet werden natürlich alle Harmonsichen mit erfasst. Zum Tiefpass: Ein einpoliger Tiefpass mit ner Grenzfrequenz von 100 Hz macht bei 250Hz grade mal ca 8.5dB Dämpfung sprich Faktor 2.66. womit Nyquist wieder ein Problem haben dürfte... Ich kann dir im Moment nur empfehlen die Grenzfrequenz des Tiefpasses auf unter 20Hz zu senken. Sollte das keine Verbesserung bringen müsste man sich noch genauer damit auseinandersetzen.
Danke nochmals Andreas, ich habe den AAF analog mit R&C gemacht, das würde jetzt Aufwand bedeuten das umzulöten. Ich hab mich stattdessen entschlossen die Abtastrate auf 1000Hz hochzunehmen, das müsste ja dann ungefähr das gleiche Ergebnis für NIQUIST haben, oder?! Hier nochmal die Ruhelage der Sensoren mit 1000Hz abgetastet. Diesmal erhöhte Leistung bei anderen Frequenzen. Ich hab keine Idee woran es liegen könnte. Ich hab auch schon an die Sensoren und die ca. 40ms gedacht, aber kann es nicht zuordnen. Hat noch jemand eine Idee woher die "Störungen" kommen?
Das Signal sieht im Zeitbereich so aus, falls es zum Verständnis weiterhilft...
Ich hab gerade festgestellt, dass es ja immer ein ziemlich gleiches "Rauschen" ist, also eine gewisse Wiederholung der Flanken stattfindet. Der Abstand zwischen einem zum nächsten "Einbruch" ist ca. 35ms (rot zu blau im Bild!), welches der im Sensordatenblatt angegebenen Zeit sehr nahe kommt... Es scheint tatsächlich an den Sharp Sensoren zu liegen, welche so ein merkwürdiges Signal rausgeben.
Hallo Paul, > Es wäre möglich dass sich die Störungen aus der Unterabtastung eines > Höherfrequenten Signals (Netzfrequenz?!) ergeben. ich würde auch in Andreas Richtung denken. Wichtig ist es, dabei zu klären, ob die Störung mechanisch oder elektrisch ins Signal kommt. Beides ist möglich. Doch ehe ich wissen will, woher die Störung genau kommt, interessiert es mich, ob die Spannungsversorgung des Sensors in Ordnung ist. Wie also sieht die Spannungsversorgung des Sensors aus? Gut wäre die Verwendung eines: Linearreglers 7805 mit jeweils 100nF (Kerko) || 100uF (Elko) an Ein- und Ausgängen direkt in der Nähe des Linearreglers. Zusätzlich 100nF (Kerko) direkt am Sensor. Du glaubst gar nicht, wie häufig die Fragesteller hier im Forum diese grundlegenden Dinge falsch angehen. Wenn Du keinen Linearregler nimmst oder anderweitig eine gute Qualität der Spannungsversorgung sicherstellst, will ich auch gar nicht nach anderen Ursachen suchen. Trotzdem würde ich gerne wissen: - Gibt es an der Anlage Motoren mit einer merklichen Unwucht, z. B. einen Schrittmotor? (Eine Asynchronmaschine hätte knapp 50 Hz bei Polpaarzahl 1 und knapp 25 bei Polpaarzahl 2; das erklärt die Probleme eher nicht.) - Wird 5 mal in der Sekunde eine größere Last geschaltet; oder 2,5 mal. Die größere Amplitude sieht man ja bei 5 Hz. Es kann sich hier vielleicht um eine Lampe handeln. Gruß, Michael
Hallo Michael, hallo Andreas, also die Spannungsversorgung sieht so aus: Ich habe ein AC/DC Netzteil (kleines schwarzes Kästchen, kein Labornetzteil) am 220V Netz, welches laut Beschriftung 9V ausgibt. Diese geht auf eine Platine, worauf sich ein 7805 mit einem 0.33 und 0.1 C befindet. So wie im Datasheet vom 7805 angegeben. Den 100nF (Kerko) direkt am Sensor habe ich nicht! Denkt ihr das das die entscheidende Sache ist!? Zu den mechanischen Sachen kann ich leider nur Entwarnung geben. Ich sitz an einem ruhigen Schreibtisch im Labor und habe hier nichts was irgendwie Unwucht oder Last erzeugt. Könnte es daran liegen das die Signalleitungen von den Senoren nicht geschirmt sind? Außerdem sind das ja Infrarotsensoren, könnte es sein das die Neonröhren der Beleuchtung eine solche Frequenz aussenden? Im Anhang mal der Spannungsausgang der Sensoren mit Oszi geloggt. Abtastrate vom Oszi war 250Hz.
Auf Grund der Anmerkungen mit der Spannungsversorgung habe ich die Sensoren mal ein an Akkupack gehangen und mit dem Oszi die Sensorspannung geloggt... Ich denke ich fang nochmal einen neuen Thread im Bereich der Analogsensoren an. Danke euch!
Hallo, > also die Spannungsversorgung sieht so aus: > Ich habe ein AC/DC Netzteil (kleines schwarzes Kästchen, kein > Labornetzteil) am 220V Netz, welches laut Beschriftung 9V ausgibt. Diese > geht auf eine Platine, worauf sich ein 7805 mit einem 0.33 und 0.1 C > befindet. So wie im Datasheet vom 7805 angegeben. Störungen bei analogen Sensoren kommen meiner Erfahrung nach in 95% der Fälle über die Versorgungsspannung. Da Du einen Billigschaltregler verwendest, gehe ich sehr stark davon aus, daß die Versorgungsspannung bei Dir das Problem ist. Ich würde daher unbedingt die Elkos am Spannungsregler einsetzen. Denn kurzen Spannungseinbrüchen kann der 7805 sonst überhaupt nichts entgegensetzen! Die Datenblattbeschaltung taugt nur etwas bei einer ohnehin guten Versorgungsspannung. Wenn ein 100uF Elko aus Platzgründen nicht mehr ins Layout paßt, dann kannst Du auch einen 10uF-Kondensator in der Größe 0805 nehmen: http://de.farnell.com/kemet/c0805c106k4pac/kondensator-0805-10uf-16v-x5r/dp/1288204RL > Den 100nF (Kerko) direkt am Sensor habe ich nicht! Denkt ihr das das die > entscheidende Sache ist!? Die 100nF Kerko gehört unbedingt dort hin, wobei er aber wahrscheinlich schon eingebaut ist. Im Sensor selbst ist nämlich anscheinend schon ein Spannungsregler eingebaut. http://www.farnell.com/datasheets/73776.pdf Ich würde daher beides austesten: Zusätzlich einen 100uF Elko (oder größer) zwischen VCC und GND sowie einen sehr kurzbeinigen Kerko zwischen VCC und GND halten (direkt am Sensor). Du siehst ja dann am Oszilloskop, ob sich irgendwas ändert. > Zu den mechanischen Sachen kann ich leider nur Entwarnung geben. Ich > sitz an einem ruhigen Schreibtisch im Labor und habe hier nichts was > irgendwie Unwucht oder Last erzeugt. Aha, also eher elektrisch. > Könnte es daran liegen das die Signalleitungen von den Senoren nicht > geschirmt sind? Außerdem sind das ja Infrarotsensoren, könnte es sein > das die Neonröhren der Beleuchtung eine solche Frequenz aussenden? Die Neonröhren sind es eher nicht - zumindest nicht über die Optik. Neonröhren flackern mit 100Hz, 200Hz usw, also der doppelten Netzfrequenz und den Harmonischen. Die 50 Hz treten optisch eher nicht auf, weil es sowohl hell wird, wenn der Strom von links nach rechts fließt, als auch, wenn er andersherum fließt. (Du siehst das Leistungssignal.) Wenn Deine Abtastfrequenz 1005Hz statt 1000Hz wäre - vielleicht. Allerdings würde ich optisch eher einen Sinusverlauf und nicht ein appruptes Schalten erwarten. Gruß, Michael
Hallo Michael, danke für die ausführliche Beschreibung! Gilt dein Beitrag aber auch noch mit der Info aus meinem davor getätigten Posting? Ich denke du hast angefangen zu schreiben bevor ich gepostet hatte, oder?!
In Dein Signal kommt immer wieder kurz eine Störung rein. Meiner Erfahrung nach kommt das Problem meist über die Versorgungsspannung. Das gilt auch für Akkus, denn da hast Du auch noch Zuleitungen, über die etwas einstrahlen kann. Ja - und auch wenn ich Linearregler mit einer sauberen Spannung (Labornetzteil) versorge, kommen in meinen Schaltungen immer Elkos rein. Ich habe nämlich keine Lust, immer wieder zu raten, ob das Problem in den fehlenden Elkos besteht oder anderswo herkommt. Probier mal ein bißchen rum: - Spannungsversorgung verdrillen - Meßkabel verdrillen oder Koaxkabel nehmen - Beim Messen mit dem Oszi sicherstellen, daß Du die Masse des Oszilloskops direkt am Sensor auch anschließt. - Elkos und Kerkos an die Spannungsversorgungen halten und schauen, ob sich was ändert > Hallo Michael, > danke für die ausführliche Beschreibung! Gilt dein Beitrag aber auch > noch mit der Info aus meinem davor getätigten Posting? > Ich denke du hast angefangen zu schreiben bevor ich gepostet hatte, > oder?!
Mach ansonsten mal ein Bild des Aufbaus. Vielleicht sieht man ja da noch eine Fehlermöglichkeit.
Ich habe jetzt 1000µF Kondensatoren direkt an die Sensoren V+ zu GND geklemmt und eine Verbesserung festgestellt. Danke!
Hallo, freut mich, daß es geklappt hat, wobei 1000µF ja ein richtiger Klopper ist - fast größer als der Sensor. Aber da Du ja jetzt weißt, wie die Störungen ins Signal kommen, kannst Du ja gegensteuern. Die Ursache kennen wir freilich noch nicht, was aber manchmal auch egal ist. Gruß, Michael
Hallo Michael, ja der C ist ungefähr so groß wie die Sensoren. :-) Nicht schön, aber selten. Ich habe jetzt allerdings ein anderes Problem! Die Spannungsversorgung des Sensors und die Spannungsversorgung vom Mikrocontrollerboard C8051-DK hingen an einem Netzteil. Gestern ist mir das µC-Board irgendwie durchgeraucht. Es zieht jetzt >1A, also es ist Kurzschluss auf dem Board. Kann es sein, dass durch die Kondensatoren an den Sensoren (immerhin 2x 1000µF) beim Abschalten des Netztteils eine so hohe Spitzenspannung in das Board gerast ist, dass es dort irgendwas durchgehauen hat? Normalerweise kann ein C ja nicht mehr Spannung abgeben als er aufgenommen hat, aber ich bringe den Defekt des Controllerboards jetzt irgendwie in Verbindung mit den seit gestern montierten 1000µF Kondensatoren.
Hallo Paul, > Ich habe jetzt allerdings ein anderes Problem! Die Spannungsversorgung > des Sensors und die Spannungsversorgung vom Mikrocontrollerboard > C8051-DK hingen an einem Netzteil. Gestern ist mir das µC-Board > irgendwie durchgeraucht. Es zieht jetzt >1A, also es ist Kurzschluss auf > dem Board. Kann es sein, dass durch die Kondensatoren an den Sensoren > (immerhin 2x 1000µF) beim Abschalten des Netztteils eine so hohe > Spitzenspannung in das Board gerast ist, dass es dort irgendwas > durchgehauen hat? Der Kondensator bewirkt, daß die Spannung beim Abschalten zunächst konstant bleibt. Ich kenne eine Situation, bei der die Spannungsregler abrauchen können. Selbst passiert ist mir das allerdings noch nicht. Und zwar dann, wenn die Eingangsspannung des 7805 schneller absinkt als die Ausgangsspannung, d. h. Ua > Ue. Diese Situation kann eintreten: a) wenn am Ausgang des 7805 eine hohe Kapazität anliegt b) wenn am Eingang des 7805 mehrere Verbraucher angeschlossen sind, so daß die Eingangsspannung sehr schnell absinkt Deshalb schaltet man am 7805 häufig als Schutz eine Diode vom Ausgang zum Eingang. Die Ausgangsspannung ist dann nie mehr als 0,7V größer als die Eingangsspannung. Das verkraftet der 7805 dann. > Normalerweise kann ein C ja nicht mehr Spannung abgeben als er > aufgenommen hat, aber ich bringe den Defekt des Controllerboards jetzt > irgendwie in Verbindung mit den seit gestern montierten 1000µF > Kondensatoren. Mach vielleicht mal ein Bild und poste den Schaltplan. Vielleicht ist es ja was ganz anderes. Konntest Du herausfinden, welches Bauteil kaputtgegangen ist? Gruß, Michael
Hallo. Es ist wohl der LM2937 Festspannungsregler des Boards kaputt gegangen. Aber warum und ob er das einzige Teil auf dem Board ist was kaputt gegangen ist kann man auch nicht sagen. Danke für die Hilfe erstmal!
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