Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Netzteilbrummen digital Filtern


von D.Steinigke (Gast)


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Hallo!

Bei meiner Studienarbeit muss ich mit einem TMS320 einen bipolaren Motor 
ansteuern und habe da im Moment ziemlich große Probleme bei der 
Ansteuerung...

Dem Motor soll ein Strom vorgegeben werden und dieser soll dann auch 
ausgeregelt werden. Jetzt habe ich das Problem dass auf dem Signal ein 
ziemlich böses Netzteilrauschen mit 200kHz drauf ist welches mir ständig 
die ADC-Werte versaut... Ich habe bereits einen Median-Filter getestet 
aber der zwingt meinen Controller zu sehr in die Knie oder ist zu 
ungenau... (Ich hatte 41 Werte bis runter zu 5 Werte getestet. Die 
Abweichung war erst ab 15 Werte okay aber da kam die Logik schon nicht 
mehr mit :( )

Mittelwert über 40 Werte war auch nicht gut genug(die Ausreiser haben 
ca. die 10x Spannung als der ADC-Wert!)

Ein analogen TP hab ich schon vor dem ADC. Der filtert mir schon einiges 
raus aber auch nicht genug... Zusätzlich einen digitalen hatte ich auch 
schon.. Auch zu wenig :-D

Abtasten tue ich jede ms (Vorgabe)

Was kann ich ansonsten noch testen? FIR habe ich leider nicht 
erfolgreich hinbekommen aber scheint mir für den Zwecke eh ein bisschen 
überzogen oder? und ob es dadurch besser wird?


Danke für eure Tipps!

von Enrico K. (ekoeck)


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Meine spontan erste idee wäre einen externen ADC zu nutzen, welcher eine 
Integrationszeit von 5 µs hat. Falls es sowas gibt. Aber anderseits 
sollte doch ein passiver Filter vollkommen ausreichen. Bei 10kHz 
Grenzfrequenz und zweiter Ordnung solltest du schon um die 50dB Dämpfung 
haben. So groß kann das Rauschen doch garnicht sein, dann haut 
irgendetwas anderes nicht hin. Außerdem kannst du digital keine 200kHz 
herausfiltern, wenn du nur 1kHz Abtastfrequenz hast (fmax < 2 * fa).

von Oliver R. (orb)


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D.Steinigke schrieb:
> Mittelwert über 40 Werte war auch nicht gut genug(die Ausreiser haben
> ca. die 10x Spannung als der ADC-Wert!)

Solche Ausreißer sollten sich doch über einen einfache Abfrage filtern 
lassen. Alles was über dem erwartetem Maximum liegt wird ignoriert.

von Raymund H. (raymund_h)


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D.Steinigke schrieb:
> Abtasten tue ich jede ms (Vorgabe)

D.Steinigke schrieb:
> Netzteilrauschen mit 200kHz

Ohne ein starkes analoges AA-Filter wird man hier scheinbar nicht 
glücklich.

Oder ein schwaches, analoges AA-Filter, höhere Abtastfrequenz plus ein 
digitales AA-Filter mit Dezimation auf 1KHz Samplerate.

Das Problem ist die Störungen sind zwar nicht besonders Breitbandig, 
aber durch das heruntermischen mit 1KHz Abtastrate werden diese zu einem 
massiven, breiten Rauschband dem man mit kaum einem digitalen Filter 
nachkommt, außer dieser Filter reduziert evtl. auch das Nutzsignal und 
erhöht dessen Gruppenlaufzeit was man wohl nicht will.

von D.Steinigke (Gast)


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okay danke schonmal! Ich versuch es jetzt mal mit dem schwachen analogen 
passiven Filter (was bedeutet AA-Filter? Sorry :-D Aktiv Analog?), einer 
Plausibilitätsprüfung und einer anschließenden Mittelwertbildung...

Mit einem Sallen Key-Filter wäre dann denke ich der nächste Ansatz aber 
ich weiß nicht ob ich den sauber eingebaut bekomme da das 
Platinen-Layout eigentlich schon fertig ist und ich den auf eine externe 
Lochrasterplatine setzen müsste...

Beim digitalen Filter müsste ich halt mindestens auf Shannon-Freq 
kommen(oder?) aber das macht der Controller sicher nicht mehr mit...

von Raymund H. (raymund_h)


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AA = antialiasing

Ein RC Tiefpass auf 1KHz nachträglich angebracht und mit 10KHz abtasten, 
filtern und auf 1KHz dezimieren.

Das dürfte mit vertretbarem Aufwand für das Digitialfilter, selbst wenn 
es nur eine Mittelwertbildung ist, schon erhebliche Verbesserung 
bringen.

Ein digitales Filter muss nicht auf Shannon Freq kommen, was sollte das 
sein?

von Hanns-Jürgen M. (yogy)


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Offensichtlich wird hier das Abtasttheorem verletzt, da Signalanteile 
größer/gleich 500 Hz noch so stark sind, daß sie über der Schwelle eines 
LSB des A/D Wandlers liegen.

Sollte wirklioch NUR der 200 KhZ Signalanteil so stark sein, daß er vom 
A/D Wanlder "bemerkt " wird, dann wäre ein Notch-Filter für 200 kHz 
angebracht. Hierfür eignen sich ganz vorzüglich "Schalterfilter".

Google mal nach "N-PFAD Filter". Die sind einfach aufgebaut: zwei 
Opamps, 4,8 oder 16 Kondensatoren (Keramik) und ein Analog-Multiplexer. 
Nachteil: Das N-Pfad Filter muß synchron zu den 200 kHz laufen, das es 
extrem schmabandig ist. GGf ist eine PLL notwendig.

Good Luck

von Wolfgang (Gast)


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D.Steinigke schrieb:
> Jetzt habe ich das Problem dass auf dem Signal ein
> ziemlich böses Netzteilrauschen mit 200kHz drauf ist welches mir ständig
> die ADC-Werte versaut...

Was spricht dagegen, eine vernünftige Netzspannung zu verwenden. Deine 
200kHz können einfach ein Erdungsproblem sein, falls die von einem 
rumspuckenden Umrichter stammen. Zeig mal dein Signal.

von Chefkoch (Gast)


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200kHz klingen nach Schaltnetzteil. Wenn das solche Einflüsse auf deine 
ADC Werte hat, würde ich ein Problem mit der Masse vermuten.

Oder es gibt einen Punkt, wo dein Urspungsnutzsignal klein ist und dann 
noch verstärkt wird. Wenn die 200kHz ("Brumm" würde ich das nicht mehr 
nennen^^) an dem kleinen Signal einkoppeln währe das auch eine 
Erklärung.

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