Servus! Nehmen wir an, ich habe einen Sinus mit einer Offsetspannung von 1.5V. Wenn ich nun einen Kondensator in Reihe schalte, erhalte ich den gleichen Sinus, nur eben ohne den Offset. Filtere ich so nur den Gleichspannungsanteil heraus oder entstehen hier noch andere Effekte (Phase, etc)? Nach welchen Kriterien wählt man hier den Kondensatorwert aus? In meinem speziellen Fall, möchte ich an einem Signal den Offset eliminieren. Das Signal wird noch mit einem OPV verstärkt. Was wären die Vorteile den Offset im OPV zu eliminieren? Vielen Dank schonmal und schönen Abend noch! Reggie
Moin, Du hast ueblicherweise um deinen Kondensator herum weitere Bauteile - manchmal auch nicht sichbar. Dazu zaehlen z.b. der Innenwiderstand der Quelle und der Innenwiderstand der Senke. Diese Werte zusammen mit dem Kondensator bilden dann einen Hochpass 1. Ordnung. Ein Hochpass laesst nicht nur keine Gleichspannung durch, sondern daempft auch noch Wechselspannungen; vorzugsweise solche mit kleinerer Frequenz. Weiterhin hat er natuerlich noch einen Phasengang bzw. eine nicht konstante Gruppenlaufzeit. Was allerdings bei einem Sinus als Signal wahrscheinlich eher wurst ist. Nicht ganz unclever ist es, den Kondensator so zu dimensionieren, dass er zusammen mit den anderen Widerstaenden in der Schaltung einen Hochpass ergibt, der dein Nutzsignal moeglichst wenig daempft. Wenn du den Offset im OpAmp eliminerst, statt mit einem Hochpass - wird dein Frequenzgang nach unten hin nicht eingeschraenkt... Gruss WK
Reginald L. schrieb: > In meinem speziellen Fall, möchte ich an einem Signal den Offset > eliminieren. Das Signal wird noch mit einem OPV verstärkt. Was wären die > Vorteile den Offset im OPV zu eliminieren? Man kann sogar einen sogenannten Servo einsetzen. Das ist ein Integrator der den Gleichanteil des Ausgangs aufnimmt. Der Output wird dem eigentlichen Input des Signals als Gegenkopplung zugefügt. http://www.uaudio.com/webzine/2006/december/graphics/fig3.gif mfg klaus
Sauber, ich danke vielmals! Mit den richtigen Begriffen konnte ich jetzt auch weitere Infos finden. Das mit dem Servo klingt sehr interessant! Schau ich mir gleich mal an.
Reginald L. schrieb: > Das mit dem Servo klingt sehr interessant! Schau ich mir gleich mal an. http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/lt1115fa.pdf Seite 11 und Seite 13. mfg klaus
Dergute W. schrieb: > Wenn du den Offset im OpAmp eliminerst, statt mit einem Hochpass - wird > dein Frequenzgang nach unten hin nicht eingeschraenkt... Ich glaube das ist der Knackpunkt, mein Rohsignal ist ein Sinus (5-50Hz) mit 1.5V Offset und etwa 100mV Amplitude. Dazu überlagerte Störungen. Bei dem niederfrequenten Nutzsignal ist es dann wohl praktischer den OPV den Offset erledigen zu lassen, nehme ich an.
Reginald L. schrieb: > Dazu überlagerte Störungen. Dann wirst Du wohl einen Bandpass benötigen. mfg klaus
OK, ich glaube es ist ganz praktisch, die Schaltung mit LTSpice o.ä. mal aufzubauen wie ich gerade sehe. Könnt ihr mir ein anderes Tool empfehlen oder ist LTSpice zu bevorzugen?
LTSpice ist schon ganz gut. Die Bedienung ist anfangs ggf. etwas gewöhnungsbedürfting aber es geht. Der extra OP als DC servo bringt keinen so wirklichen Vorteil, eine einfache AC Kopplung mit Kondensator am Eingang und Widerstand nach Masse tut es in der Regel auch. Der Bandpass kann ggf. auch nur einfach ein Bandbreiten-Begrenzung des nachfolgenden Verstärkers sein. Ohne Vorwissen über die Frequenz ist das ja mit 5-50 Hz recht breitbandig. Es kommt auch darauf an, wie man die Frequenz danach auswertet und wie groß die Störungen sind. Wegen der eher kleinen Frequenz biete sich ggf. an das Signal zu digitalisieren und die feine Filterung / Auswertung dann digital zu machen.
Reginald L. schrieb: > OK, ich glaube es ist ganz praktisch, die Schaltung mit LTSpice o.ä. mal > aufzubauen wie ich gerade sehe. Hier etwas Starthilfe, der Servo. Beitrag "Re: SNR mit Hobbyausstattung messen" Leichter Einstieg in LTspce. http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html mfg klaus
Angehängte Dateien:
-
AB_01.jpg
120 KB -
fft.jpg
140 KB -
Schaltplan.jpg
240 KB -
fft2.jpg
140 KB
Lurchi schrieb: > Der extra OP als DC servo bringt keinen so wirklichen Vorteil, eine > einfache AC Kopplung mit Kondensator am Eingang und Widerstand nach > Masse tut es in der Regel auch. Genau das war mein erster Anlauf, so habe ich es jetzt gerade aufgebaut. Im Anhang befindet sich das Oszillogram. Siehe bitte Schaltplan wo das Signal abgegriffen wurde. Das schaut eigentlich recht gut aus für den Moment. Auch bei verschiedenen Frequenzen meines Nutzsignals (5-10Hz probiert) konnte ich so auf den ersten Blick keine Probleme erkennen. Oh Wunder, wer hätte das gedacht, ein Problem: Ich habe nochmal eine FFT hochgeladen (die "fft2.jpg" soll das sein). Bei 50Hz habe ich eine Schwingung, die ich aber mal sowas von nicht gebrauchen kann. Jetzt kann ich das schlecht rausfiltern, da ich bis an die 50Hz mit meinem Nutzsignal ran will. Habt ihr eine Ahnung wo das herkommt und wie ich dem entgegengewirken kann? 50Hz entsprechen ja in meinem Aufbau 3000 1/min. Wahrscheinlich(!) werde ich nicht mit dieser Drehzahl auswuchten, aber ich würde mir die Möglichkeit gerne offenlassen. Falls es einen immensen Aufwand bedeuten würde, die Störung zu beseitigen, werde ich allerdings für das aktuelle Layout mit meiner Anforderung auf z.b. 30Hz runtergehen. Spricht etwas dagegen, den aufgebauten Filter einfach so auf eine niedrigere Grenzfrequenz umzubauen? Am FFT fällt noch auf, dass die Grenzfrequenz von 100Hz, die ich eigentlich erreichen wollte, bei 200Hz liegt (AppNote TI, siehe obige Posts). Gerne würde ich den AnalogDevices FilterWizard verwenden, allerdings befinden sich unter meiner OPV-Sammlung keinerlei AD-Bauelemente. Hinzu kommt noch der Peak bei 0.8kHz. Ich vermute mal, dass das ein Vielfacher / Teiler der FU-Pulsrate (16kHz) ist. Man sieht auch noch in höheren Frequenzbereichen die Vielfachen / Teiler. Gibt es noch weitere Hilfestellung oder Nerven schon genug strapaziert? ;) Danke schonmal trotzdem! Grüße Reggie
Die 50Hz schwirren in fast ganz Europa rum. Dafür gibt es riesige Antennen in der Landschaft. Dagegen hilft vermutlich etwas Abschirmung. Ansonsten muss sich die Auswertung darum kümmern - digital ist das kein Problem, nur genau bei 50 Hz geht es dann halt nicht. Für de RC Kopplung gehört der Widerstand nach Masse hinter den Kondensator - so wird nur das sowieso schon kleine Signal halbiert. Für die Filter sollte man keine Elkos nutzen, sondern eher Folien Kondensatoren. Ggf. wären dafür etwas größere Widerstandswerte hilfreich damit die Kapazitäten nicht zu groß werden. Elkos haben hohe Toleranzen und mögen den Betrieb ohne DC Vorspannung nicht so sehr. Gegen die höheren Störfrequenzen sollte man schon vor dem Aktiven Tiefpass eine wohl passive Filterung haben. Für die Auslegung des Aktiven Filters ist der Hersteller der OPs egal - die Schaltungen sind gerade so, dass es auch die Details der OPs nicht ankommt. Auch wenn man nachher den TLC272 nutzen will darf man die Simulation mit etwa einem LM358, LT1001, AD8000 oder MCP6002 machen. Bei LTSpice tut es auch der Universal OP.
Lurchi schrieb: > Dagegen hilft vermutlich etwas Abschirmung. > Ansonsten muss sich die Auswertung darum kümmern - digital ist das kein > Problem, nur genau bei 50 Hz geht es dann halt nicht. Mit Abschirmung meinst du eine Bleischatulle? ;) Versteh ich das richtig, dass ich die 50Hz da nicht rausbekomme, wenn mein Nutzsignal auch 50Hz beträgt, oder? Lurchi schrieb: > Für die Filter sollte man keine Elkos nutzen, sondern eher Folien > Kondensatoren. Oh ja, da hab ich das falsche Bauteil in KiCAD ausgewählt, es sind natürlich durchgehend Kerkos verbaut. Lurchi schrieb: > Gegen die > höheren Störfrequenzen sollte man schon vor dem Aktiven Tiefpass eine > wohl passive Filterung haben. Also einfach noch ein RC-Glied davor, das probier ich gleich mal aus. Lurchi schrieb: > Auch wenn man nachher den TLC272 nutzen will darf man die > Simulation mit etwa einem LM358, LT1001, AD8000 oder MCP6002 machen. Bei > LTSpice tut es auch der Universal OP. Super, danke für die Info!
Die 50 Hz sollten einfach die Netzfrequenz sein - die koppelt man leicht Kapazitiv oder Induktiv ein. Gegen die kapazitive Kopplung hilft eine elektrische Abschirmung, also etwa ein Leitfähiges Gehäuse (eher Aluminium / Stahl als Blei). Gegen die magnetische Kopplung kann man durch eine Kompakte Schaltung mit kleinen umschlossenen Flächen was machen. Ganz weg bekommt man die 50 Hz in der Regel nicht. Je nach Auswertung bleibt damit ein kleiner Frequenzbereich um die 50 Hz die man besser nicht nutzen sollte. Wenn man es gut macht (z.B. digital filtern über lange Zeitfenster) reichen aber auch schon 0.1 Hz Abstand zur Netzfrequenz. Keramische Kondensatoren im 100 nF Bereich sind oft Klasse 2 und zeigen eine von der Spannung Temperatur Zeit abhängige Kapazität. Das ist nicht ideal, aber immer noch besser als Elkos. Wie gut das Filter sein muss hängt halt davon ab wie man weiter damit verfährt. Für das Auswuchten sollte es eher um Amplitude und Phase gehen, weniger die Frequenz. Wegen der niedrigen Frequenz kann man dass noch recht gut digital im µC machen. Dafür muss man vermutlich nicht einmal so viel analog filtern.
Lurchi schrieb: > Für das Auswuchten sollte es eher um Amplitude und Phase > gehen, weniger die Frequenz Einerseits ja, andererseits gehts auch um die ideale Auswuchtfrequenz. Und um die zu ermitteln muss man mit jedem neuen Rotor die Frequenzen mal durchfahren. Lurchi schrieb: > Dafür muss man vermutlich nicht > einmal so viel analog filtern. Das erzähle mal meinem Frequenzumrichter ;) Im Ernst: die Amplitude schwankt mit +-20mV rum, die Störungen vom FU die einkoppeln betragen etwa 1V. Ich habe schon mal einen anderen Thread aufgemacht gehabt in dem es darum ging.
Also ich habe jetzt den Komparator und die Filterung neu aufgebaut, siehe sp.jpg. Nun möchte ich das "DC-Servo" dahinterhängen und zum Schluss noch die eigentliche Verstärkung. Mit LTSpice habe ich mal eine Simulation, nach dem geposteten Link, aufgebaut. Nach welchen Kriterien wähle ich hier denn die Rs und den C aus? Wie ich das mit der Verstärkung zum Schluss aufbaue ist mir auch noch nicht ganz schlüssig. Ansich müsste ich die Verstärkung variabel gestalten. Naja eins nach dem anderen. Mir kommt dieser Haufen hintereinanderverschalteter Verstärker nur irgendwie seltsam vor. Falls es sowas überhaupt gibt, wären da nicht ein oder zwei ICs eleganter?
Moin, Reginald L. schrieb: > Mir kommt dieser Haufen hintereinanderverschalteter Verstärker nur > irgendwie seltsam vor. Falls es sowas überhaupt gibt, wären da nicht ein > oder zwei ICs eleganter? Ja, mir auch. Alleine das mit den Betriebsspannungen haut doch hinten und vorne nicht hin. Was soll das ganze denn eigentlich darstellen? Irgendeine Bachelorarbeit oder so was? Da gibts jetzt einen Sack voll Threads von dir, in denen's um irgendwelche Spezialprobleme geht, aber ich hab' ganz schwer den Eindruck, dass das grad von A-Z komplett in die Hose geht... Gruss WK
also ich würde mich da nicht mit Filtern abquälen, gerade bei diesen sehr niedrigen Frequenzen. Ich würde das Signal in einen Raspi geben (via Soundkarte) und alles andere per Software erledigen. Digital zu filtern ist sehr einfach und das Ergebnis ist deutlich besser.
Dergute W. schrieb: > Alleine das mit den Betriebsspannungen haut doch hinten > und vorne nicht hin. Wie meinst du das? Dergute W. schrieb: > Irgendeine Bachelorarbeit oder so was? Nö. Dergute W. schrieb: > Da gibts jetzt einen Sack voll > Threads von dir, in denen's um irgendwelche Spezialprobleme geht, aber > ich hab' ganz schwer den Eindruck, dass das grad von A-Z komplett in die > Hose geht... ..aufgrund? Harry M. schrieb: > also ich würde mich da nicht mit Filtern abquälen, gerade bei diesen > sehr niedrigen Frequenzen. Es macht mir eigentlich ziemlich großen Spaß :D Harry M. schrieb: > Ich würde das Signal in einen Raspi geben > (via Soundkarte) und alles andere per Software erledigen. Also Raspi geht schon mal gar nicht. Soundkarte auch nicht. Aber hinterherfiltern werde ich so oder so noch müssen. Ich möchte nur keinen Schrott in den ADC reinschicken, deshalb der Aufwand. Harry M. schrieb: > Digital zu > filtern ist sehr einfach und das Ergebnis ist deutlich besser. Ja schon, aber ich war vorher nicht ganz so zufrieden mit dem Ergebnis. Wie gesagt, Nutzsignal +-20mV, vorher ohne den Aufwand hatte ich +-1-2V auf der Leitung. Das kann ich so einfach nicht dem ADC übergeben. Allein schon aufgrund der Hochachtung vor ihm :D
Reginald L. schrieb: > und die Filterung neu aufgebaut Kannst Du zum Filter etwas sagen? Frequenz, Filtertyp? Reginald L. schrieb: > Nach welchen Kriterien wähle ich hier denn die Rs und den C > aus? Jedenfalls sollte die Zeitkonstante deutlich unter dem Nutzsignal liegen. Reginald L. schrieb: > Mir kommt dieser Haufen hintereinanderverschalteter Verstärker nur > irgendwie seltsam vor. Das lässt sich bei einer analogen Schaltung nicht vermeiden. Digitale Filter haben da einige Vorteile wenn sie höherer Ordnung sein müssen und lassen sich auch leichter anpassen. Dies setzt jedoch einige Kenntnisse voraus. mfg klaus
:
Bearbeitet durch User
Klaus R. schrieb: > Kannst Du zum Filter etwas sagen? Frequenz, Filtertyp? Den habe ich mit dem AnalogDevices Filter Wizard designed, 7. Ordnung Butterworth, Passband 50Hz, Stopband 100Hz, ansonsten habe ich die Dämpfung so gelassen wie sie anfangs im Wizard eingestellt ist. Auf dem FFT sieht es jetzt schon viel besser aus, im Vergleich zu meinem vorherigen Anlauf. Die Frequenzen sind jetzt schon ab 50Hz deutlich gedämpfter als vorher (siehe oben). Werde aber wohl noch etwas mit dem Passband runterfahren, da ich ja, aufgrund der 50Hz-Problematik (siehe auch oben), da nicht drumrumkommen werde. Ist auch nicht sooo tragisch. Aber ich muss so langsam zum Schluss kommen :) Klaus R. schrieb: > Jedenfalls sollte die Zeitkonstante deutlich unter dem Nutzsignal > liegen. Ist das etwa ein Hochpass mit R2 und C1? Sry, aber bin Maschinenbauer :> Klaus R. schrieb: > Das lässt sich bei einer analogen Schaltung nicht vermeiden. Ich hab hier noch ein paar LTC1062, aber bin mit denen irgendwie nicht zurechtgekommen.
Hm, komisch, die Servo-Schaltung gibt mir am Output 4.5V. Genug für heute, Schlafenszeit. Danke an alle Beteiligten!
Moin, Also ist sicher nicht vollstaendig, aber was mir so auf Anhieb auffaellt: * Lustige, exotische OpAmps fuer - soweit ich's mitgekriegt hab' - eher popelige Aufgaben. Also eher LM324 Klasse. Wieso gerade diese Typen OpAmp? * Der INA117 haengt zwar an -5V, aber bei dem und allen anderen OpAmps haengt nur ein C am +Vcc Pin. Wie sollen die dann funktionieren? * Der INA117 wird also mutmasslich an symmetrischer Betriebsspannung betrieben, die anderen OpAmps anscheinend nicht, denn da haengt Pin4 auf GND. Gehoert das so? * Am INA117 haengt am +In direkt die Pos. Betriebsspannung (mit all ihrem Dreck drauf). Gehoert das so? * Ich wage mal zu behaupten: so ein Filter 7. Ordnung funktioniert ueblicherweise nicht so direkt out-of-the-Box mit echten Bauteilen, zumindest nicht so, wie man's gerne haette. Wozu denn ueberhaupt? Um die Stoerungen vom Stromrichter rauszubringen? Da werden andere Massnahmen, die verhindern, dass du die Stoerungen ueberhaupt reinbekommst, wirksamer sein. Faellt das nur mir auf, oder lieg ich so daneben mit meinen Fragen? Gruss WK
Dergute W. schrieb: > * Lustige, exotische OpAmps fuer - soweit ich's mitgekriegt hab' - eher > popelige Aufgaben. Also eher LM324 Klasse. Wieso gerade diese Typen > OpAmp? Das erwähnst du erst jetzt? :> Das waren die, die ich gerade da hatte. Dergute W. schrieb: > * Der INA117 haengt zwar an -5V, aber bei dem und allen anderen OpAmps > haengt nur ein C am +Vcc Pin. Wie sollen die dann funktionieren? Ich wiederhole mich, aber ich komme nicht aus dem ET-Bereich, du stellst die Frage also an die falsche Person ;) Ja, an den OPVs hängen, jeweils ein 0.1µF Cs. Nicht gut? Laut verschiedensten OPV Design Guides soll man das so Blocken? Dergute W. schrieb: > * Der INA117 wird also mutmasslich an symmetrischer Betriebsspannung > betrieben, die anderen OpAmps anscheinend nicht, denn da haengt Pin4 auf > GND. Gehoert das so? Ja, INA an +-5V, die anderen an +5V und GND. Ob das so gehört? :> Da das Signal auf 1.5V +-20mV hängt, habe ich vermutet, dass das OK ist? Dergute W. schrieb: > * Am INA117 haengt am +In direkt die Pos. Betriebsspannung (mit all > ihrem Dreck drauf). Gehoert das so? Jaaaa, das habe ich mich auch schon gefragt. Eigentlich absoluter Schwachsinn. kA was ich mir dabei gedacht habe. Aber komischerweise bekomme ich so ein saubereres Signal am Ausgang. Hättest du eine Empfehlung? Dergute W. schrieb: > * Ich wage mal zu behaupten: so ein Filter 7. Ordnung funktioniert > ueblicherweise nicht so direkt out-of-the-Box mit echten Bauteilen, > zumindest nicht so, wie man's gerne haette. Wozu denn ueberhaupt? Um die > Stoerungen vom Stromrichter rauszubringen? Da werden andere Massnahmen, > die verhindern, dass du die Stoerungen ueberhaupt reinbekommst, > wirksamer sein. - 2m Leitungen notwendig - keine zusätzliche Schaltung direkt am Sensor möglich Was gibt es denn da noch für eine Möglichkeit? Dergute W. schrieb: > Faellt das nur mir auf, oder lieg ich so daneben mit meinen Fragen? Nochmals, ich bin Maschinenbauer.
Reginald L. schrieb: > In meinem speziellen Fall, möchte ich an einem Signal den Offset > eliminieren. nur den Offset oder auch den Klirrfaktor? Ich würde auch an gute Soundkarte denken und FFT, PI Es ginge aber auch Arduino und mit ADC und FFT Reginald L. schrieb: > Ich glaube das ist der Knackpunkt, mein Rohsignal ist ein Sinus (5-50Hz) > mit 1.5V Offset und etwa 100mV Amplitude. scheint gemütlich zu sein, mit jedem weitern Bauteil und Filter dazwischen vergrößerst du nur die Fehler und entfernst dich immer weiter von der Wirklichkeit aus dem Signal und hohe Qualität der Filter bedeutet hoher Preis und hoher Messaufwand um diese Fehler der zus. Bauteile zu ermitteln.
Joachim B. schrieb: > nur den Offset oder auch den Klirrfaktor? Den Offset: Klirrfaktor natürlich so gering wie möglich, ich interessiere mich ja nur für mein Signal. Joachim B. schrieb: > Ich würde auch an gute Soundkarte denken und FFT, PI > Es ginge aber auch Arduino und mit ADC und FFT Wie gesagt, Arduino, Raspberry und was es noch so gibt mit RTS, fällt flach. Was meint ihr eigentlich mit Soundkarte. Ich möchte das Signal in den ADC, der am µC hängt, schicken. Soll ich da den Analogteil auslöten oder was :> Joachim B. schrieb: > scheint gemütlich zu sein, Ja, habe ich auch gedacht. Sind jetzt allerdings noch +-20mV. Joachim B. schrieb: > mit jedem weitern Bauteil und Filter dazwischen vergrößerst du nur die > Fehler und entfernst dich immer weiter von der Wirklichkeit aus dem > Signal und hohe Qualität der Filter bedeutet hoher Preis und hoher > Messaufwand um diese Fehler der zus. Bauteile zu ermitteln. Habe ich auch vermutet. Solange der Fehler bei gleicher Frequenz konstant, sowie die Amplitude linear ansteigt, ist das absolut i.O.. Die Maschine muss Systembedingt so oder so bei jedem Lauf kalibriert werden.
Reginald L. schrieb: > Dergute W. schrieb: >> * Lustige, exotische OpAmps fuer - soweit ich's mitgekriegt hab' - eher >> popelige Aufgaben. Also eher LM324 Klasse. Wieso gerade diese Typen >> OpAmp? > Das erwähnst du erst jetzt? :> Das waren die, die ich gerade da hatte. > Den LM324 habe ich noch nie gemocht. Bei einer gekauften Schaltung des ELV war der nur am Überschwingen. Mir waren die TL071/72,... immer sehr viel dankbarer. Der TLC272 ist schon für Deine Zwecke sehr gut geeignet. Der INA117 ist sehr hochwertig. Ob die Eingangsbeschaltung so in Ordnung ist kann man erst sagen wenn man weiss wie die Input-Schaltung aussieht, könnte vermutlich noch verbessert werden. Mach mal Angaben. > Dergute W. schrieb: >> * Der INA117 haengt zwar an -5V, aber bei dem und allen anderen OpAmps >> haengt nur ein C am +Vcc Pin. Wie sollen die dann funktionieren? -Single-Supply Operation > Ich wiederhole mich, aber ich komme nicht aus dem ET-Bereich, du stellst > die Frage also an die falsche Person ;) Ja, an den OPVs hängen, jeweils > ein 0.1µF Cs. Nicht gut? Völlig in Ordnung. Es gibt ja keine negative Versorgungsspannung. Laut verschiedensten OPV Design Guides soll man > das so Blocken? Völlig in Ordnung. >> Dergute W. schrieb: >> * Der INA117 wird also mutmasslich an symmetrischer Betriebsspannung >> betrieben, die anderen OpAmps anscheinend nicht, denn da haengt Pin4 auf >> GND. Gehoert das so? Ja, endlich wach geworden? > Ja, INA an +-5V, die anderen an +5V und GND. Ob das so gehört? :> Da das > Signal auf 1.5V +-20mV hängt, habe ich vermutet, dass das OK ist? Ja, das wird wohl der Grund sein. > > Dergute W. schrieb: >> * Am INA117 haengt am +In direkt die Pos. Betriebsspannung (mit all >> ihrem Dreck drauf). Gehoert das so? Ist in der Tat fraglich. > Jaaaa, das habe ich mich auch schon gefragt. Eigentlich absoluter > Schwachsinn. kA was ich mir dabei gedacht habe. Aber komischerweise > bekomme ich so ein saubereres Signal am Ausgang. Hättest du eine > Empfehlung? Dann hast Du eine gute Spannungsversorgung und gut abgeblockt. Beschreibe mal den Sensor (oder das Gebilde was die Sensorspannung herausbringt) genauer. Ich dachte zuerst der INA117 wäre ein Instrumentenverstärker, ist er aber nicht, sondern ein Differenzverstärker. > > Dergute W. schrieb: >> * Ich wage mal zu behaupten: so ein Filter 7. Ordnung funktioniert >> ueblicherweise nicht so direkt out-of-the-Box mit echten Bauteilen, >> zumindest nicht so, wie man's gerne haette. Ist das wirklich ein Bandpass 7. Ordnung? Auf dem zweiten Blick könnte es schon so sein. Butterworth ist nicht verkehrt. Ein Problem analoger Filter höherer Ordnung ist, je höher die Ordnung, je genauer sollten die Bauteiltoleranzen sein, wenn man die Filtercharakteristik beibehalten möchte. Na ja, wir haben ja keine HiFi-Weiche. OK, es gibt noch steilere Filter oder Bessel mit optimaler Gruppenlaufzeit, aber ich würde hier auch mal mit Butterworth anfangen. Wenn es noch kniffliger wird wären digitale Filter sicher von Vorteil. >> Wozu denn ueberhaupt? Um die >> Stoerungen vom Stromrichter rauszubringen? Da werden andere Massnahmen, >> die verhindern, dass du die Stoerungen ueberhaupt reinbekommst, >> wirksamer sein. > - 2m Leitungen notwendig > - keine zusätzliche Schaltung direkt am Sensor möglich > Was gibt es denn da noch für eine Möglichkeit? Beschreib mal den Sensor genauer. Vielleicht ist eine Leistungsanpassung und /oder ein symmetrischer Anschluss von Vorteil. > > Dergute W. schrieb: >> Faellt das nur mir auf, oder lieg ich so daneben mit meinen Fragen? > Nochmals, ich bin Maschinenbauer. Nein, Deine elektronischen Kenntnisse sind auch für Elektroniker nicht übel. Ich glaube, hier im Forum gab es schon Elektroniker die die Bezeichnung sich noch nicht verdient hatten. Mir gefällt auch das Du Eigeninitiative zeigst. mfg klaus
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
neu.jpg
400 KB -
Raw_mit_Schirmung.jpg
93 KB
Klaus R. schrieb: > Der TLC272 ist schon für Deine Zwecke sehr gut geeignet. Das ist mal ne Ansage! Es ist ja erst mal ein grober Aufbau auf dem Steckbrett. Danach löte ich das erst auf Lochraster auf. Für den Lochrasteraufbau wollte ich MAX4395 im Vierergehäuse verwenden. Ich bin mir nur nicht sicher, ob mein Gedankengang in die richtige Richtung geht, ich glaube ja nicht: Höhere Bandbreite und Slewrate des OPV gut, da er dann die höheren Frequenzen "sieht", andererseits schlecht, da er sie dann weiterleiten kann? Beim Differenzverstärker hätte ich ja gesagt, Hohe Bandbreite, damit er alle Peaks erwischt. Bei den Filtern würde ich dann ja eher auf niedrige Bandbreite setzen. Gibts da irgendwo eine Info zu solchen Thematiken? Also zu den OPV-Daten an sich? Klaus R. schrieb: > Der INA117 ist > sehr hochwertig. Wobei der halt doch recht langsam ist und die extrem hohen Spannungen bei mir nicht auftreten. Gibts diese Common-Mode Diffs nicht auch etwas fixer (zwecks meiner obigen Annahme)? Ansonsten hätte ich zu LTC6363 gegriffen, wobei ich hier wiederum nicht weiß, ob diese geeignet sind. Beim INA bin ich auch wieder nach einem App-Note vorgegangen (Noise Filter). Die Ausgänge sind bei den meisten Diff-Amps aber anders als beim INA verschaltet. Klaus R. schrieb: > Ob die Eingangsbeschaltung so in Ordnung ist kann man > erst sagen wenn man weiss wie die Input-Schaltung aussieht, könnte > vermutlich noch verbessert werden. Da bin ich mir sogar sicher. Ich schmeiß ja +5V nach In+. Und V+/- sind ja nur +-5V. Ich füge nochmals die Beschaltung dessen an ("neu"), da hab ich ein klein wenig was verändert. +-5V kommen direkt vom Linearregler. ACC_SIGNAL ist immer noch bei 1.5V-DC und +-20mV Sinus, überlagert mit den FU-Störungen. Also rohes Signal vom Sensor über 2m Leitung. Klaus R. schrieb: > Dann hast Du eine gute Spannungsversorgung und gut abgeblockt. Ohja, mit großer Hilfe hier aus dem Forum! Ich löte erfolgversprechende Steckbrettschaltungen auch gleich auf Lochraster auf, das wirkt Wunder! Klaus R. schrieb: > Beschreibe mal den Sensor (oder das Gebilde was die Sensorspannung > herausbringt) genauer. Es handelt sich um ADXL335 Mems-Beschleunigungssensoren. Eigentlich absolute "Drecksdinger". Aber, wenn ich jetzt schon mit sowas anfange, habe ich später, bei der Benutzung hochwertigerer Sensoren, mehr Erfahrung und es fällt mir nicht mehr so schwer dafür dann eine Schaltung aufzubauen. Ich sehe es als Übung. Im Anhang befindet sich noch ein (wohl schreckliches) Blockschaltbild. Es handelt sich um den Teil "Signalaufbereitung Acc.-Sensor A" Dann habe ich noch "Raw_mit_Schirmung" angehängt, das ist das Signal wie es nach der Leitung am Steckbrett ankommt. Die Schirmung der Leitung ist an der Spannungsversorgung gegen GND angeschlossen. Klaus R. schrieb: > Ich dachte zuerst der INA117 wäre ein Instrumentenverstärker, ist er > aber nicht, sondern ein Differenzverstärker. Mein Signal soll nach dem Filtern ja noch verstärkt werden. Dazu habe ich noch einen AD620 da. Klaus R. schrieb: > Ist das wirklich ein Bandpass 7. Ordnung? Auf dem zweiten Blick könnte > es schon so sein. Butterworth ist nicht verkehrt. Ein Problem analoger > Filter höherer Ordnung ist, je höher die Ordnung, je genauer sollten die > Bauteiltoleranzen sein, wenn man die Filtercharakteristik beibehalten > möchte. Na ja, wir haben ja keine HiFi-Weiche. Dann ist es natürlich Schwachsinn, dass ich gerade einen 10. Ordnung aufgebaut habe :> Habe auch schon gemerkt, dass es absolut gar nichts bringt, von der FFT her sah ich zumindest keinen Unterschied. > OK, es gibt noch steilere Filter oder Bessel mit optimaler > Gruppenlaufzeit, aber ich würde hier auch mal mit Butterworth anfangen. > Wenn es noch kniffliger wird wären digitale Filter sicher von Vorteil. Eben um die Steilheit ging es mir ja. Ich weiß ja nicht ob es der richtige Ansatz ist, aber auch in anderen Threads wurde mir empfohlen, das Signal erst mal zu filtern, bevor ich es in den ADC reinjage. Der ADC7606 der da ran kommt, hat noch irgendwelche Filterfunktionen, das werde ich mir dann mal anschauen. Klaus R. schrieb: > Beschreib mal den Sensor genauer. Vielleicht ist eine Leistungsanpassung > und /oder ein symmetrischer Anschluss von Vorteil. siehe oben. Falls noch was fehlt, reiche ich nach :) Klaus R. schrieb: > Nein, Deine elektronischen Kenntnisse sind auch für Elektroniker nicht > übel. Ich glaube, hier im Forum gab es schon Elektroniker die die > Bezeichnung sich noch nicht verdient hatten. Mir gefällt auch das Du > Eigeninitiative zeigst. Das ist ja mal ein schönes Geburtstagsgeschenk für mich heute :) Ich muss aber auch sagen, es macht mir schon sehr viel Spaß. Und das Gute, bezüglich Handwerkszeug, im Gegensatz zu einem Maschinenbauer / Mechaniker: Das Zeug koschd nix, also faschd nix! Ideales Hobby für den Schwaben! Und noch was, wozu ich noch nichts finden konnte: Verhältnis R / C bei den aktiven Filtern, also Vorteil / Nachteil bei hohen Rs und kleinen Cs im Gegensatz zu hohen Cs und kleinen Rs, hast du da was für mich?
Reginald L. schrieb: > Es ist ja erst mal ein grober Aufbau auf dem Steckbrett. Danach löte ich > das erst auf Lochraster auf. Für den Lochrasteraufbau wollte ich MAX4395 > im Vierergehäuse verwenden. Für was wolltest Du den MAX4395 verwenden? 85 MHz Bandbreite! Viel zu viel für Deine Zwecke. Da kannst Du Dir unnötig Schmutzeffekte einhandeln. Du arbeitest in Frequenzbereichen unter 100 Hz. Um nennenswerte Phaseneinflüsse auszuschliessen wählt man dann einen Abstand mit Faktor > 10. Also wären wir bei 1 KHz Bandbreite. Bei Filter muss man noch einiges aufschlagen, da ja auch hohe Frequenzen unterdrückt werden müssen. Ein Faktor von 100 reicht da aber meistens. Ausgehend von 100 Hz wären wir da bei 10 KHz. Der TLC272 hat eine "Unity gain bandwidth" von 1,7 MHz und eine "Maximum output swing bandwidth" von 320 KHz. Zudem ist er noch mit 25 nV/√Hz relativ rauscharm. Also bestens für die Filter geeignet. Mit dem könnte man auch noch das Signal passend verstärken. > Ich bin mir nur nicht sicher, ob mein > Gedankengang in die richtige Richtung geht, ich glaube ja nicht: Höhere > Bandbreite und Slewrate des OPV gut, da er dann die höheren Frequenzen > "sieht", andererseits schlecht, da er sie dann weiterleiten kann? Was die Vorstufe angeht. Wenn wir einen sauberen Rechteck als Nutzsignal hätten, dann brauchten wir eine grosse Bandbreite weil das Signal viele Oberwellen hat. Fehlen die, wird der Rechteck abgeschliffen. Hier haben wir es wohl mit einem sinusähnlichen Signal zu tun. Also setzen wir sogar einen Bandpass ein um möglichst nur die Grundwelle darzustellen. Wir könnten die Vorstufe auch auf 100 Hz begrenzen. Nur dann würden wir wiederum durch die veränderte Phasenlage das nachfolgende Filter beeinflussen. Also die Vorstufe sollte mindestens die 10-fache Bandbreite, 1 kHz, haben. Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Der INA117 ist >> sehr hochwertig. > Wobei der halt doch recht langsam ist und die extrem hohen Spannungen > bei mir nicht auftreten. Gibts diese Common-Mode Diffs nicht auch etwas > fixer (zwecks meiner obigen Annahme)? Ansonsten hätte ich zu LTC6363 > gegriffen, wobei ich hier wiederum nicht weiß, ob diese geeignet sind. > Beim INA bin ich auch wieder nach einem App-Note vorgegangen (Noise > Filter). Die Ausgänge sind bei den meisten Diff-Amps aber anders als > beim INA verschaltet. Eigentlich würde sogar ein TLC271 genügen. Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Beschreibe mal den Sensor (oder das Gebilde was die Sensorspannung >> herausbringt) genauer. > Es handelt sich um ADXL335 Mems-Beschleunigungssensoren. Eigentlich > absolute "Drecksdinger". Aber, wenn ich jetzt schon mit sowas anfange, > habe ich später, bei der Benutzung hochwertigerer Sensoren, mehr > Erfahrung und es fällt mir nicht mehr so schwer dafür dann eine > Schaltung aufzubauen. Ich sehe es als Übung. > Im Anhang befindet sich noch ein (wohl schreckliches) Blockschaltbild. > Es handelt sich um den Teil "Signalaufbereitung Acc.-Sensor A" > Dann habe ich noch "Raw_mit_Schirmung" angehängt, das ist das Signal wie > es nach der Leitung am Steckbrett ankommt. Die Schirmung der Leitung ist > an der Spannungsversorgung gegen GND angeschlossen. Ich habe mir mal das Datenblatt des ADXL335 angeschaut. Analog Devices liefert eigentlich schon seit x Jahren immer Top-Qualität. Nur das Signal des ADXL335 wird anscheinend schon aufbereitet. Oder sollst Du den Block "Signalaufbereitung" realisieren. Wenn ja, dann haben wir 3 Signale, x-y-z. Wenn nein, was weisst Du über die "Signalaufbereitung". Reginald L. schrieb: > Mein Signal soll nach dem Filtern ja noch verstärkt werden. Dazu habe > ich noch einen AD620 da. Welcher Verstärkungsfaktor? Welche Ausgangsimpedanz ist gewünscht? Wie gesagt, u.U. genügt schon ein LTC271. Ich habe mal auf das Datenblatt geschaut, der AD620 ist schon etwas abgehoben. Reginald L. schrieb: > aber auch in anderen Threads wurde mir empfohlen, > das Signal erst mal zu filtern, bevor ich es in den ADC reinjage. Auf jeden Fall. Reginald L. schrieb: > Und noch was, wozu ich noch nichts finden konnte: > Verhältnis R / C bei den aktiven Filtern, also Vorteil / Nachteil bei > hohen Rs und kleinen Cs im Gegensatz zu hohen Cs und kleinen Rs, hast du > da was für mich? Zu kleine Kapazitäten die in Richtung parasitäre Kapazitäten gehen kann man nicht mehr genau genug bereitstellen. Das können schon Kapazitäten < 100 pF sein. Also tunlichst vermeiden. Zu kleine Kapazitäten kann man dann durch angepasste Widerstandswerte umgehen. Zu grosse Widerstandswerte > 1 M sind auch meist problematisch. Die Schaltung wird dann hochohmig und anfällig für Störstrahlungen. Rauschen. Widerstände rauschen. Je höher desto mehr. Operationsverstärker haben ein Rauschverhalten, wenn relevant dann wird das im Datenblatt mit angegeben. Bei einigen Typen sind Widerstandswerte um 2 K gut für ein optimiertes Rauschdesign. LTspice ist hier oft eine gute Hilfe. mfg klaus
Hab zwar alles gelesen aber mir nicht alles gemerkt. Worum geht es jetzt hier? Um den Spaß am basteln? Gut. Weitermchen. Falls es tatsächlich darum geht, den Sinus in Amplitude zu vermessen, führt in der heutigen Zeit und bei den genannten Frequenzen kein Weg mehr an digitalen Filtern vorbei. Alles andere ist Liebhaberei! (Was ja ok ist, aber dann muss man es auch so nennen) Die Abtastung kann bei den Quasi-DC Frequenzen bei einigen kHz (z.B. 10 kHz) erfolgen, dann ist das Anti-Aliasing Filter auch recht einfach. Man kann im Bereich von 50 bis 5k Hz ziemlich viel Aliasing zulassen, weil es nicht im Nutzbereich liegt. Falls auch noch die Frequenz des zu messenden Signals bekannt wäre (was ich mir vorstellen kann, weil die Maschine (?) auf allen Frequenzen/Drehzahlen vermessen werden soll und dazu sicher eine Drehzahl eingestellt werden kann), könnte man sich einen durchstimmbaren Notch oder Bandpass programmieren, der genau auf der Frequenz liegt. Vorteil: Sehr hohe Güten erreichbar.
OK, also, wenn ich das richtig verstehe, Klaus R. schrieb: > Reginald L. schrieb: >> Es ist ja erst mal ein grober Aufbau auf dem Steckbrett. Danach löte ich >> das erst auf Lochraster auf. Für den Lochrasteraufbau wollte ich MAX4395 >> im Vierergehäuse verwenden. > > Für was wolltest Du den MAX4395 verwenden? 85 MHz Bandbreite! Viel zu > viel für Deine Zwecke. Da kannst Du Dir unnötig Schmutzeffekte > einhandeln. Den MAX4395 wollte ich für den Filter verwenden. "Schmutzeffekte" möchte ich natürlich nicht haben. Klaus R. schrieb: > Du arbeitest in Frequenzbereichen unter 100 Hz. Um nennenswerte > Phaseneinflüsse auszuschliessen wählt man dann einen Abstand mit Faktor >> 10. Also wären wir bei 1 KHz Bandbreite. Bei Filter muss man noch > einiges aufschlagen, da ja auch hohe Frequenzen unterdrückt werden > müssen. Ein Faktor von 100 reicht da aber meistens. Ausgehend von 100 Hz > wären wir da bei 10 KHz. > > Der TLC272 hat eine "Unity gain bandwidth" von 1,7 MHz und eine "Maximum > output swing bandwidth" von 320 KHz. Zudem ist er noch mit 25 nV/√Hz > relativ rauscharm. > > Also bestens für die Filter geeignet. Mit dem könnte man auch noch das > Signal passend verstärken. > >> Ich bin mir nur nicht sicher, ob mein >> Gedankengang in die richtige Richtung geht, ich glaube ja nicht: Höhere >> Bandbreite und Slewrate des OPV gut, da er dann die höheren Frequenzen >> "sieht", andererseits schlecht, da er sie dann weiterleiten kann? > > Was die Vorstufe angeht. Wenn wir einen sauberen Rechteck als Nutzsignal > hätten, dann brauchten wir eine grosse Bandbreite weil das Signal viele > Oberwellen hat. Fehlen die, wird der Rechteck abgeschliffen. > > Hier haben wir es wohl mit einem sinusähnlichen Signal zu tun. Also > setzen wir sogar einen Bandpass ein um möglichst nur die Grundwelle > darzustellen. Wir könnten die Vorstufe auch auf 100 Hz begrenzen. Nur > dann würden wir wiederum durch die veränderte Phasenlage das > nachfolgende Filter beeinflussen. Also die Vorstufe sollte mindestens > die 10-fache Bandbreite, 1 kHz, haben. Also, wenn ich das richtig verstanden habe, sollte die Vorstufe schneller sein, der Rest dann langsamer um keinen "Schmutz" mit reinzubringen? Was ist nun aber meine Vorstufe, ich komme mit dem Signal ja erstmal in meinen Differenzverstärker (Noise-Filter) und danach kommt mein Butterworth. Ist die Vorstufe nun der Noise-Filter oder der Differenzverstärker? So ganz kapiere ich das noch nicht. Ich werde heute Abend weitergoogeln. > Reginald L. schrieb: >> Klaus R. schrieb: >>> Der INA117 ist >>> sehr hochwertig. >> Wobei der halt doch recht langsam ist und die extrem hohen Spannungen >> bei mir nicht auftreten. Gibts diese Common-Mode Diffs nicht auch etwas >> fixer (zwecks meiner obigen Annahme)? Ansonsten hätte ich zu LTC6363 >> gegriffen, wobei ich hier wiederum nicht weiß, ob diese geeignet sind. >> Beim INA bin ich auch wieder nach einem App-Note vorgegangen (Noise >> Filter). Die Ausgänge sind bei den meisten Diff-Amps aber anders als >> beim INA verschaltet. > > Eigentlich würde sogar ein TLC271 genügen. Das ist doch aber kein Differenzverstärker oder? Klaus R. schrieb: > Ich habe mir mal das Datenblatt des ADXL335 angeschaut. Analog Devices > liefert eigentlich schon seit x Jahren immer Top-Qualität. Nur das > Signal des ADXL335 wird anscheinend schon aufbereitet. Oder sollst Du > den Block "Signalaufbereitung" realisieren. > > Wenn ja, dann haben wir 3 Signale, x-y-z. > Wenn nein, was weisst Du über die "Signalaufbereitung". Genau, laut Blockdiagramm bereite ich das Signal jetzt für den ADC vor. Möglichst nur Frequenzen bis 50Hz durchlassen. Allerdings habe ich schon mitbekommen, dass wir hier eine Einstreuung im 50Hz-Bereich haben (Europa-Stromnetz?), weshalb ich mit nun mit maximal 30-40Hz Nutzsignal rechne. Phase darf sich hier in Abhängigkeit der Frequenz ruhig ändern. Die Amplitude sollte über der Frequenz allerdings möglichst Konstant bleiben. Desweiteren wird nur die x-Achse des Sensors verwendet. Klaus R. schrieb: > Welcher Verstärkungsfaktor? Welche Ausgangsimpedanz ist gewünscht? > Wie gesagt, u.U. genügt schon ein LTC271. > > Ich habe mal auf das Datenblatt geschaut, der AD620 ist schon etwas > abgehoben. Verstärkungsfaktor wird etwa im Bereich 200 - 500 liegen, das möchte ich variabel gestalten. Die Teile habe ich Anfangs besorgt, da ich auch Amplituden im Bereich weniger mV verstärken wollte. Allerdings wird das aufgrund der Störeinflüsse wohl ein Ding der Unmöglichkeit. Klaus R. schrieb: > Zu kleine Kapazitäten die in Richtung parasitäre Kapazitäten gehen kann > man nicht mehr genau genug bereitstellen. Das können schon Kapazitäten < > 100 pF sein. Also tunlichst vermeiden. Zu kleine Kapazitäten kann man > dann durch angepasste Widerstandswerte umgehen. > > Zu grosse Widerstandswerte > 1 M sind auch meist problematisch. Die > Schaltung wird dann hochohmig und anfällig für Störstrahlungen. > > Rauschen. Widerstände rauschen. Je höher desto mehr. > Operationsverstärker haben ein Rauschverhalten, wenn relevant dann wird > das im Datenblatt mit angegeben. Bei einigen Typen sind Widerstandswerte > um 2 K gut für ein optimiertes Rauschdesign. Dann lag ich ja ganz gut, aber ich werde das Verhältnis R zu C noch etwas optimieren, es sind bspw. ein 200kOhm und ein 22nF verbaut. Vielen Dank für deine Hilfe, das erleichtert mir so einiges!
Karl schrieb: > Worum geht es jetzt hier? Um den Spaß am basteln? Gut. Weitermchen. Der Spaß spielt mitunter natürlich eine Rolle :) Karl schrieb: > Falls es tatsächlich darum geht, den Sinus in Amplitude zu vermessen, > führt in der heutigen Zeit und bei den genannten Frequenzen kein Weg > mehr an digitalen Filtern vorbei. Alles andere ist Liebhaberei! (Was ja > ok ist, aber dann muss man es auch so nennen) Die Berechnungen werden später alle am PC gemacht. Es geht erstmal darum das Signal vom Straßenschmutz zu befreien. Karl schrieb: > Die Abtastung kann bei den Quasi-DC Frequenzen bei einigen kHz (z.B. 10 > kHz) erfolgen, dann ist das Anti-Aliasing Filter auch recht einfach. Man > kann im Bereich von 50 bis 5k Hz ziemlich viel Aliasing zulassen, weil > es nicht im Nutzbereich liegt. Genau, ich taste auch momentan mit 10kHz ab. Karl schrieb: > Falls auch noch die Frequenz des zu messenden Signals bekannt wäre (was > ich mir vorstellen kann, weil die Maschine (?) auf allen > Frequenzen/Drehzahlen vermessen werden soll und dazu sicher eine > Drehzahl eingestellt werden kann), könnte man sich einen durchstimmbaren > Notch oder Bandpass programmieren, der genau auf der Frequenz liegt. > Vorteil: Sehr hohe Güten erreichbar. Ja natürlich, die Frequenz gebe ich vor und ist bis auf etwa +-0.05Hz genau. Am PC mache ich vom Datenstream auch eine FFT und da hacke ich dann einen Butterworth Filterund drauf. Allerdings hatte ich hier Probleme mit der Amplitude, diese hat zu sehr geschwankt. Meine Vermutung war, dass ich zu viel Schmutz mit in den ADC gezogen habe.
Reginald L. schrieb: > wenn ich das richtig verstanden habe, sollte die Vorstufe > schneller sein, der Rest dann langsamer um keinen "Schmutz" mit > reinzubringen? Was ist nun aber meine Vorstufe, ich komme mit dem Signal > ja erstmal in meinen Differenzverstärker (Noise-Filter) und danach kommt > mein Butterworth. Ist die Vorstufe nun der Noise-Filter oder der > Differenzverstärker? > So ganz kapiere ich das noch nicht. Ich werde heute Abend weitergoogeln. > 1. Eingangsstufe mit TLC271 2. Bandpass mit TLC272 3. End-Verstärker > Das ist doch aber kein Differenzverstärker oder? Doch. Ich habe seit ein paar Tagen leider Probleme Datenblätter hier hinein zuhängen. Man stuft es als Spam ein. > > Klaus R. schrieb: >> Ich habe mir mal das Datenblatt des ADXL335 angeschaut. Analog Devices >> liefert eigentlich schon seit x Jahren immer Top-Qualität. Nur das >> Signal des ADXL335 wird anscheinend schon aufbereitet. Oder sollst Du >> den Block "Signalaufbereitung" realisieren. >> >> Wenn ja, dann haben wir 3 Signale, x-y-z. >> Wenn nein, was weisst Du über die "Signalaufbereitung". > Genau, laut Blockdiagramm bereite ich das Signal jetzt für den ADC vor. > Möglichst nur Frequenzen bis 50Hz durchlassen. Allerdings habe ich schon > mitbekommen, dass wir hier eine Einstreuung im 50Hz-Bereich haben > (Europa-Stromnetz?), weshalb ich mit nun mit maximal 30-40Hz Nutzsignal > rechne. Phase darf sich hier in Abhängigkeit der Frequenz ruhig ändern. > Die Amplitude sollte über der Frequenz allerdings möglichst Konstant > bleiben. > Desweiteren wird nur die x-Achse des Sensors verwendet. > Aha, nur die x-Achse. > Klaus R. schrieb: >> Welcher Verstärkungsfaktor? Welche Ausgangsimpedanz ist gewünscht? >> Wie gesagt, u.U. genügt schon ein LTC271. >> >> Ich habe mal auf das Datenblatt geschaut, der AD620 ist schon etwas >> abgehoben. > Verstärkungsfaktor wird etwa im Bereich 200 - 500 liegen, das möchte ich > variabel gestalten. > Die Teile habe ich Anfangs besorgt, da ich auch Amplituden im Bereich > weniger mV verstärken wollte. Allerdings wird das aufgrund der > Störeinflüsse wohl ein Ding der Unmöglichkeit. > > Verstärkungsfaktor wird etwa im Bereich 200 - 500 liegen Also 26 dB bis 34 dB. Du sprichst von 100 mV Nutzsignal. Beim Verstärkungsfaktor 200 wären wir dann bei 20 V. Das gibt nicht jeder OP her. > Dann lag ich ja ganz gut, aber ich werde das Verhältnis R zu C noch > etwas optimieren, es sind bspw. ein 200kOhm und ein 22nF verbaut. > > Vielen Dank für deine Hilfe, das erleichtert mir so einiges! Hast Du einen aktuelleren Bandpass? Bitte mal einstellen. > Den MAX4395 wollte ich für den Filter verwenden. "Schmutzeffekte" möchte > ich natürlich nicht haben. Das wäre reine Verschwendung für diesen Fall. Ein nicht optimales Layout könnte Dir dann noch Probleme bereiten. Ich werde mal einen Entwurf in LTspice angehen. mfg klaus
Die ADXL335 sind nicht gerade die hochwertigsten Sensoren. Da ist schon einiges an Rauschen drauf entsprechend muss der Filter / Verstärker auch nicht so super Rauscharm sein. OPs von etwa der Qualität TLC272 passen da schon ganz gut. Spezielle INAs oder so braucht man da eigentlich nicht insbesondere nicht den INA117. Gegen die meisten der HF Störungen vom Umrichter hilft eine vernünftige Schirmung und die Vermeidung von Erdschleifen. Der ADC in STM32F4... ist schon recht schnell - entsprechend muss der Filter nicht so steil sein. Der ADC kann das Signal schon im 100 kHz Bereich abtasten und so Störungen unter 50 kHz auch digital unterdrücken. Die Störungen muss man also analog nicht ganz runter bringen, sondern nur unter die Amplitude des typischen Nutzsignals. Ein Grenzfrequenz so um Bereich 100 Hz wäre da sicher OK, so dass man unter 50 Hz wenig Fehler hat. Da sollte dann schon ein Tiefpass 2. oder 3. Ordnung ausreichen. Wenn da große Störungen im 100-500 Hz Bereich sind, etwa weil da irgendwo mechanische Resonanzen sind sollte man dagegen auch mechanisch vorgehen z.B. mit dämpfende Materialien. Für den Hochpass dürfte 1. Ordnung ausreichen, sofern nicht gerade Erdbeben kommen. Ggf. kann man aus Bequemlichkeit noch einmal am Ende einen 2. Hochpass haben, so dass man sich nicht so um den Offset der OPs kümmern muss. Mit der Digitalen Auswertung ist es auch nur ein relativ kleiner Bereich (z.B. 49.5-50.5 Hz) um die Netzfrequenz nicht gut geht. Zur Auswertung sollte man später eher eine phasenrichtige Gleichrichtung (in Software) statt einer einfachen FFT nutzen. Damit benötigt man keine so stabile Drehzahl und kann lange Zeit mitteln.
Angehängte Dateien:
-
Input-3.jpg
370 KB
Hallo, ich habe mal die Eingangstufe und den Bandpass (zum Teil?) in LTspice getestet. Den TLC272 habe ich mit dem UniversialOpamp2 nachgeahmt. Leistungsbandbreite 320 kHz Slewrate 3 V/µs Rin 500 Meg Bei der ersten Simu fiel mir sofort wieder die Nachteile von single supply auf. Ich musste eine Spannungsquelle mit UB/2 spendieren. Der ADXL335 hat einen Innenwiderstand von ca. 32 k. Im Datenblatt steht auf Seite 11 eine Empfehlung zur Begrenzung der Bandbreite. Ich habe sie mal auf 100 Hz gesetzt. Bei -6 dB/Oktave wirkt sich das bei 50 Hz noch nicht so aus. Zumal der Bandpass schon eine Welligkeit von 3,8 dB hat. Dies ist für deine Zwecke aber alles gut tragbar. Die Werte der Filterelemente liegen auch im guten Rahmen. Die Widerstandswerte werden über die Kapazitäten alle signalmässig auf Masse gelegt, gehen in das Rauschen so gut wie gar nicht mit ein. In der LTspice-Schaltung habe ich noch R2 = 1M zum Schutz des +Inputs platziert falls der Sensor mal nicht angeschlossen wäre. Was mich jetzt noch interessiert, wie gut kann das Nutzsignal herausgearbeitet werden? Du hast das Signal ja mit dem Oszi aufgenommen. Kannst Du ein WAV-File bereitstellen? Ein WAV-File kann in LTspice als Spannungsquelle importiert werden. So könnte man das reale Ergebnis viel besser vorhersagen. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > 1. Eingangsstufe mit TLC271 > 2. Bandpass mit TLC272 > 3. End-Verstärker Es ist zu spät für mich, das muss ich mir nochmal zu Gemüte führen ;> Klaus R. schrieb: > Doch. Ich habe seit ein paar Tagen leider Probleme Datenblätter hier > hinein zuhängen. Man stuft es als Spam ein. Ich hab mir das Datenblatt natürlich angeschaut, da steht eben nichts von Differenzverstärker bei, im Gegensatz zum Datenblatt des INA117. Klaus R. schrieb: > Du sprichst von 100 mV Nutzsignal. Beim Verstärkungsfaktor 200 wären wir > dann bei 20 V. Das gibt nicht jeder OP her. +-100mV wären das Höchste der Gefühle, das hängt von der Unwucht ab, deshalb muss die Verstärkung einstellbar sein. Ich habe mit +-20mV gerechnet, die messe ich jetzt gerade bei einer bestimmten Wuchtgüte, da möchte ich die Amplitude auf +-10V hochtreiben um noch geringere Ausschläge erkennen zu können. Klaus R. schrieb: > Hast Du einen aktuelleren Bandpass? > Bitte mal einstellen. Das habe ich tatsächlich, ich hoffe du meinst die Schaltung mit "einstellen". Ist auf jeden Fall angehängt. Klaus R. schrieb: > Das wäre reine Verschwendung für diesen Fall. Ein nicht optimales Layout > könnte Dir dann noch Probleme bereiten. Nachdem das alles auf Lochraster aufgelötet ist und so funktioniert wie es soll, lasse ich eine 2-Layer Platine anfertigen. Bis dahin ist es noch n Stück, ausserdem habe ich vom Layouten keine Ahnung, also beherzige ich deinen Tipp. Klaus R. schrieb: > Ich werde mal einen Entwurf in LTspice angehen. Das ist herzallerliebst :) Lurchi schrieb: > Die ADXL335 sind nicht gerade die hochwertigsten Sensoren. Da ist schon > einiges an Rauschen drauf entsprechend muss der Filter / Verstärker auch > nicht so super Rauscharm sein. OPs von etwa der Qualität TLC272 passen > da schon ganz gut. Spezielle INAs oder so braucht man da eigentlich > nicht insbesondere nicht den INA117. Gegen die meisten der HF Störungen > vom Umrichter hilft eine vernünftige Schirmung und die Vermeidung von > Erdschleifen. Der INA haut mir da aber echt massig Störungen aus dem Signal! Lurchi schrieb: > Der ADC in STM32F4... ist schon recht schnell - entsprechend muss der > Filter nicht so steil sein. Der ADC kann das Signal schon im 100 kHz > Bereich abtasten und so Störungen unter 50 kHz auch digital > unterdrücken. Den internen ADC benutze ich nicht, sondern einen AD7606. Wie meinst du das, die Störungen unter 50kHz digital zu unterdrücken? Mit einer längeren ConversionTime? Lurchi schrieb: > Wenn da große Störungen im 100-500 Hz Bereich sind, > etwa weil da irgendwo mechanische Resonanzen sind sollte man dagegen > auch mechanisch vorgehen z.B. mit dämpfende Materialien. Für den > Hochpass dürfte 1. Ordnung ausreichen, sofern nicht gerade Erdbeben > kommen. Ggf. kann man aus Bequemlichkeit noch einmal am Ende einen 2. > Hochpass haben, so dass man sich nicht so um den Offset der OPs kümmern > muss. Wenn ich mir die FFT des Signals anschaue, habe ich etwa 20dB Abstand zu einigen stärkeren Störfrequenzen. Die meisten befinden sich im kHz-Bereich. Kann man damit leben? Ich hab da leider kein Gefühl für. Lurchi schrieb: > so dass man sich nicht so um den Offset der OPs kümmern > muss. Das Signal wird am noch gemittelt und der Offset eliminiert. Den Hochpass habe ich nur, damit ich von den 1.5V DC runterkomme. Lurchi schrieb: > Mit der Digitalen Auswertung ist es auch nur ein relativ kleiner Bereich > (z.B. 49.5-50.5 Hz) um die Netzfrequenz nicht gut geht. Wobei 50Hz bei der Maschine eh utopisch sind. Ich habe Anfangs eben aus verschiedenen Gründen einen Drehzahl-Bereich gewählt. Ich dachte eigentlich, das Stromnetz schwingt mit 60Hz. Wenn das nun Probleme bereitet gehe ich ein wenig runter mit dem Drehzahlbereich. Lurchi schrieb: > Zur Auswertung sollte man später eher eine phasenrichtige Gleichrichtung > (in Software) statt einer einfachen FFT nutzen. Damit benötigt man keine > so stabile Drehzahl und kann lange Zeit mitteln. Google spuckt zu phasenrichtiger Gleichrichtung nur Physik-Praktikas aus :D
Angehängte Dateien:
-
Input-4.jpg
420 KB
Hallo, hier vollständigkeitshalber noch die Schaltung um eine Verstärkerstufe ergänzt. Ich habe mal nur V = 20 dB, also 10 fach gewählt. Wir haben hier ja noch nur single supply mit 5V. So könnten man aber den noch freien halben TLC272 verwerten. Ich habe hier die Bandbreite auf 200 Hz begrenzt, also so hoch, dass der Bandpass selber nicht wesentlich beeinflusst wird. Die Begrenzung dient auch der Stabilität der Verstärkerstufe. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Hallo, > ich habe mal die Eingangstufe und den Bandpass (zum Teil?) in LTspice > getestet. Den TLC272 habe ich mit dem UniversialOpamp2 nachgeahmt. Uiuiui, tausend Dank! Jetzt kapier ich auch, wozu LTSpice noch gut ist. Klaus R. schrieb: > Bei der ersten Simu fiel mir sofort wieder die Nachteile von single > supply auf. Ich musste eine Spannungsquelle mit UB/2 spendieren. Wie du siehst, habe ich in der neuen Schaltung die negative Spannungsversorgung der OPVs jetzt mit -5V beaufschlagt (Hochpass). Klaus R. schrieb: > Der ADXL335 hat einen Innenwiderstand von ca. 32 k. Im Datenblatt steht > auf Seite 11 eine Empfehlung zur Begrenzung der Bandbreite. Ich habe sie > mal auf 100 Hz gesetzt. Halt mich für verrückt, aber ich taste mit 10kHz ab. Der Sensor ist natürlich absolut ungeeignet für meine Zwecke, aber den hatte ich eben da. Seltsamerweise erkenne ich mit dem schon kleinste Unwuchten, um genau zu sein G10. Die Sensoren werden in Zukunft anderen weichen, die Signalaufbereitung bleibt mir aber trotzdem nicht erspart. Klaus R. schrieb: > Was mich jetzt noch interessiert, wie gut kann das Nutzsignal > herausgearbeitet werden? Was meinst du damit genau? Wie es am Ende zur Berechnung zur Verfügung steht? Klaus R. schrieb: > Du hast das Signal ja mit dem Oszi aufgenommen. > Kannst Du ein WAV-File bereitstellen? Ein WAV-File kann in LTspice als > Spannungsquelle importiert werden. So könnte man das reale Ergebnis viel > besser vorhersagen. Sicher kann ich das machen, ich will dir nur keine Umstände machen. Will ja nicht, dass hier die Leute meine Arbeit übernehmen! Ich lasse die Maschine ja laufen und probiere so meine Schaltungen erst mal aus. Ich nehme an du brauchst das Rohsignal? Also so wie es aus der geschirmten Leitung ankommt. Würde man da überhaupt die Amplitude aus dem .WAV-File rauslesen können? In meiner Auswuchtsoftware habe ich eine Datenausgabe implementiert, also als .CSV File, hilft dir das vielleicht auch weiter? Da würden dann beispielsweise 100 Umdrehungen, also Perioden, drinstehen. Aber auch hier, glaube ich nicht, dass man etwas mit dem Rohsignal anfangen könnte. Aber ich bin ja kein Elektrotechniker :> Hoffentlich packe ich das morgen noch, da ich heimfahren und für die Klausuren pauken muss :/ Vielen lieben Danke nochmal @all!
Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Doch. Ich habe seit ein paar Tagen leider Probleme Datenblätter hier >> hinein zuhängen. Man stuft es als Spam ein. > Ich hab mir das Datenblatt natürlich angeschaut, da steht eben nichts > von Differenzverstärker bei, im Gegensatz zum Datenblatt des INA117. Der TLC272 ist ein Differenzverstärker. Man erkennt es in der Regel an den +Input und -Input. Der Spezialfall wäre ein Instrumentenverstärker. Reginald L. schrieb: > +-100mV wären das Höchste der Gefühle, das hängt von der Unwucht ab, > deshalb muss die Verstärkung einstellbar sein. Ich habe mit +-20mV > gerechnet, die messe ich jetzt gerade bei einer bestimmten Wuchtgüte, da > möchte ich die Amplitude auf +-10V hochtreiben um noch geringere > Ausschläge erkennen zu können. OK, hatte ich auch so vermutet. Ich habe leider noch keine Erfahrung mit dem realen Signal. Unter Umständen bringt Dir eine höhere Verstärkung nicht viel. Reginald L. schrieb: > Nachdem das alles auf Lochraster aufgelötet ist und so funktioniert wie > es soll, lasse ich eine 2-Layer Platine anfertigen. Bis dahin ist es > noch n Stück, ausserdem habe ich vom Layouten keine Ahnung, also > beherzige ich deinen Tipp. Für einen Quereinsteiger bist Du schon sehr ehrgeizig. Das Erstellen eines Layouts erfordert eine gewisse Erfahrung. Entwerfe mal eines und stell es hier ins Form. Welches Layoutprogramm nimmst Du? Eagle ist nicht schlecht. Die Schaltung würde ich mit SMD-Bauteilen aufbauen. Reginald L. schrieb: > Lurchi schrieb: >> Die ADXL335 sind nicht gerade die hochwertigsten Sensoren. Da ist schon >> einiges an Rauschen drauf entsprechend muss der Filter / Verstärker auch >> nicht so super Rauscharm sein. OPs von etwa der Qualität TLC272 passen >> da schon ganz gut. Die Frage ist, ist es wirklich Rauschen oder sind es eingestrahlte Peeks und/oder Oberwellen. >> ... Gegen die meisten der HF Störungen vom Umrichter Sollte der Bandpass schon eliminieren. >> hilft eine vernünftige Schirmung und die Vermeidung von >> Erdschleifen. Das bewirkt in der Tat immer Wunder. > Der INA haut mir da aber echt massig Störungen aus dem Signal! Der INA allein wird es nicht bewirken, ein TLC272 dürfte genauso gut arbeiten. Wir haben es hier mit einer gewöhnlichen asymmetrischen Einspeisung des Signals zu tun. Der Innenwiderstand der Quelle ist mit 32 k etwas hoch, aber der Hersteller hat einen Tiefpass vorgesehen, Ri zusammen mit Cx. Das wäre eine Begründung. Reginald L. schrieb: > Wenn ich mir die FFT des Signals anschaue, habe ich etwa 20dB Abstand zu > einigen stärkeren Störfrequenzen. Die meisten befinden sich im > kHz-Bereich. Kann man damit leben? Ich hab da leider kein Gefühl für. Der (halbe) Bandpass bedämpft 1 kHz schon mit > 70 db. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Der (halbe) Bandpass bedämpft 1 kHz schon mit > 70 db. Bin jetzt nicht mehr vor Ort. Kann es dann sein, dass die Störungen die ich messe somit nach der Schaltung in die Messleitungen einstreuen? Das würde erklären, warum ich nach der FFT immer noch massig Störungen habe.
Reginald L. schrieb: > Wie du siehst, habe ich in der neuen Schaltung die negative > Spannungsversorgung der OPVs jetzt mit -5V beaufschlagt (Hochpass). Eine symmetrische Spannung ist bei Wechselstrom auch günstiger. Nur der AD-Wandler wird das nicht mögen. Aber da gibt es Möglichkeiten. Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Was mich jetzt noch interessiert, wie gut kann das Nutzsignal >> herausgearbeitet werden? > Was meinst du damit genau? Wie es am Ende zur Berechnung zur Verfügung > steht? Wenn wir Oberwellen haben, so lassen die sich vom Bandpass unterdrücken. Höherfrequente Peeks ebenfalls. Richtiges Rauschen ist fies. Beim Rauschen haben wir auch im Nutzbereich Störungen die das Signal überlagern. Lurchi schrieb: > Zur Auswertung sollte man später eher eine phasenrichtige Gleichrichtung > (in Software) statt einer einfachen FFT nutzen. Damit benötigt man keine > so stabile Drehzahl und kann lange Zeit mitteln. Lurchi spricht da schon eine Lösung an. Im Prinzip ist es ja so. Das Nutzsignal wird sehr konstant sein. Das Rauschen nimmt stetig wechselnde Werte an. Werden jetzt Messwerte gemittelt, so wird mit der Zeit das Nutzsignal immer deutlicher. mfg klaus
Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Der (halbe) Bandpass bedämpft 1 kHz schon mit > 70 db. > Bin jetzt nicht mehr vor Ort. > Kann es dann sein, dass die Störungen die ich messe somit nach der > Schaltung in die Messleitungen einstreuen? Das würde erklären, warum ich > nach der FFT immer noch massig Störungen habe. Das kann schon gut sein. Wenn wirklich ein Umrichter mit viel Leistung in der Nähe ist, wäre dies mein erster Kandidat. Der Messaufbau sollte systematisch untersucht werden. Klemm mal das Signal ab und schliesse den Eingang kurz. Nimm nicht nur die Signalader ab, sondern auch die Masse (Schirm) der Zuleitung. Danach sollte man Stufe für Stufe weiter machen. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Nur der AD-Wandler wird das nicht mögen. Der AD7606 akzeptiert Signalspannungen von +-10V. Klaus R. schrieb: > Beim Rauschen haben wir auch im Nutzbereich Störungen die das Signal > überlagern. Von welchen Größenordnungen sprechen wir hier? Klaus R. schrieb: > Wenn wirklich ein Umrichter mit viel Leistung in der Nähe ist, wäre dies > mein erster Kandidat. Der Messaufbau sollte systematisch untersucht > werden. Klemm mal das Signal ab und schliesse den Eingang kurz. Nimm > nicht nur die Signalader ab, sondern auch die Masse (Schirm) der > Zuleitung. Danach sollte man Stufe für Stufe weiter machen. Maximal 550W. Wenn der Frequenzumrichter angeschlossen und eingeschaltet ist, der Motor aber nicht läuft, habe ich ein sauberes Signal. Erst bei laufendem Motor wird es zur Katastrophe. Ich werde mir deinen LTSpice-Aufbau anschauen, alles auf ne Platine löten und mit dem ADC komplett aufbauen. Dann schaue ich mir die digitalen Daten an. Ich glaube ich messe hier einfach falsch. Es wird ja ein Steckbrettaufbau mit dem Oszi verkabelt und da schaue ich mir das alles an. Ich habe total ausgeblendet, dass die Störungen nach dem Filtern ja wieder auf die Leitungen eingestreut werden.
Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Nur der AD-Wandler wird das nicht mögen. > Der AD7606 akzeptiert Signalspannungen von +-10V. > Ich habe mir das Datenblatt noch nicht angeschaut. Aber der Inputbereich mit +/- 10V ist bestens. > Klaus R. schrieb: >> Beim Rauschen haben wir auch im Nutzbereich Störungen die das Signal >> überlagern. > Von welchen Größenordnungen sprechen wir hier? > Im ärgsten Fall geht das Nutzsignal unter. Aber im angehängtem Oszillogramm AB_01.jpg sieht man das Nutzsignal deutlich. Die Störungen würde ich nicht als Rauschen einstufen. Es fehlen dazu, so weit wie man das erkennen kann, die niederfrequenten Anteile. Es sieht eher nach Impulsen aus. Die FFt sieht entsprechend diffus aus. > Klaus R. schrieb: >> Wenn wirklich ein Umrichter mit viel Leistung in der Nähe ist, wäre dies >> mein erster Kandidat. > Maximal 550W. > Wenn der Frequenzumrichter angeschlossen und eingeschaltet ist, der > Motor aber nicht läuft, habe ich ein sauberes Signal. Das heisst, der Frequenzumrichter liefert keine Leistung? > Erst bei laufendem Motor wird es zur Katastrophe. Was ist das für ein Motor? Bürstenlos? > Ich werde mir deinen LTSpice-Aufbau anschauen, alles auf ne Platine > löten und mit dem ADC komplett aufbauen. Dann schaue ich mir die > digitalen Daten an. OK. > Ich glaube ich messe hier einfach falsch. Es wird ja ein > Steckbrettaufbau mit dem Oszi verkabelt und da schaue ich mir das alles > an. Welchen Oszi hast Du? Ich sehe nur picotech. > Ich habe total ausgeblendet, dass die Störungen nach dem Filtern ja > wieder auf die Leitungen eingestreut werden. Es müssen Masseschleifen vermieden werden. Die wirken wie eine Antenne. Und denk mal an die RAW-Daten, wenn möglich als WAV, CSV müsste ich mir erst einmal anschauen. mfg klaus
Der AD7606 ist schon ein sehr hochwertiger ADC. Den kann man natürlich auch nehmen. Da sind sogar schon Filter mit drin. Normal hätte bei dem Sensor auch der µC interne ADC ausgereicht, einfach weil das S/N Verhältnis bei den Sensor nicht so hoch ist. Selbst eine Umschaltung der Verstärkung würde man ggf. nicht einmal unbedingt brauchen. So groß ist da der Aufwand aber auch nicht. Die Störquellen sollte man schon verstehen / eingrenzen. Ein wesentlicher Test dazu wäre es den Sensor durch einen Dummy (z.B. 33 K widerstand) zu ersetzen und so nur die elektrischen Störungen zu messen. Wenn der INA117 schon eine merkliche Verbesserung gibt spricht das etwas für einen eher schlechten Aufbau. ggf. mit Masseschleife. Eine relativ hohe Datenrate vom ADC gibt zusätzliche Auflöung durch oversampling und erlaubt es halt einige der höherfrequenten Störungen noch einmal durch digitale Filterung zu unterdrücken. Kleine Störungen im kHz Bereich sind damit als keine Problem mehr. Das Signal so wie oben gezeigt ist also vollkommen in Ordnung. Nur teile Oberhalb der halben Abtastrate wären ein echtes Problem, aber da kann man gut filtern.
Angehängte Dateien:
-
Input-sym_6.jpg
410 KB -
Input-sym_Bodediagramm_6.jpg
250 KB -
Vergleich_5_zu_6.jpg
460 KB
Hallo, ich habe mal die Schaltung mit dem neuen Bandpass in LTspice getestet. Die obere Grenzfrequenz (-3 dB) des Bandpasses liegt jetzt bei 32,6 Hz. Die untere bei 1 Hz. Die obere Flanke hat eine Steilheit von 32 dB/Oktave, die untere will ich erst gar nicht ausmessen. War das so gewollt? In der letzten Simu, Input_sym5.asc, hatte ich fast symmetrische Flanken mit 16 dB/Oktave. Die sollten für das Erste genügen. mfg klaus
Lurchi schrieb: > Eine relativ hohe Datenrate vom ADC gibt zusätzliche Auflöung durch > oversampling und erlaubt es halt einige der höherfrequenten Störungen > noch einmal durch digitale Filterung zu unterdrücken. Kleine Störungen > im kHz Bereich sind damit als keine Problem mehr. Das Signal so wie oben > gezeigt ist also vollkommen in Ordnung. Nur teile Oberhalb der halben > Abtastrate wären ein echtes Problem, aber da kann man gut filtern. Ich habe mir mal das Datenblatt angeschaut. Der ADC ist wirklich gut, für Deine Zwecke optimal. Mittels oversampling (bis zu 64 fach) kannst Du Dein Signal sauber darstellen. Als Bandpass genügt der einfachere mit 16 dB/Oktave. mfg klaus
Angehängte Dateien:
-
20150605_184614.jpg
230 KB
Klaus R. schrieb: > Ich habe mir das Datenblatt noch nicht angeschaut. Aber der Inputbereich > mit +/- 10V ist bestens. Als Applikation wird DAQ angegeben, also habe ich mal gedacht, dass der sich schon eignen wird :) Klaus R. schrieb: > Im ärgsten Fall geht das Nutzsignal unter. Aber im angehängtem > Oszillogramm AB_01.jpg sieht man das Nutzsignal deutlich. Die Störungen > würde ich nicht als Rauschen einstufen. Es fehlen dazu, so weit wie man > das erkennen kann, die niederfrequenten Anteile. Es sieht eher nach > Impulsen aus. Die FFt sieht entsprechend diffus aus. Im AB_01.jpg sind aber diese massiven 50Hz vorhanden, die finde ich persönlich ja ganz unschön. Was meinst du mit niederfrequent? Ich habe es nicht gemessen, aber, wenn ich mein Oszi auf 1s/Div stelle, scheint(!) es so, als ob da noch eine Schwingung mit 0.5Hz oder so drauf ist. Ich kann mich aber auch täuschen, vllt sieht es auch nur so aus. Klaus R. schrieb: >> Maximal 550W. >> Wenn der Frequenzumrichter angeschlossen und eingeschaltet ist, der >> Motor aber nicht läuft, habe ich ein sauberes Signal. > > Das heisst, der Frequenzumrichter liefert keine Leistung? Genau, wenn der FU keine Leistung liefert, also kein Startsignal bekommt, ist alles i.O.. Ich kann mit ihm kommunizieren, stört auch nicht. Klaus R. schrieb: > Was ist das für ein Motor? Bürstenlos? Ja. Ein alter Hitler-Elektromotor, genau Daten gibts zu dem nicht mehr, habe den Hersteller kontaktiert. Die konnten mich an einen älteren Mitarbeiter weiterleiten der die Dinger noch kannte, aber leider auch keine näheren Daten zu ihm hatte. Letztendlich habe ich nur das Typenschild. Der FU sollte einen eingebauten Netzfilter besitzen. Die Leitungen zum Motor sind etwa 20cm lang aber ungeschirmt. Geschirmte Leitungen hierfür sind aber schon bestellt und werden angebaut. Klaus R. schrieb: > Welchen Oszi hast Du? Ich sehe nur picotech. Das ist ein PicoScope 3203D. https://www.picotech.com/oscilloscope/3000/picoscope-3000-oscilloscope-specifications Klaus R. schrieb: > Es müssen Masseschleifen vermieden werden. Die wirken wie eine Antenne. OK, also sollte ich mich zumindest etwas in das Thema hier reinlesen, oder? https://de.wikipedia.org/wiki/Erdschleife Klaus R. schrieb: > Und denk mal an die RAW-Daten, wenn möglich als WAV, CSV müsste ich mir > erst einmal anschauen. Die CSV kann man ganz Easy zb per Excel importieren. Ich kann dir das auch alles vorbereiten, aber kenne mich mit dem WAV-Format nicht wirklich aus. Ich schau mir das in LTSpice mal an, wie ich da was importiert bekomme. Lurchi schrieb: > Der AD7606 ist schon ein sehr hochwertiger ADC. Den kann man natürlich > auch nehmen. Da sind sogar schon Filter mit drin. Normal hätte bei dem > Sensor auch der µC interne ADC ausgereicht, einfach weil das S/N > Verhältnis bei den Sensor nicht so hoch ist. Selbst eine Umschaltung der > Verstärkung würde man ggf. nicht einmal unbedingt brauchen. So groß ist > da der Aufwand aber auch nicht. Bisher habe ich auch mit dem STM-internen ADC gearbeitet aber ich denke ich komme an genauere Werte, aufgrund der Störeinstrahlung, wenn ich +-10V anstatt 0-3V in den ADC jage. Das war zumindest mein Gedankengang. Lurchi schrieb: > Die Störquellen sollte man schon verstehen / eingrenzen. Ein > wesentlicher Test dazu wäre es den Sensor durch einen Dummy (z.B. 33 K > widerstand) zu ersetzen und so nur die elektrischen Störungen zu messen. > Wenn der INA117 schon eine merkliche Verbesserung gibt spricht das etwas > für einen eher schlechten Aufbau. ggf. mit Masseschleife. Ja, ich werde mich da mal einlesen ins Thema Masseschleife, das kann sehr gut sein, dass ich da Mist gebaut habe. Klaus R. schrieb: > War das so > gewollt? Den Filter habe ich mit dem FilterWizard designed. Der Hochpass sollte eigentlich nur den DC-Anteil filtern. Aber, wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, falls, aus welchen Gründen auch immer, eine Schwingung mit 1Hz vorhanden ist, wird diese dann gar nicht mehr gefiltert. Also eigentlich Quatsch was ich da zusammengeschustert habe. Das so eine ungewollte Schwingung vorhanden ist, kann sogar sein, wie ich bereits weiter oben geschrieben hatte. Der Tiefpass passt eigentlich. Ausser ich bekomme es gebacken, diese 50Hz-Störung rauszubekommen. Wäre es etwa sinnvoller symmetrische Flanken zu erreichen? Klaus R. schrieb: > Ich habe mir mal das Datenblatt angeschaut. Der ADC ist wirklich gut, > für Deine Zwecke optimal. Mittels oversampling (bis zu 64 fach) kannst > Du Dein Signal sauber darstellen. Als Bandpass genügt der einfachere mit > 16 dB/Oktave. Wenn ich das richtig verstehe (mein Oszi beherrscht diese Technik auch), werden bspws. 5 Samples (mit Gerät-Auflösung) hergenommen und der Mittelwert daraus gebildet, unabhängig davon, welche Auflösung das Gerät beherrscht. Also eine rein digitale Technik. Dann gibt es ja noch die ConversionTime bei einem ADC, läuft das im Endeffekt auf das selbe hinaus?
Klaus R. schrieb: > Für einen Quereinsteiger bist Du schon sehr ehrgeizig. Das Erstellen > eines Layouts erfordert eine gewisse Erfahrung. Entwerfe mal eines und > stell es hier ins Form. Welches Layoutprogramm nimmst Du? Eagle ist > nicht schlecht. Die Schaltung würde ich mit SMD-Bauteilen aufbauen. Bin ja auch seit einem Jahr dabei mich in ET einzuarbeiten. Ich stehe auf ins kalte Wasser springen, ich denke so lernt man am Schnellsten. Andererseits bekommt man dadurch auch n Magengeschwür :> Ich benutze momentan nur KICAD für alles. Eagle habe ich mir schon runtergeladen aber noch nicht angeschaut. Ich bin nicht geizig, aber, wenn mir das Programm nicht die Arbeit immens erleichtert, würde ich auch kein Geld dafür ausgeben.
Reginald L. schrieb: > ch benutze momentan nur KICAD für alles. Eagle habe ich mir schon > runtergeladen aber noch nicht angeschaut. Ich bin nicht geizig, aber, > wenn mir das Programm nicht die Arbeit immens erleichtert, würde ich > auch kein Geld dafür ausgeben. KICAD kenne ich nicht. Eagle ist zur Erstellung von Schaltungen und entwerfen von Layouts weit verbreitet. In der freeware - Version bis Du auf 2 Layer beschränkt und kannst nur Platinen in der Grösse von 80 mm x 100 mm anfertigen. Für SMD-Bauteile ist das schon viel Platz. Ich muss leider jetzt weg. Die andere Antwort muss leider etwas warten. mfg klaus
Moin, Verschiedener Senf von mir: * Kicad halt' ich fuer genau das richtige Tool fuer deine Zwecke. Eagle waer' wahrscheinlich aehnlich gut geeignet, aber wenn du schon mit Kicad angefangen hast, mach damit weiter. * Ja, du bist Maschinenbauer, kein E-Techniker. Das ist aber deinen Stoerungen voellig wurscht, da bin ich mir ziemlich sicher...Sprich: Auch wenn dann hier manche sagen: "Oh gar nicht uebel fuer einen Maschinenbauer". Es hilft dir kein Stueck weiter. Daher frug ich ja auch schon, ob das Ganze eine benotete Arbeit ist/wird. Denn Teil einer Ingenieursausbildung sollte auch sein, dass man weiss, wo die eigenen Grenzen sind und wenn man da in die Naehe kommt, dass man da auf "externe Dienstleister" zurueckgreifen kann/muss, damit man irgendwann mal fertig wird. Im Rahmen einer Bachelor/Sonstwas-Arbeit heisst das: Dem Betreuer klar machen, dass das nicht Business eines Maschinenbauers ist. Soll ein E-Techniker sich dran verkuensteln. Wenn das ganze mehr oder weniger deine private Spielwiese ist, dann solltest du die zu Gunsten deiner Klausurenpaukerei dringend runterfahren; Die Bastelei laeuft dir nicht davon; die Klausuren schon. Klar, ich hab' leicht reden, denn ich hab' meine Jodeldiplome schon seit ein paar Jahren. * Wenn die Hoeschenfeuchte ob der Simuliererei mit verschiedenen Hoch-/Tief-/Bandpaessen N-ter Kajuete wieder abgenommen hat, waer's vielleicht nicht schlecht, wieder mal methodischer weiterzumachen. OK, die Abblockung und Zufuehrung der verschiedenen Betriebsspannungen an den OpAmps scheint jetzt zu passen. Wenn du sagst, dass die Einspeisung von +5V am +In des INA117 deine Stoerungen verbessert, dann verstaerkt das den in mir schon lange existierenden Verdacht, dass es eben an deiner Verkabelung (und auch dem Sensor selbst) liegt. Wie siehts denn da aus? Was fuer Strippen sind das, wie sieht genau die Schaltung und der mechanische Aufbau des Sensors aus? Wo genau haengt welche Masse und welche Spannungsversorgung... Ob jetzt Butterworth, Bessel oder sonstwas und ob 11. Ordnung gegenueber 17. Ordnung zu bevorzugen ist, ist derzeit voellig Banane. Interessant ist erstmal, die Stoerungen ohne Filter kleinzukriegen (Fuer's Filterdesign kommts spaeter dann noch drauf an, was du aus den gewonnenen Daten an Infos rausziehen willst. Nur Amplitude, oder auch Phasenlage, sind das wirklich nur Sinuesse mit einer Frequenz, gibts evtl. doch irgendwelche Harmonische, die interessant werden, usw.). Gruss WK
Dergute W. schrieb: > * Ja, du bist Maschinenbauer, kein E-Techniker. Das ist aber deinen > Stoerungen voellig wurscht, da bin ich mir ziemlich sicher...Sprich: > Auch wenn dann hier manche sagen: "Oh gar nicht uebel fuer einen > Maschinenbauer". Es hilft dir kein Stueck weiter. Daher frug ich ja auch > schon, ob das Ganze eine benotete Arbeit ist/wird. Natürlich hilft mir das nicht weiter. Genauso wenig wie Posts die mir keine Hilfestellung leisten. Dergute W. schrieb: > Denn Teil einer Ingenieursausbildung sollte auch sein, dass man weiss, > wo die eigenen Grenzen sind und wenn man da in die Naehe kommt, dass man > da auf "externe Dienstleister" zurueckgreifen kann/muss, damit man > irgendwann mal fertig wird. Im Rahmen einer Bachelor/Sonstwas-Arbeit > heisst das: Dem Betreuer klar machen, dass das nicht Business eines > Maschinenbauers ist. Soll ein E-Techniker sich dran verkuensteln. > Wenn das ganze mehr oder weniger deine private Spielwiese ist, dann > solltest du die zu Gunsten deiner Klausurenpaukerei dringend > runterfahren; Die Bastelei laeuft dir nicht davon; die Klausuren schon. > Klar, ich hab' leicht reden, denn ich hab' meine Jodeldiplome schon seit > ein paar Jahren. Ich werde darüber nicht diskutieren. Witzigerweise hast du mit den Klausuren absolut recht. Aber das ist doch hier nicht das Thema. Also siehe oben ;) Dergute W. schrieb: > dass es > eben an deiner Verkabelung (und auch dem Sensor selbst) liegt. > Wie siehts denn da aus? Was fuer Strippen sind das, wie sieht genau die > Schaltung und der mechanische Aufbau des Sensors aus? Wo genau haengt > welche Masse und welche Spannungsversorgung... Das sind diese hier, 3 x 0.25mm²: https://www.lappkabel.de/produkte/online-kataloge-shop/datenuebertragungssysteme/datenleitungen-niederfrequenz/din-farbcode/unitronic-liycy.html Die Sensorboards sind gedämpft verschraubt, hier ist der Schaltplan, es handelt sich um das GY-61 Board: http://eshinede.com/upLoad/product/month_1401/201401091802436742.jpg Die Verschaltung müsste man auf dem Blockdiagramm (siehe bitte weiter oben) eigentlich erkennen können oder? Dergute W. schrieb: > Nur Amplitude, oder auch > Phasenlage Ich brauche aus den Daten in erster Linie nur die Phase und die Amplitude. Die Eigenfrequenz bei einem konkreten Prüflauf ist auch von Interesse, deshalb muss das Frequenzband ab ~0Hz bis hin zu 30-50Hz ungefiltert bleiben.
:
Bearbeitet durch User
Mit nur einer Masseleitung für die Stromversorgung und das Signal hat die Sensorplatine ein Problem. Der Kondensator vor dem Regler sorgt dafür das Störungen von den +5 V auch auf die Masse eingekoppelt werden. Im Idealfall hätte man bei der 5 V Leitung ein Drossel oder einen Widerstand drin, und eine separate Masseleitung für das Signal - so würde auch ein Differenzverstärker bei der Auswertung/Verstärkung Sinn machen. Schon nur eine der beiden Teile kann eine merkliche Verbesserung bringen. Über die Abschirmung der Sensorplatine kann man ggf. eine Erdschleife bekommen. Vom Rauschen und den Störungen bringt es keinen Vorteil wenn der ADC ein +-10 V Signal haben will. Das macht die Sache eher komplizierter. Der µC interne ADC sollte für den Sensor eigentlich voll ausreichen - mehr liefert der Sensor einfach nicht. Wenn man es wirklich besser haben will, dann müsste man schon bessere Sensoren nutzen. Es würde ggf. auch schon helfen wenn man X und Y Kanal nutzt, auch wenn man dann insgesamt 4 Kanäle hat.
Lurchi schrieb: > Mit nur einer Masseleitung für die Stromversorgung und das Signal hat > die Sensorplatine ein Problem. Der Kondensator vor dem Regler sorgt > dafür das Störungen von den +5 V auch auf die Masse eingekoppelt werden. > Im Idealfall hätte man bei der 5 V Leitung ein Drossel oder einen > Widerstand drin, und eine separate Masseleitung für das Signal - so > würde auch ein Differenzverstärker bei der Auswertung/Verstärkung Sinn > machen. Schon nur eine der beiden Teile kann eine merkliche Verbesserung > bringen. Also um es nochmal auf den Punkt zu bringen: Ohne FU passt das Signal tadellos. Erst wenn der FU läuft, habe ich die Störungen die ich rausbringen muss. Vor diesem Hintergrund: Ziehe ich eine extra Masseleitung vom ADXL, neben der schon vorhandenen Masseleitung, und führe beide nach 2 Metern wieder zusammen? Lurchi schrieb: > Über die Abschirmung der Sensorplatine kann man ggf. eine Erdschleife > bekommen. Also die Schirmung der Leitung habe ich nur an der Signalauswertung auf Masse gelegt, am Sensor nicht. Lurchi schrieb: > Vom Rauschen und den Störungen bringt es keinen Vorteil wenn der ADC ein > +-10 V Signal haben will. Das macht die Sache eher komplizierter. Der µC > interne ADC sollte für den Sensor eigentlich voll ausreichen - mehr > liefert der Sensor einfach nicht. Klar, wenn ich die Störungen ja mit verstärke wäre das logisch. Aber ADCs haben ja auch noch eine Auflösung. Ich kenne keine einzige Maschine dieser Bauart bei der die Sensorsignale nicht verstärkt werden. Die haben zwar andere Beschleunigungsaufnehmer aber mit ähnlicher Empfindlichkeit. Lurchi schrieb: > Wenn man es wirklich besser haben > will, dann müsste man schon bessere Sensoren nutzen. Klar, die Dinger sind absolut ungeeignet für diesen Einsatzzweck. Aber das Endergebnis ist für meine bisherige, miserable Signalaufbereitung sagenhaft. Deshalb nutze ich sie bisher noch. Lurchi schrieb: > Es würde ggf. auch > schon helfen wenn man X und Y Kanal nutzt, auch wenn man dann insgesamt > 4 Kanäle hat. Da musst du etwas missverstanden haben. Oder ich :)
Moin, Reginald L. schrieb: > Ich werde darüber nicht diskutieren. Keine Sorge, musst du nicht :-P Lurchi schrieb: > und eine separate Masseleitung für das Signal - so > würde auch ein Differenzverstärker bei der Auswertung/Verstärkung Sinn > machen. Ja, ich denk' das ist der springende Punkt. Ich nehm' an, dass die Abschirmung des Kabels auch die Masse ist. Dann sollte auf der Sensorseite eine der "normalen" Kabeladern auch auf diese Masse gelegt werden (Pin5, CON5). Dann kommt an der Eingangsverstaerkerschaltung einmal das Signal des Sensors an und einmal das Massesignal ueber die separate Ader. Leider haben beide Signale unterschiedliche Impedanz, so dass der olle INA117 mit seinen lasergetrimmten Widerstaenden weitgehend fuer den Popo ist. Um das zu verbessern, koennte man evtl. versuchen auf der Sensorseite die "Extramasse" auch per 100n || 32KOhm an die richtige Masse anzuschliessen. Wird aber ungenau bleiben, insbesondere, wenn man mehr als nur eine Beschleunigungsrichtung auswerten will. Alternativ evtl. auf der Verstaerkerseite das X(Y,Z) Signal an einen Impedanzwandler und das "Extramasse"-Signal an einen anderen, gleich aufgebauten Impedanzwandler geben. Die Ausgaenge dieser Impedanzwandler koennen dann per INA voneinander abgezogen werden. Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Die Ausgaenge dieser Impedanzwandler > koennen dann per INA voneinander abgezogen werden. Genau das was du da beschreibst hatte ich mit dem Diff.-Verstärker ja vor. Über die Ausführung brauchen wir ja wohl nicht reden :). Was mir aber absolut nicht klar ist, ist die Extra-Masse Leitung. So wird doch die Summe der Ströme an +5V und X (am Sensor), an den beiden Masseleitungen nur halbiert. Hinzu kommt, dass ich nochmal 2m Leitung habe an der die Störung zusätzlich eingekoppelt werden kann.
Angehängte Dateien:
-
symm.png
5,3 KB
Moin, Reginald L. schrieb: > Über die Ausführung brauchen wir ja wohl nicht reden :). Nein, brauchen wir natuerlich nicht. Wir koennen auch alles so lassen, wie's ist. Deshalb hattest du auch meine Frage in einem deiner anderen Threads von vor 9 Tagen, also am 15.5. um 19:18 nach genauer Leitungsfuehrung, Masse, etc. geflissentlich ignoriert. Also solltest du auch das angepappte .png nicht weiter beachten ;-) Gruss WK
Lurchi schrieb: > Vom Rauschen und den Störungen bringt es keinen Vorteil > wenn der ADC ein +-10 V Signal haben will. Oh doch. Wenn er DIREKT am Sensor z.B. Faktor 100 verstärkt, ist der Störabstand am anderen Ende der gestörten Leitung um eben diesen Faktor 100 besser.
Hallo, ein Patentrezept für die Verbindung zwischen Sensor und Eingangsstufe gibt es leider nicht. Der Sensor hat nun mal einen asymmetrischen Ausgang und nur eine Masse. Eine Koaxialleitung schirmt optimal bei einem Innenleiter. Eine Störstrahlung induziert einen Strom in den Mantel und in den Innenleiter. Beide Ströme heben sich auf. Hätten wir eine extra Signalmasse am Sensor so könnten wir das nutzen. Eine symmetrische Leitung hat zwei Signale. Beide Leiter sind verdrillt und gehen von einem symmetrischen Ausgang auf einen symmetrischen Eingang. Es fehlt der symmetrische Ausgang am Sensor. Im vorliegenden Fall sollte man den Schirm des Verbindungskabels auf die Signalmasse der Eingangsstufe legen. Das Ende beim Sensor bleibt offen. Zum Einsatz kommt ein geschirmtes LappKabel mit drei Adern (3 x 0.25mm²). Eine spezielle Verseilung ist nicht gegeben. Also +UB, Masse und Signal werden auf die Adern verteilt, mehr geht nicht. Ich weiss immer noch nicht wo der Sensor montiert ist. Wie/Wo wird die Unwucht aufgenommen? Auf der Welle? Ein Foto wäre hilfreich. mfg klaus
Dergute W. schrieb: > Also solltest du auch das angepappte .png nicht weiter beachten ;-) Deine Vorschläge widersprechen eigentlich der Theorie. Du verwendest den Schirm für das Massepotential der Stromversorgung des Sensors. Jedoch bin ich auch genügend Praktiker und weiss das bei Störstrahlungen einiges möglich ist. Du hast aber streng genommen in beiden Fällen eine Masseschleife. Mein Vorschlag alle drei Varianten testen. mfg klaus
Jetzt noch etwas zu diesen Fragen/Antworten. Reginald L. schrieb: > Was meinst du mit niederfrequent? Ich habe es nicht gemessen, aber, wenn > ich mein Oszi auf 1s/Div stelle, scheint(!) es so, als ob da noch eine > Schwingung mit 0.5Hz oder so drauf ist. Ich kann mich aber auch > täuschen, vllt sieht es auch nur so aus. > Beim Rauschen ist nicht nur eine Frequenz zu sehen sondern quasi ein Wellensalat. >> Das heisst, der Frequenzumrichter liefert keine Leistung? > Genau, wenn der FU keine Leistung liefert, also kein Startsignal > bekommt, ist alles i.O.. Ich kann mit ihm kommunizieren, stört auch > nicht. > Wenn der FU die Störquelle wäre, dann stört er bei Leistung am meisten. > Klaus R. schrieb: >> Was ist das für ein Motor? Bürstenlos? > Ja. Ein alter Hitler-Elektromotor, genau Daten gibts zu dem nicht mehr, > habe den Hersteller kontaktiert. Die konnten mich an einen älteren > Mitarbeiter weiterleiten der die Dinger noch kannte, aber leider auch > keine näheren Daten zu ihm hatte. Letztendlich habe ich nur das > Typenschild. Die Adern sind alle schwarz. Nach der Regel sollten es drei Phasen sein. Also ein Drehstrommotor. Der wäre jedenfalls bürstenlos. Eine potentielle Störquelle weniger. > Der FU sollte einen eingebauten Netzfilter besitzen. Die Leitungen zum > Motor sind etwa 20cm lang aber ungeschirmt. Geschirmte Leitungen hierfür > sind aber schon bestellt und werden angebaut. > Wäre sinnvoll. Wenn der Motor ein Drehstrommotor ist, dann wird er selber nicht der Grund für die Störungen sein. Aber der Frequenzumrichter erzeugt sicher keinen sauberen Sinus. Das geschirmte Netzkabel könnte da was bewirken. > Klaus R. schrieb: >> Welchen Oszi hast Du? Ich sehe nur picotech. > Das ist ein PicoScope 3203D. > https://www.picotech.com/oscilloscope/3000/picosco... > Muss ich mir noch ansehen. > Klaus R. schrieb: >> Es müssen Masseschleifen vermieden werden. Die wirken wie eine Antenne. > OK, also sollte ich mich zumindest etwas in das Thema hier reinlesen, > oder? > https://de.wikipedia.org/wiki/Erdschleife Oder Brummschleife. > > Klaus R. schrieb: >> Und denk mal an die RAW-Daten, wenn möglich als WAV, CSV müsste ich mir >> erst einmal anschauen. > Die CSV kann man ganz Easy zb per Excel importieren. Ich kann dir das > auch alles vorbereiten, aber kenne mich mit dem WAV-Format nicht > wirklich aus. Ich schau mir das in LTSpice mal an, wie ich da was > importiert bekomme. > Schick einfach mal vorbei. > Lurchi schrieb: >> Die Störquellen sollte man schon verstehen / eingrenzen. Ein >> wesentlicher Test dazu wäre es den Sensor durch einen Dummy (z.B. 33 K >> widerstand) zu ersetzen und so nur die elektrischen Störungen zu messen. Der Abschluss mit 33 K ist realer, der Kurzschluss verdeckt Eingangsprobleme. Beide Methoden sind üblich. > Klaus R. schrieb: >> War das so >> gewollt? > Den Filter habe ich mit dem FilterWizard designed. Der Hochpass sollte > eigentlich nur den DC-Anteil filtern. Aber, wenn ich das jetzt richtig > verstanden habe, falls, aus welchen Gründen auch immer, eine Schwingung > mit 1Hz vorhanden ist, wird diese dann gar nicht mehr gefiltert. Also > eigentlich Quatsch was ich da zusammengeschustert habe. Das so eine > ungewollte Schwingung vorhanden ist, kann sogar sein, wie ich bereits > weiter oben geschrieben hatte. > Der Tiefpass passt eigentlich. Ausser ich bekomme es gebacken, diese > 50Hz-Störung rauszubekommen. Um die 50 Hz - Störung zu mindern ist die Flanke mit 32 dB/Oktave schon notwendig. Die 50 Hz werden mit 17,8 dB gedämpft. Das entspricht dem 7,8 fachen. Allerdings liegt dann die obere Grenzfrequenz bei ca. 32,8 Hz. > Wäre es etwa sinnvoller symmetrische Flanken zu erreichen? > Du sprachst mal davon, dass Du eine Störung mit 0,5 Hz beobachtest hättest. Wenn die Störungen an sich nicht gedämpft werden könne, würde ich auch den unteren Bereich steiler auslegen. Aber Du solltest Dich erst einmal um die Störungsquellen vorrangig kümmern. Mach mal den Test bezüglich des Einganges, Abschluss ohne Sensor mit 33 K und dann noch Kurzschluss. Überprüfe den Anschluss des Sensors gemäss der gemachten Vorschläge. Wenn Du so weit bist, dann müsste man wissen woher die Störstrahlung kommt. > Klaus R. schrieb: >> Ich habe mir mal das Datenblatt angeschaut. Der ADC ist wirklich gut, >> für Deine Zwecke optimal. Mittels oversampling (bis zu 64 fach) kannst >> Du Dein Signal sauber darstellen. Als Bandpass genügt der einfachere mit >> 16 dB/Oktave. > Wenn ich das richtig verstehe (mein Oszi beherrscht diese Technik auch), > werden bspws. 5 Samples (mit Gerät-Auflösung) hergenommen und der > Mittelwert daraus gebildet, unabhängig davon, welche Auflösung das Gerät > beherrscht. Also eine rein digitale Technik. Dann gibt es ja noch die > ConversionTime bei einem ADC, läuft das im Endeffekt auf das selbe > hinaus? Die ConversionTime ist nur die Zeit des ADC die er zur Erzeugung des digitalen Wertes bekommt. Wenn er länger konvertieren darf, dann ist das Ergebnis genauer, wohlgemerkt, das einzelne Ergebnis. Beim oversampling werden bei diesem ADC bis zu 64 Messwerte gesammelt und zu einem Ergebniswert umgerechnet. Da Dein Nutzsignal konstant ist und Störungen in der Regel nicht, kann das Nutzsignal herausgerechnet werden. mfg klaus
@REGGIE: Bitte poste mal die Rohdaten des Picoscopes (gerne als ascii.txt und zip) wenn die Kiste am laufen ist. (Abtastrate wäre dann auch nett;) )Sowas wie Reginald L. schrieb: > Im Anhang befindet sich das Oszillogram. AB01.jpg
Moin, Klaus R. schrieb: > Deine Vorschläge widersprechen eigentlich der Theorie. ... > Du hast aber streng genommen in beiden Fällen eine Masseschleife. Aehm - welcher Theorie? Und wo hab' ich eine Masseschleife? Das ist eigentlich ein ganz alter Hut, was ich da vorschlag'. Sowas in der Art hat z.B. Pioneer schon vor >30 Jahren bei der Verbindung von dicken Autoendstufen ans Autoradio uber eine lange, vieladrige Strippe so gemacht. Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Nein, brauchen wir natuerlich nicht. Wir koennen auch alles so lassen, > wie's ist. Dergute W. schrieb: > Deshalb hattest du auch meine Frage in einem deiner anderen > Threads von vor 9 Tagen, also am 15.5. um 19:18 nach genauer > Leitungsfuehrung, Masse, etc. geflissentlich ignoriert. Das kann schon sein, allerdings wohl aus dem einfachen Grund, dass ich es entweder überlesen oder deine Anforderung falsch interpretiert habe. Wie ich den Posts hier entnehme wäre die Umverkabelung wohl auf jeden Fall den Versuch wert. Ich habe auch noch 4x0.25mm² vom gleichen Leitungstyp. Koaxialkabel hätte ich auch da, diese könnte ich zusätzlich nur für das Signal nutzen. Ich werde beides mal ausprobieren bei nächster Gelegenheit. Klaus R. schrieb: > Ich weiss immer noch nicht wo der Sensor montiert ist. Wie/Wo wird die > Unwucht aufgenommen? Auf der Welle? Ein Foto wäre hilfreich. Werde ich auch bei nächster Gelegenheit anhängen. Klaus R. schrieb: > Mein Vorschlag alle drei Varianten testen. Werde ich auf jeden Fall machen. Klaus R. schrieb: > Beim Rauschen ist nicht nur eine Frequenz zu sehen sondern quasi ein > Wellensalat. Aber Rauschen ist doch eher höherfrequent? Oder kann das auch schon in meinen Nutzfrequenzen auftauchen? Klaus R. schrieb: > Schick einfach mal vorbei. Bei nächster Gelegenheit. Klaus R. schrieb: >>> Die Störquellen sollte man schon verstehen / eingrenzen. Ein >>> wesentlicher Test dazu wäre es den Sensor durch einen Dummy (z.B. 33 K >>> widerstand) zu ersetzen und so nur die elektrischen Störungen zu messen. Also die Störquelle ist ja mit Sicherheit der FU. Oder meinst du damit, wo die Störungen des FUs genau einkoppeln? Henrik V. schrieb: > Bitte poste mal die Rohdaten des Picoscopes (gerne als ascii.txt und > zip) > wenn die Kiste am laufen ist. (Abtastrate wäre dann auch nett;) )Sowas > wie Direkte Rohdaten aus der Leitung, oder? Mit welcher Abtastrate wäre es denn Empfehlenswert, so die grobe Richtung? Etwa so wie ich später auch bei den Prüfläufen abtasten werde?
Reginald Leonczuk schrieb: > > Klaus R. schrieb: >> Ich weiss immer noch nicht wo der Sensor montiert ist. Wie/Wo wird die >> Unwucht aufgenommen? Auf der Welle? Ein Foto wäre hilfreich. > Werde ich auch bei nächster Gelegenheit anhängen. Wäre wichtig. Im Umfeld stimmt nämlich irgendetwas nicht. > Klaus R. schrieb: >> Beim Rauschen ist nicht nur eine Frequenz zu sehen sondern quasi ein >> Wellensalat. > Aber Rauschen ist doch eher höherfrequent? Es gibt verschiedene Arten des Rauschens. Das klassische Rauschen ist breitbandig. > Oder kann das auch schon in > meinen Nutzfrequenzen auftauchen? > Ja, sogar noch wesentlich tiefer. Deswegen ein Bandpass. Er schneidet auch das untere Spektrum ab. > Klaus R., es war wohl Lurchi, schrieb: >>>> Die Störquellen sollte man schon verstehen / eingrenzen. Ein >>>> wesentlicher Test dazu wäre es den Sensor durch einen Dummy (z.B. 33 K >>>> widerstand) zu ersetzen und so nur die elektrischen Störungen zu messen. > Also die Störquelle ist ja mit Sicherheit der FU. Oder meinst du damit, > wo die Störungen des FUs genau einkoppeln? Der FU sollte selber abgeschirmt sein und nicht sonderlich stören. Aber der modifizierte Drehstrom wird nicht so sauber sein. Hat der FU eine Typbezeichnung mit der man im Internet was findet? > > Henrik V. schrieb: >> Bitte poste mal die Rohdaten des Picoscopes (gerne als ascii.txt und >> zip) >> wenn die Kiste am laufen ist. (Abtastrate wäre dann auch nett;) )Sowas >> wie > Direkte Rohdaten aus der Leitung, oder? Mit welcher Abtastrate wäre es > denn Empfehlenswert, so die grobe Richtung? Etwa so wie ich später auch > bei den Prüfläufen abtasten werde? Ja, direkte Rohdaten aus der Leitung. Es wäre gut wenn man die Störungen unterhalb der Grenzfrequenz des Bandpasses noch analysieren könnte, so ab 1 Hz denke ich. Nachoben genügen bestimmt 500 Hz, eher weniger, da der Bandpass dort auch bei 16 dB/Oktave schon stark dämpft. mfg klaus
:
Bearbeitet durch User
Klaus R. schrieb: > Wäre wichtig. Im Umfeld stimmt nämlich irgendetwas nicht. Ja, der Fu stimmt nicht ;) Ich bin ja gerade nicht in der Werkstatt, aber ich habe mal ein Bild ("tmp1.jpg") bearbeitet, dass ich hier auf dem Rechner habe. Der Motor ist wie auf Bild "tmp2.jpg" angebaut. Die Leitungen der Sensoren laufen also auf der gegenüberliegenden Seite des FUs. EDIT: Auf den Bildern schaut es so aus, dass die Leitungen auf der FU-Seite vorbeigehen. Dem ist NICHT so. Die Leitungen verlaufen auf der gegenüberliegenden Seite. Klaus R. schrieb: > Hat der FU eine > Typbezeichnung mit der man im Internet was findet? Na klar, das ist ein Siemens Sinamics G110, und zwar ganz genau dieser hier: https://mall.industry.siemens.com/mall/de/pl/Catalog/Product/6SL3211-0AB15-5BA1 Pulsfrequenz steht, wie schon erwähnt, auf 16kHz. Da zum Motor keine genauen Daten mehr vorhanden sind, habe ich nur die nötigsten Angaben zur Inbetriebnahme eingegeben, den Rest sollte sich der FU laut Bedienungsanleitung selber zusammenreimen. Klaus R. schrieb: > Ja, direkte Rohdaten aus der Leitung. > Es wäre gut wenn man die Störungen unterhalb der Grenzfrequenz des > Bandpasses noch analysieren könnte, so ab 1 Hz denke ich. Nachoben > genügen bestimmt 500 Hz, eher weniger, da der Bandpass dort auch bei 16 > dB/Oktave schon stark dämpft. Dann wähle ich mal 100kS/s als Abtastrate, höher werde ich nicht gehen. 10kS/s wären das Minimum.
:
Bearbeitet durch User
Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Wäre wichtig. Im Umfeld stimmt nämlich irgendetwas nicht. > Ja, der Fu stimmt nicht ;) > > Ich bin ja gerade nicht in der Werkstatt, aber ich habe mal ein Bild > ("tmp1.jpg") bearbeitet, dass ich hier auf dem Rechner habe. Der Motor > ist wie auf Bild "tmp2.jpg" angebaut. Die Leitungen der Sensoren laufen > also auf der gegenüberliegenden Seite des FUs. > EDIT: Auf den Bildern schaut es so aus, dass die Leitungen auf der > FU-Seite vorbeigehen. Dem ist NICHT so. Die Leitungen verlaufen auf der > gegenüberliegenden Seite. Die Leitungen hast Du doch sicher eng an Stahlprofilen verlegt und dort fixiert (Klettband, Klebeband, ...), immer gegenüberliegend zur vermutlichen Störungsquelle. Im zweiten Bild sieht man anscheinend die beiden Anschlussleitungen. Das hast Du sie aber etwas anders verlegt. Der FU liegt hinten an der Wand. Der Motor wird wie im Bild 2 wohl vor der Halterung platziert. Die obige Kurbelwelle und der Motor wird wohl mit einem Riemen verbunden werden. Man sieht das die Halterung auf T-Trägern montiert ist. Die beste, gegebene Abschirmung befindet sich beim vorderen T-Träger auf der Innenseite des T-Trägers, ganz oben in der Ecke. Es ist etwas ungünstig das der Strom zum Motor unten durch, quer unter die Messanschlüsse verlegt wird. Könnte man nicht Motor und FU zusammen auf einer Seite platzieren und auf die andere Seite die Messleitungen? Dann könnte die Stromzufuhr zum Motor vermutlich auch noch verkürzt werden. Allerdings ist eine Kreuzung von 90° optimal für eine Nichtbeeinflussung. Eine parallele Führung wäre wie ein Trafo, also der schlimmste Fall. > > Klaus R. schrieb: >> Hat der FU eine >> Typbezeichnung mit der man im Internet was findet? > Na klar, das ist ein Siemens Sinamics G110, und zwar ganz genau dieser > hier: > https://mall.industry.siemens.com/mall/de/pl/Catal... Siemens hat mit den besten Ruf in der Branche. Der FU wird mit einer Phase gespeist und liefert 3-phasigen Drehstrom. Die auftretenden Störungen liegen ganz sicher in der Norm. Eine richtige Dreckschleuder ist das sicherlich nicht. > Pulsfrequenz steht, wie schon erwähnt, auf 16kHz. Im Datenblatt steht etwas von 8 kHz Pulsfrequenz. Ob wir 16 kHz oder 8 kHz haben dürfte für Dein Problem unerheblich sein. > Da zum Motor keine > genauen Daten mehr vorhanden sind, Wie ich schon vermutet hatte, die drei schwarzen Adern sind R-S-T, die drei Phasen für den Drehstrom. Keine Bürsten, keine Funken, also auch problemlos. Mir fehlt beim Motoranschluss der Null-Leiter. Dies ist aber vermutlich hier auch nicht erforderlich. Der Drehstrom wird ja Offshore erzeugt. Was ich nicht sehe ist die Erdung des Versuchsaufbau. Auch wenn der Drehstrom abgekoppelt vom Versorgungsnetz erzeugt wird, so muss ein solcher Aufbau geerdet sein. Würde sie fehlen, so könnte dies schon der Knackpunkt sein. Dein PicoScope wird über USB oder Steckernetzteil versorgt. Besteht da einen Verbindung zu Erde des Hausnetzes? Ich hoffe mal, nein. Erde kommt auch nicht über den USB-Anschluss herein? Die Spannungsversorgung für die Elektronik ist vermutlich auch nicht geerdet. Dann wäre der ganze Versuchsaufbau erdfrei. Das ist eigentlich gut. Unerwünschte Brummschleifen werden so vermieden. Jedoch sollte die komplette Schaltung an passender Stelle geerdet werden. Bei HiFi-Anlagen gibt es da eine zentrale Masse. Dieser Punkt könnte bei der Eingangsstufe liegen. Wäre zu testen. Bevor man die Erde per Draht direkt verbindet, sollte man es mit einem Kondensator nachstehender Art testen. http://www.reichelt.de/Funkentstoerkondensatoren/MP3-X2-220N/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=3157&ARTICLE=32020&OFFSET=500&; Ich würde da mal einen eurer Elektriker fragen. Die sollten sich da auskennen. > > Klaus R. schrieb: >> Ja, direkte Rohdaten aus der Leitung. >> Es wäre gut wenn man die Störungen unterhalb der Grenzfrequenz des >> Bandpasses noch analysieren könnte, so ab 1 Hz denke ich. Nachoben >> genügen bestimmt 500 Hz, eher weniger, da der Bandpass dort auch bei 16 >> dB/Oktave schon stark dämpft. > Dann wähle ich mal 100kS/s als Abtastrate, höher werde ich nicht gehen. > 10kS/s wären das Minimum. Mach mal. Wir (ich bin ja nicht allein hier im Forum) werden sehen und berichten. mfg klaus
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
20160218_221059.jpg
220 KB
Klaus R. schrieb: > Die Leitungen hast Du doch sicher eng an Stahlprofilen verlegt und dort > fixiert (Klettband, Klebeband, ...), immer gegenüberliegend zur > vermutlichen Störungsquelle. Im zweiten Bild sieht man anscheinend die > beiden Anschlussleitungen. Das hast Du sie aber etwas anders verlegt. Das ist ein älteres Bild, die Leitungen sind momentan direkt an den Stahlelementen mit Kabelbindern befestigt. So wie auf dem 1. Bild zu sehen. Klaus R. schrieb: > Der FU liegt hinten an der Wand. Der Motor wird wie im Bild 2 wohl vor > der Halterung platziert. Genau, aber auf der anderen Seite, also wie auf Bild 1. Motor und FU kann man sich so als eine Einheit vorstellen. Klaus R. schrieb: > Es ist etwas ungünstig das der Strom zum Motor unten durch, quer unter > die Messanschlüsse verlegt wird. Könnte man nicht Motor und FU zusammen > auf einer Seite platzieren und auf die andere Seite die Messleitungen? > Dann könnte die Stromzufuhr zum Motor vermutlich auch noch verkürzt > werden. Habe nochmal ein anderes Bild hochgestellt, vllt kannst du dir das dann besser vorstellen. Also Motor + FU auf der einen Seite. Sensorleitungen auf der anderen Seite. Klaus R. schrieb: > Allerdings ist eine Kreuzung von 90° optimal für eine > Nichtbeeinflussung. Eine parallele Führung wäre wie ein Trafo, also der > schlimmste Fall. Ja, davon habe ich schon gelesen. Die 3-Phasen-Leitung ist wie gesagt extrem kurz. 20cm wenns hochkommt. Klaus R. schrieb: > Im Datenblatt steht etwas von 8 kHz Pulsfrequenz. Ob wir 16 kHz oder 8 > kHz haben dürfte für Dein Problem unerheblich sein. Ich kann die Pulsfrequenz von 2-16kHz in 2kHz-Schritten programmieren, die kann ich mit meinem Programm ganz einfach und schnell umstellen, auch während des Motorlaufs. Ich möchte ihn mit 16kHz betreiben, weil die Frequenzen nicht mehr so störend sind. Also fürs menschliche Gehör zumindest ;) Klaus R. schrieb: > Wie ich schon vermutet hatte, die drei schwarzen Adern sind R-S-T, die > drei Phasen für den Drehstrom. Keine Bürsten, keine Funken, also auch > problemlos. Ja, soweit stecke ich in der Elektrotechnik auch drin ;) Habe früher Modellbau betrieben. Klaus R. schrieb: > Mir fehlt beim Motoranschluss der Null-Leiter. Dies ist aber vermutlich > hier auch nicht erforderlich. Der Drehstrom wird ja Offshore erzeugt. Laut Siemens ist der notwendig und es ist auch einer angeschlossen. Allerdings nur eine ziemlich dünne Ader. Habe ich natürlich mit angeschlossen, da der Motor ja nicht der Jüngste ist. Klaus R. schrieb: > Was ich nicht sehe ist die Erdung des Versuchsaufbau. Auch wenn der > Drehstrom abgekoppelt vom Versorgungsnetz erzeugt wird, so muss ein > solcher Aufbau geerdet sein. Würde sie fehlen, so könnte dies schon der > Knackpunkt sein. Ok noch ein Knackpunkt, freut mich zu hören. Meinst du mit dem Versuchsaufbau die Maschine als solches oder den Messaufbau? Motor ist geerdet aber wie gesagt, mit einer ganz dünnen Ader. Der Motor ist allerdings von der Maschine über Dämpfungselemente entkoppelt. Also Maschine ist nicht geerdet. Klaus R. schrieb: > Dein PicoScope wird über USB oder Steckernetzteil versorgt. Besteht da > einen Verbindung zu Erde des Hausnetzes? Ich hoffe mal, nein. Erde kommt > auch nicht über den USB-Anschluss herein? Die Spannungsversorgung für > die Elektronik ist vermutlich auch nicht geerdet. Dann wäre der ganze > Versuchsaufbau erdfrei. Der Picoscope wird nur über USB3.0 versorgt, also nehme ich stark an, keine Erde. Mein Messaufbau wird über ein Labornetzgerät versorgt, die Erdung habe ich nicht angeschlossen. Es befindet sich weiterhin noch ein Meanwell Netzteil für die µC an Bord. 5V, ob da Masse an der Erdung hängt? Klaus R. schrieb: > Das ist eigentlich gut. Unerwünschte Brummschleifen werden so vermieden. Aber davon rühren doch die Störungen nicht? Wie gesagt, ohne Motorlauf passt alles. oder verstärkt sich das dann irgendwie so extremst? Klaus R. schrieb: > Jedoch sollte die komplette Schaltung an passender Stelle geerdet > werden. Bei HiFi-Anlagen gibt es da eine zentrale Masse. Dieser Punkt > könnte bei der Eingangsstufe liegen. Wäre zu testen. Bevor man die Erde > per Draht direkt verbindet, sollte man es mit einem Kondensator > nachstehender Art testen. Also einen Funkentstörkondensator testen, in Reihe? Ich hätte noch welche da die in Bohrmaschinen und Ähnlichem verwendet werden, gehen die zum Testen? Klaus R. schrieb: > Ich würde da mal einen eurer Elektriker fragen. Die sollten sich da > auskennen. Haha, ich bin hier der Eklektriker ;) Das mache ich alles alleine in meiner Werkstatt, wenn ich jemanden hätte würde ich euch doch nicht mit meinen Fragen löchern ;) Ich habe schon versucht mit Studenten an der HS zu reden. Aber die sind mir da keine große Hilfe. Zumindest habe ich bisher noch keinen gefunden der mit Herzblut bei der Sache ist. Klaus R. schrieb: > Mach mal. Wir (ich bin ja nicht allein hier im Forum) werden sehen und > berichten. Ja wie gesagt, das zieht sich jetzt erstmal wegen Klausuren. Ich bin dir und den anderen Helfern unendlich dankbar, dass ihr euch meiner annimmt! Ich notiere mir die wichtigsten Punkte separat, um später nicht nochmal den Thread nach der Reihenfolge zu durchforsten. Nochmals vielen lieben Dank!
Reginald L. schrieb: > Habe nochmal ein anderes Bild hochgestellt, vllt kannst du dir das dann > besser vorstellen. Also Motor + FU auf der einen Seite. Sensorleitungen > auf der anderen Seite. > Das Bild ist etwas unübersichtlich. Aber Du bestätigst ja meinen Vorschlag. > Klaus R. schrieb: >> Mir fehlt beim Motoranschluss der Null-Leiter. Dies ist aber vermutlich >> hier auch nicht erforderlich. Der Drehstrom wird ja Offshore erzeugt. > Laut Siemens ist der notwendig und es ist auch einer angeschlossen. > Allerdings nur eine ziemlich dünne Ader. Habe ich natürlich mit > angeschlossen, Der Null-Leiter dürfte aber nur drehstrom-seitig angeschlossen sein. Über ihn fliessen in der Regel nur Ausgleichsströme wenn die drei Phasen nicht ganz symmetrisch sind. > da der Motor ja nicht der Jüngste ist. Das ist unerheblich. Diese Motoren sind robust. > > Klaus R. schrieb: >> Was ich nicht sehe ist die Erdung des Versuchsaufbau. Auch wenn der >> Drehstrom abgekoppelt vom Versorgungsnetz erzeugt wird, so muss ein >> solcher Aufbau geerdet sein. Würde sie fehlen, so könnte dies schon der >> Knackpunkt sein. > Ok noch ein Knackpunkt, freut mich zu hören. Meinst du mit dem > Versuchsaufbau die Maschine als solches oder den Messaufbau? Ich meine alles was an Gestänge, Träger usw. zu sehen ist, das sollte geerdet sein. Die Stromversorgung deiner Elektronik erfolgt ja ebenfalls aus einem geerdeten Netz. Die Stromversorgung ist zwar galvanisch durch Trafos getrennt, deshalb sollte der spezielle Funkentstörkondensator X2 zwischen Erde und zentraler Masse der Elektronik verwendet werden. Es geht ja um Wechselströme. > Motor ist geerdet aber wie gesagt, mit einer ganz dünnen Ader. Du meinst den Null-Leiter? Ich habe mir mal den "getting started guide" des FU angeschaut. Der FU wird über L1, L2/N und PE angeschlossen. Der Motor hat die Klemmen U, V, W und eine PE-Klemme. Ich nehme mal stark an, die PE-Klemme für den Motor ist nur für die Erdung des Motorgehäuses gedacht und nicht für den Ausgleich eines unsymmetrischen Drehfeldes. Beide PE-Klemmen müssten meiner Ansicht nach verbunden sein. Das müsstest Du aber mit einem Durchgangsprüfer, Widerstandsmesser testen können. > Der Motor > ist allerdings von der Maschine über Dämpfungselemente entkoppelt. Also > Maschine ist nicht geerdet. > Wirklich? Ich denke doch, über PE. Aber bitte mal prüfen damit man Klarheit hat. > Klaus R. schrieb: >> Dein PicoScope wird über USB oder Steckernetzteil versorgt. Besteht da >> einen Verbindung zu Erde des Hausnetzes? Ich hoffe mal, nein. Erde kommt >> auch nicht über den USB-Anschluss herein? Die Spannungsversorgung für >> die Elektronik ist vermutlich auch nicht geerdet. Dann wäre der ganze >> Versuchsaufbau erdfrei. > Der Picoscope wird nur über USB3.0 versorgt, also nehme ich stark an, > keine Erde. Ein Laptop ist zumindest nicht geerdet. Ein Desktop der Regel schon. > Mein Messaufbau wird über ein Labornetzgerät versorgt, die > Erdung habe ich nicht angeschlossen. Es befindet sich weiterhin noch ein > Meanwell Netzteil für die µC an Bord. 5V, ob da Masse an der Erdung > hängt? Ich habe nachgeschaut, zumindest meine Meanwell Netzteile sind sekundärseitig mit -V (Masse) mittels Kondensator gegen Erde gekoppelt > > Klaus R. schrieb: >> Das ist eigentlich gut. Unerwünschte Brummschleifen werden so vermieden. > Aber davon rühren doch die Störungen nicht? Wie gesagt, ohne Motorlauf > passt alles. oder verstärkt sich das dann irgendwie so extremst? > Die Trennungen sind erst einmal gut, weil wir dann gezielt, kontrolliert erden können. > Klaus R. schrieb: >> Jedoch sollte die komplette Schaltung an passender Stelle geerdet >> werden. Eben deswegen. >> Bei HiFi-Anlagen gibt es da eine zentrale Masse. Dieser Punkt >> könnte bei der Eingangsstufe liegen. Wäre zu testen. Bevor man die Erde >> per Draht direkt verbindet, sollte man es mit einem Kondensator >> nachstehender Art testen. > Also einen Funkentstörkondensator testen, in Reihe? Ich hätte noch > welche da die in Bohrmaschinen und Ähnlichem verwendet werden, gehen die > zum Testen? Ich denke schon. Es sollte irgendwo als Bezeichnung X2, X3, Y2, ... darauf stehen. Siehe Wicki. https://de.wikipedia.org/wiki/Entst%C3%B6rkondensator Erster Vorschlag: Labornetzgeräte, Laptop oder Desktop mit Oszi über USB sollten über eine Phase mit Netzspannung versorgt werden. Am besten alle Stecker in eine Steckerleiste. Es gibt ja auch welche die auch Netzstörungen per Filter unterdrücken. Diese Steckerleiste sollte nicht an der Phase des FU angeschlossen werden. So erschweren wir die Einstrahlung über die Stromversorgung. Die Erde der Steckerleiste sollte auch für die Erdung der Elektronik genutzt werden. Das Erden der Auswuchteinrichtung könnte ggf. auch über die Steckerleiste erfolgen. Das Motorgehäuse ist ja vielleicht schon geerdet, wenn nicht dann separat beim FU. > Klaus R. schrieb: >> Mach mal. Wir (ich bin ja nicht allein hier im Forum) werden sehen und >> berichten. > Ja wie gesagt, das zieht sich jetzt erstmal wegen Klausuren. Du hast ja jetzt einige Ansätze um methodisch vorgehen zu können. Wenn möglich, schick noch die RAW-Messwerte mal zwischendurch vorbei. mfg klaus
Das Meanwell Netzteil klingt nach Schaltnetzteil. Die Chancen sind auch relativ hoch, dass da die negative Seite an PE ist. So viel Leistung sollte der µC nicht brauchen. Da sollte es eigentlich auch ein altes klassisches Steckerdnetzteil tun, ggf. mit extra 7805 dahinter um auf stabile 5 V zu kommen. Der Low drop Regler auf der Sensorplatine wird nicht viel Ausrichten gegen HF Störungen (100 kHz Bereich) von der 5 V quellen. Nur der Kondensator davor hilft etwas, koppelt die Störungen dann aber mit in die Masse. Genau deshalb sollte in der 5 V Leitung irgendwas Richtung Induktivität / Widerstand sein, damit die Störspannung da abfallen kann und nicht so viel Strom zurück über die Masseleitung geht. Für den Umrichter gibt es ggf. die Möglichkeit auch da noch Filter am Umrichter zu haben bevor es auf den Motor geht. Der Sinn solcher Filter ist sonst eher die Vermeidung von Spannungsspitzen, die ggf. einen Motor schädigen könnten. Bei der eher kleinen Leistung sollte ein Filter auch noch erschwinglich sein. Der Motor gibt auch nicht nur elektrische und magnetische Störungen ab, sondern wirkt vermutlich auch als Schallquelle: über magnetische Kräfte und Magnetostriktion wird er auch Schall im 8 kHz / 16 kHz Bereich sowie bei der Frequenz des Drehstromes (etwa 10-100 Hz) abgeben. Den Motor sollte man wenn es geht gedämpft befestigen. Einige der Störungen können also auch einfach akustisch bei den Sensoren ankommen. Der Antrieb könnte ggf. über einen nicht perfekten Riemen auch einiges an Vibrationen und damit scheinbare Unwucht erzeugen. Das sollte aber der Maschinenbau Teil der Aufgabe sein. Auf alle Fälle sollte der Riemen etwas Übersetzung geben um die Störungen von der Frequenz auseinander halten zu können. Angesichts der vielen zu erwartenden mechanischen Störungen würde ich mir um die Sensoren und die ADCs keine Sorgen machen. Die sind zwar nicht besonders gut, aber eher nicht das begrenzende Element. Der Aufbau sollte auch ausreichen, um zu sehen wann zu viel Dreck in den Kugellagern ist.
Lurchi schrieb: > Der Motor gibt auch nicht nur elektrische und magnetische Störungen ab, > sondern wirkt vermutlich auch als Schallquelle: über magnetische Kräfte > und Magnetostriktion wird er auch Schall im 8 kHz / 16 kHz Bereich sowie > bei der Frequenz des Drehstromes (etwa 10-100 Hz) abgeben. Das könnte man ja nach dem Ausschalten im Nachlauf testen. Sollte man jedenfalls testen. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Das ist unerheblich. Diese Motoren sind robust. Das beweist vermutlich sein Alter :> Klaus R. schrieb: > Ich meine alles was an Gestänge, Träger usw. zu sehen ist, das sollte > geerdet sein. Die Stromversorgung deiner Elektronik erfolgt ja ebenfalls > aus einem geerdeten Netz. Die Stromversorgung ist zwar galvanisch durch > Trafos getrennt, deshalb sollte der spezielle Funkentstörkondensator X2 > zwischen Erde und zentraler Masse der Elektronik verwendet werden. Es > geht ja um Wechselströme. OK, aber was hat denn die Maschine, bzw der Stahl davon, mit den Störungen zu tun? Weder der Motor noch die Sensoren sind irgendwie mit der Masse der Maschine verbunden. Klaus R. schrieb: > Du meinst den Null-Leiter? > > Ich habe mir mal den "getting started guide" des FU angeschaut. Der FU > wird über L1, L2/N und PE angeschlossen. Der Motor hat die Klemmen U, V, > W und eine PE-Klemme. > > Ich nehme mal stark an, die PE-Klemme für den Motor ist nur für die > Erdung des Motorgehäuses gedacht und nicht für den Ausgleich eines > unsymmetrischen Drehfeldes. > > Beide PE-Klemmen müssten meiner Ansicht nach verbunden sein. Das > müsstest Du aber mit einem Durchgangsprüfer, Widerstandsmesser testen > können. Ich habe alles so verkabelt wie von Siemens vorgegeben. So wie du es auch hier beschreibst. Klaus R. schrieb: > Wirklich? Ich denke doch, über PE. Aber bitte mal prüfen damit man > Klarheit hat. Nein, der Motor hat keinerlei elektrische Verbindung, auch nicht über das Gehäuse, zur Maschine.
:
Bearbeitet durch User
Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Ich meine alles was an Gestänge, Träger usw. zu sehen ist, das sollte >> geerdet sein. Die Stromversorgung deiner Elektronik erfolgt ja ebenfalls >> aus einem geerdeten Netz. Die Stromversorgung ist zwar galvanisch durch >> Trafos getrennt, deshalb sollte der spezielle Funkentstörkondensator X2 >> zwischen Erde und zentraler Masse der Elektronik verwendet werden. Es >> geht ja um Wechselströme. > OK, aber was hat denn die Maschine, bzw der Stahl davon, mit den > Störungen zu tun? Weder der Motor noch die Sensoren sind irgendwie mit > der Masse der Maschine verbunden. > Lurchi schrieb: > Der Motor gibt auch nicht nur elektrische und magnetische Störungen ab, Lurchi hat ganz recht. Nimm mal ein ganz einfaches kleines Radio mit Langwelle und Mittelwelle. Damit kannst Du die aufkommenden Störstrahlungen hörbar machen. Erden hilft da weiter. > Klaus R. schrieb: >> Du meinst den Null-Leiter? >> >> Ich habe mir mal den "getting started guide" des FU angeschaut. Der FU >> wird über L1, L2/N und PE angeschlossen. Der Motor hat die Klemmen U, V, >> W und eine PE-Klemme. >> >> Ich nehme mal stark an, die PE-Klemme für den Motor ist nur für die >> Erdung des Motorgehäuses gedacht und nicht für den Ausgleich eines >> unsymmetrischen Drehfeldes. >> >> Beide PE-Klemmen müssten meiner Ansicht nach verbunden sein. Das >> müsstest Du aber mit einem Durchgangsprüfer, Widerstandsmesser testen >> können. > Ich habe alles so verkabelt wie von Siemens vorgegeben. So wie du es > auch hier beschreibst. > > Klaus R. schrieb: >> Wirklich? Ich denke doch, über PE. Aber bitte mal prüfen damit man >> Klarheit hat. > Nein, der Motor hat keinerlei elektrische Verbindung, auch nicht über > das Gehäuse, zur Maschine. Ok. Dann haben wir zwischen Motor und FU U, V, W wirklich einen Null-Leiter der Unsymmetrien des Drehfeldes abführen soll. Demnach muss das Motorgehäuse extra geerdet werden. Da dieses neben der Stromzuführung unser Hauptstrahler sein sollte, würde ich die Erde (PE) von der Stromzufuhr des FU als erstes testen. mfg klaus
:
Bearbeitet durch User
Ah leck mich doch am arsch. µC.net hat meinen ganzen beitrag hier unten gelöscht.
Ich kann für die Messung mal nur das Oszi eingesteckt lassen, den FU fahre ich per Bedienfeld hoch. Dann wäre also nur noch USB und das Labornetzteil an der Schaltung dran. >> Klaus R. schrieb: > Wenn möglich, schick noch die RAW-Messwerte mal zwischendurch vorbei. Die Werte hatte ich noch hier auf dem Laptop, dabei war ein stinknormales RC-Glied mit einem Tiefpass bis 100Hz und einer Verstärkerschaltung dazwischen. Aber siehst ja gleich, dass das nicht viel genützt hat. Wobei ohne hätte ich die ADC-Werte erst gar nicht in den ADC schicken müssen, das wäre total sinnlos gewesen. Falls dir langweilig wird ;) : https://www.dropbox.com/sh/w0fy94oi9i92rwi/AACYpHw8kgtQHw07WPFuvqsaa?dl=0 In jedem Ordner befindet sich ein Auswuchtvorgang mit 3 Läufen (csv-Dateien) und zwei Kanälen. Lauf I: mittlere Unwucht (Amplitude) Lauf C: hohe Unwucht Lauf V: nach dem Auswuchten, also Restunwucht Sie sind alle mit 10kHz gesampled, steht aber auch in der xml-Datei.Die Auswuchtdrehzahl steht auch in der xml-Datei. Es handelt sich um 12-Bit Werte die ich mit dem STM-ADC aufgenommen habe. 0 entspricht weitestgehend 0V, 2^12 - 1 um die 3.3V. Lurchi schrieb: > Für den Umrichter gibt es ggf. die Möglichkeit auch da noch Filter am > Umrichter zu haben bevor es auf den Motor geht. Der Sinn solcher Filter > ist sonst eher die Vermeidung von Spannungsspitzen, die ggf. einen Motor > schädigen könnten. Bei der eher kleinen Leistung sollte ein Filter auch > noch erschwinglich sein. Ich habe gelesen, dass dort Filter zwecks EMV-Verträglichkeit eingebaut sind. Aber ist ja nicht mein Fachgebiet. Lurchi schrieb: > Der Motor gibt auch nicht nur elektrische und magnetische Störungen ab, > sondern wirkt vermutlich auch als Schallquelle: über magnetische Kräfte > und Magnetostriktion wird er auch Schall im 8 kHz / 16 kHz Bereich sowie > bei der Frequenz des Drehstromes (etwa 10-100 Hz) abgeben. Ich werde nächstes mal versuchen den Sensor anzuschreien, mal schauen was er sagt :) Lurchi schrieb: > Den Motor > sollte man wenn es geht gedämpft befestigen. Einige der Störungen können > also auch einfach akustisch bei den Sensoren ankommen. Der Antrieb > könnte ggf. über einen nicht perfekten Riemen auch einiges an > Vibrationen und damit scheinbare Unwucht erzeugen. Das sollte aber der > Maschinenbau Teil der Aufgabe sein. Auf alle Fälle sollte der Riemen > etwas Übersetzung geben um die Störungen von der Frequenz auseinander > halten zu können. Wurde selbstverständlich alles beachtet, hallo, bin Maschinenbauer :) ...angehender. Der Sensor wäre dafür aber eh nicht empfindlich genug. Es handelt sich um eine Soft-Bearing Wuchtmaschine. Die sind absolut gutmütig. Deine Bedenken beeinflussen bei Hard-Bearing Wuchtmaschinen das Ergebnis in hohem Maße, da hast du recht. Lurchi schrieb: > Der Aufbau > sollte auch ausreichen, um zu sehen wann zu viel Dreck in den > Kugellagern ist. Da irrst du dich gewaltig! Dafür sind die Sensoren auch bei weitem nicht empfindlich genug! Die Bandbreite wäre wohl auch ein Hindernis. Bei solchen Anwendungen braucht man entweder MEMS-Sensoren die das 100-Fache der ADXL335 kosten oder eben spezielle Industriesensoren mit hoher Bandbreite. Aber die ADCs werden sicherlich ausreichen, da hast du recht. Im Prinzip gehe ich von 360 Samples / Rotorumdrehung aus um meine gewünschte Genauigkeit zu erhalten. Also nach Nyquist 720, und das bei maximal 50Hz, da wäre ich dann bei 36kHz Samplerate. Ich kenne die Maschinen ja, meist SoftBearing Maschinen. Wenn das nicht gerade die neuesten Modelle sind, ist das keine Raketenwissenschaft. Ob du 5° daneben liegst und 5gmm zuviel abträgst spielt absolut keine Rolle. Es geht hier ja nicht um kleinste Rotoren. Es geht ab ein paar Kilo los. Wirklich präzise Instrumente sind beispielsweise Wuchtmaschinen von Fahrzeugturbolader-Läufern. Das ist aber eine komplett andere Liga. Interessant sind auch Maschinen zum Wuchten von Satelliten :) Klaus R. schrieb: > Das könnte man ja nach dem Ausschalten im Nachlauf testen. Sollte man > jedenfalls testen. > mfg klaus Ich habe das schonmal mit einer HandDrehVorrichtung (Copyright by Reginald Leonczuk) gemacht :P Da waren knappe 300 1/min drin. Und ich hatte n Muskelkater. Ich betone nochmals: Das Problem ist der FU. Aber schön zu sehen, dass ihr an alles mögliche denkt.
:
Bearbeitet durch User
Reginald L. schrieb: >>> Klaus R. schrieb: >> Wenn möglich, schick noch die RAW-Messwerte mal zwischendurch vorbei. > Die Werte hatte ich noch hier auf dem Laptop, dabei war ein > stinknormales RC-Glied mit einem Tiefpass bis 100Hz und einer > Verstärkerschaltung dazwischen. Aber siehst ja gleich, dass das nicht > viel genützt hat. Wobei ohne hätte ich die ADC-Werte erst gar nicht in > den ADC schicken müssen, das wäre total sinnlos gewesen. > Falls dir langweilig wird ;) : > https://www.dropbox.com/sh/w0fy94oi9i92rwi/AACYpHw8kgtQHw07WPFuvqsaa?dl=0 > > In jedem Ordner befindet sich ein Auswuchtvorgang mit 3 Läufen > (csv-Dateien) und zwei Kanälen. > Lauf I: mittlere Unwucht (Amplitude) > Lauf C: hohe Unwucht > Lauf V: nach dem Auswuchten, also Restunwucht > Sie sind alle mit 10kHz gesampled, steht aber auch in der xml-Datei.Die > Auswuchtdrehzahl steht auch in der xml-Datei. > Es handelt sich um 12-Bit Werte die ich mit dem STM-ADC aufgenommen > habe. 0 entspricht weitestgehend 0V, 2^12 - 1 um die 3.3V. Ich habe noch Fragen zu den CSV-Daten. Was ist DataA und DataB? Ich habe in der Tat 100136 Werte-Paare. Ist das der Real- und Imaginärteil einer komplexen Zahl? Oder Low-Byte und High-Byte? Wofür steht der TriggerOffset? Diese Werte machen 1000der-Sprünge. mfg klaus
Triggeroffset kann man ignorieren. Das ist für die phasenerkennung. DataA und B sind die Daten. 12 Bit Werte. 4095 entspricht etwa 3.3v. 0 etwa 0v. Da dynamisch gewuchtet habe ich ja 2 sensoren, also 2 Kanäle. EDIT: Den V-Lauf, also die Restunwucht, kann man als reines Störsignal hernehmen. Der Rotor ist zwar gelaufen, aber, wenn man eine FFT auf das Signal anwenden würde, behaupte ich mal, dass du die Drehzahl, aufgrund der Störungen, nicht mehr erkennen könntest.
:
Bearbeitet durch User
Ich habe dir leider den falschen Link gegeben, hier sind alle Läufe dabei: https://www.dropbox.com/sh/z53nlrkw16nlhil/AACWOr4T-Ex0Gixpy7Ofm7gwa?dl=0
Macht es eigentlich Sinn, das Rohsignal vorzufiltern, dann zu verstärken und im Abgang nochmals zu Filtern?
Reginald L. schrieb: > Macht es eigentlich Sinn, das Rohsignal vorzufiltern, dann zu > verstärken > und im Abgang nochmals zu Filtern? Ein RC-Filter ist ja für den Ausgang des ADXL335 von Analog Devices vorgesehen. Der Innenwiderstand beträgt 32 k und das C, an der Eingangsstufe, soll für Fg = 100 Hz 50 nF, bzw. 47 nF, betragen. Beitrag "Re: Sinus - Frequenz und Amplitude messen" Siehe Input-3.jpg. Den Filter könnte man ja jetzt noch tiefer ansetzen. Ich habe eine geeignete Methode für das Einspeisen Deiner Messdaten in LTspice gefunden. Ich bin dabei ein kleines Programm in VB.NET zu schreiben, dass die CSV-Daten in ein passendes Format wandelt. Damit werde ich heute sicher noch fertig. Es wird sich dann zeigen was mit den Messdaten los ist, ob und welche Aufbereitungen sich wirklich lohnen. mfg klaus
Die Kombination Filtern - Verstärken filtern macht schon Sinn, ist aber hier nicht unbedingt nötig, weil das S/N Verhältnis vom Sensor nicht so hoch ist, dass man beim Filter Probleme mit dem Rauschen hat bekommt. Als Spannung gesehen ist das Rauschen des Sensors bei etwa 0.3 V/g * 200 µg / Sqrt(Hz) = 60 µV / Sqrt(Hz). Das Rauschen der OPs liegt rund 1000 mal niedriger. Im Prinzip hat man schon die erste Filterung am Sensor, und letzte analoge Filterung i.A. direkt am ADC Eingang, per Widerstand vom Verstärker und Kondensator mach Masse. Ich habe mit noch einmal das Datenblatt des Sensors angeschaut. Dabei ist mir aufgefallen, das der Ausgang einen Offset von der halben Versorgungsspannung hat. Eine ungestörte Versorgung ist da also wichtig - absolute Stabilität aber nicht. Die 5 V können sich schon leicht Störungen vom FU einfangen aber auch das Netzteil stört oder fängt ggf. auch die Störungen des FU ein. Der LDO von 5 V auf 3,3 V kann leider höherfrequente Störungen nicht gut unterdrücken. Da wäre es wirklich gut vor dem Regler noch einen Filterung zu haben, und sei es auch nur ein 100 Ohm Widerstand und Feriteperle in der 5 V Leitung. Wenn das Problem eine Einkopplung auf der Leitung ist, wäre es ggf. hilfreich direkt auf der Sensorplatine eine erste Verstärkung / Filterung zu haben. Damit wäre das Signal niederohmiger und damit weniger Empfindlich. Gut geschirmt sollte es aber auch ohne gehen. Man muss es auch nicht übertreiben: Störungen die man in der FFT als solche Indentifizieren kann und nicht gerade den ADC in die Begrenzung bringen, kann die Auswertung im Prinzip auch unterdrücken. So etwas wie ein kleines 50 Hz Signal stört also kaum. Kritisch sind nur Störungen die wirklich im Frequenzbereich (+- etwa 1 Hz) des Signals liegen, und solche, die durch Aliasing (am ADC oder der Modulation im Sensor) da hin kommen. Das sind also Störungen so im 50 KHz Bereich und höher. Derartige Störungen sollte das Filter vor dem ADC schon gut unterdrücken. Die Zahl der Abtastpunkte für das Signal (z.B. 360 je Umdrehung) legt nicht die Auflösung fest. Auch mit wenig Werten (z.B. 4) kann man das Signal in einen in Phase und einen 90 Grad verschobenen (bzw. Sinus und cosinus Anteil) zerlegen. Die Phase ergibt sich aus dem Verhältnis der Werte und ist nicht irgendwie auf die Abtastwerte quantisiert. Je länger man mittelt desto weiter kann man das Rauschen reduzieren - so dass dann wirklich irgendwann die Mechanik das Limit setzt. Bei der Phase hätte ich sowieso leichte bedenken, das es da auch von der Mechanik schon Verschiebungen gibt, die ggf. auch noch vom Rotor (Gewicht) abhängen. Da müsste man dann ggf. dann iterativ auswuchten, und ggf. den ersten Abtrag als Referenzpunkt für die Phase nutzen.
Klaus R. schrieb: > Ein RC-Filter ist ja für den Ausgang des ADXL335 von Analog Devices > vorgesehen. Der Innenwiderstand beträgt 32 k und das C, an der > Eingangsstufe, soll für Fg = 100 Hz 50 nF, bzw. 47 nF, betragen. Ja, ich lese die Datenblätter immer :) Aber der RC befindet sich ja auf dem Sensorboard. Bis das Signal am ADC ist, sind ja wieder jede Menge Störungen drauf. Klaus R. schrieb: > Ich bin dabei ein kleines Programm in VB.NET zu schreiben, > dass die CSV-Daten in ein passendes Format wandelt. Damit werde ich > heute sicher noch fertig. Es wird sich dann zeigen was mit den Messdaten > los ist, ob und welche Aufbereitungen sich wirklich lohnen. Hast du nichts besseres zu tun als unfähigen Personen bei ihren Problemen zu helfen? Lurchi schrieb: > Im Prinzip hat man schon die erste Filterung am Sensor, > und letzte analoge Filterung i.A. direkt am ADC Eingang, per Widerstand > vom Verstärker und Kondensator mach Masse. Aber das reicht hinten und vorne nicht, wenn du dir mal die Daten anschaust. da ist jede Menge Unfug drin. Lurchi schrieb: > Der LDO von 5 V auf 3,3 V kann leider höherfrequente Störungen nicht gut > unterdrücken. Da wäre es wirklich gut vor dem Regler noch einen > Filterung zu haben, und sei es auch nur ein 100 Ohm Widerstand und > Feriteperle in der 5 V Leitung. Achso, ich glaube ich fange an zu verstehen worauf ihr hinauswollt: Die Störungen, die später am ADC anliegen und vom FU verursacht werden, kommen nicht nur von der Stelle "Sensor zu ADC", sondern praktisch von allen Stellen in denen sich Leiter, aka Antennen, befinden und sich diese Störungen dann am Ende summieren?
Lurchi schrieb: > Wenn das Problem eine Einkopplung auf der Leitung ist, wäre es ggf. > hilfreich direkt auf der Sensorplatine eine erste Verstärkung / > Filterung zu haben. Damit wäre das Signal niederohmiger und damit > weniger Empfindlich. Gut geschirmt sollte es aber auch ohne gehen. Das geht leider nicht, da kein Platz, das war natürlich mein allererster Gedanke von Anfang an. Lurchi schrieb: > Die Zahl der Abtastpunkte für das Signal (z.B. 360 je Umdrehung) legt > nicht die Auflösung fest. Auch mit wenig Werten (z.B. 4) kann man das > Signal in einen in Phase und einen 90 Grad verschobenen (bzw. Sinus und > cosinus Anteil) zerlegen. Die Phase ergibt sich aus dem Verhältnis der > Werte und ist nicht irgendwie auf die Abtastwerte quantisiert. Ah OK, ich habe mir schon gedacht, dass es da wohl auch andere Möglichkeiten gibt die Phase eines Signals zu berechnen. Wie schaut es da mit der Amplitude aus, gibt es da auch einen Trick? Danke für die Info! Die Maschinen die ich kenne, tasten alle mit 10-50kHz ab. Ich halte mich an die Profis. Lurchi schrieb: > Bei der Phase hätte ich sowieso leichte bedenken, das es da auch von der > Mechanik schon Verschiebungen gibt, die ggf. auch noch vom Rotor > (Gewicht) abhängen. Da müsste man dann ggf. dann iterativ auswuchten, > und ggf. den ersten Abtrag als Referenzpunkt für die Phase nutzen. Siehst du absolut richtig. Für jeden Auswuchtvorgang sind mindestens 2, eigentlich 3, Läufe erforderlich. Urunwucht messen, Kalibrieren und als Sahnehäubchen der Überprüfungslauf. EDIT: Dies gilt allerdings nur für die Soft-Bearing Maschinen.
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
PWL-Test_2.jpg
240 KB
Hallo, ich wollte mich nur kurz melden. Das Erstellen des Konvertierungsprogramms hat doch etwas gedauert. Aber es hat sich gelohnt. Anbei mal eine erste Hardcopy von einem LTspice-Import. Die Daten sind doch nicht so schlecht wie ich anfangs es vermutet hatte. Jedenfalls lässt sich in den Rohdaten deutlich ein Sinus erkennen. Morgen wird gefiltert. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Die Daten sind doch nicht so schlecht wie ich anfangs es vermutet hatte. > Jedenfalls lässt sich in den Rohdaten deutlich ein Sinus erkennen. > Morgen wird gefiltert. Am PC habe ich da bisher noch einen Butterworth mit ner ziemlich hohen Ordnung drüber laufen lassen, 7-10, und einer Grenzfrequenz mit Rotordrehfrequenz + 1. Damit konnte ich dann schon etwas anfangen aber der Fehler in der Amplitude war mir im Schnitt dann zu hoch. Das hat so etwa mit 10% geschwankt und es waren auch ein paar noch stärkere Ausreißer dabei. Klaus R. schrieb: > ich wollte mich nur kurz melden. Das Erstellen des > Konvertierungsprogramms hat doch etwas gedauert. Aber es hat sich > gelohnt. Anbei mal eine erste Hardcopy von einem LTspice-Import. Das ist echt lieb von dir, dass du dir so die Mühe gibst :) Ich komme aus Ulm, wohnst du zufällig in der Umgebung?
Reginald L. schrieb: > Ich komme aus Ulm, wohnst du zufällig in der Umgebung? Nicht ganz. In wohne 50 km von Dortmund weg. mfg klaus Reginald L. schrieb: > Am PC habe ich da bisher noch einen Butterworth mit ner ziemlich hohen > Ordnung drüber laufen lassen, 7-10, und einer Grenzfrequenz mit > Rotordrehfrequenz + 1. Damit konnte ich dann schon etwas anfangen aber > der Fehler in der Amplitude war mir im Schnitt dann zu hoch. Das hat so > etwa mit 10% geschwankt und es waren auch ein paar noch stärkere > Ausreißer dabei. Hast Du mit Deinen echten Rohdaten gearbeitet? Welches Programm? mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Nicht ganz. In wohne 50 km von Dortmund weg. Schade. Klaus R. schrieb: > Hast Du mit Deinen echten Rohdaten gearbeitet? Welches Programm? Mit den gleichen Daten die du vor dir liegen hast. Ich habe mit C# programmiert, zuerst das Signal in den Frequenzbereich überführt und dann den Butterworth. FFT über eine Lib von MathNet, den Filter habe ich mir irgendwo abgeschaut und das drumherum auf meine Bedürfnisse angepasst. Im Prinzip war das dieser Code: http://www.centerspace.net/butterworth-filter-csharp
Interessant. Ich bin gespannt was LTspice aus den Daten herausholt.
Klaus R. schrieb: > Ich bin gespannt was LTspice aus den Daten herausholt. Ich bin gespannt was du da raus holst :)
Die Störungen können auf ganz verschiedene Wege rein kommen, unter anderen: 1) Akustisch bis zum Sensor 2) Über die Versorgung des Sensors 3) Bei der Leitung von der Sensorplatine zum Verstärker / µC dabei Induktiv, Kapazitiv und über Mantelstrom 4) In der Filterschaltung (z.B. über dessen Versorgung) 5) über die Ref. Spannung des ADCs Auch vom FU gibt es verschiedene Wege für die Störungen nach draußen. Da können z.B. auch Störungen über das Stromnetz, oder den Schutzleiter (im 100 kHz Bereich ist der Schutzleiter nicht so niederohmig) kommen. FU sind leider als sehr stark störende Geräte bekannt. Der Widerstand für die 5 V zum Sensor kann auch auf der Verstärker/Netzteilseite liegen. Man muss aber auch nicht alle Störungen analog entfernen. Störungen bei nicht zu hohen Frequenzen kann man genau so gut auch bei der digitalen Auswertung entfernen - da hat ein analoges Filter keinen Vorteil, außer die Störungen sind so groß das der ADC bis an die Grenzen kommt. So sieht es aber bei weitem noch nicht aus. Nur die wirklich hochfrequenten Störungen muss / sollte man analog entfernen. Bei den hohen Frequenzen verhält sich das oben diskutierte aktive Filter oft auch nicht mehr ideal. Da sind passive Stufen (RC / LC) ggf. besser, zumal die Grenzfrequenz ja nicht so niedrig sein muss. Die Auswertung kann man z.B. als eine Art digitaler Lock-in Verstärker machen: Aus dem optischen Referenz-Signal die Frequenz und Phase abnehmen (ggf. dabei über ein paar Perioden mitteln) und dann die Sensordaten mit Sinus- bzw. Cosinus- Funktion multiplizieren und über eine passende Zahl von Perioden mitteln. Damit hat man dann direkt die Vektorkomponenten. Vor allem wenn die Messzeit lang ist, kann man ggf. auf eine extra explizite digitale Filterung auch verzichten.
Angehängte Dateien:
-
VB_csv2pwl.jpg
83 KB -
FFT_RC100Hz.jpg
270 KB -
FFT_BP_16dB.jpg
310 KB -
FFT_BP_32_dB.jpg
280 KB -
Input_pwl_5_1.jpg
230 KB -
Input_pwl_6_FFT_2.jpg
390 KB
Hallo, ich habe die ersten Simulationen mit den Rohdaten als Quellsignal ausgeführt. Die Daten wurden in LTspice über eine Spannungsquelle als PLW aus einer Datendatei eingelesen. Siehe VB_csv2pwl.jpg Ich fange mal sofort mit den FFT-Diagrammen an. FFT_RC100Hz.jpg zeigt den Verlauf direkt vor der Eingangsstufe an. Gemäss Analog Devices haben wir dort nur einen RC-Tiefpass, hier mit 100 Hz Grenzfrequenz (Fg). Der Innenwiderstand des Sensors mit 32 k und ein externer Kondensator mit 47 nF bilden diesen Tiefpass. FFT_BP_16dB.jpg zeigt das FFT-Diagramm mit Bandpass mit 16 dB Flanken. FFT_BP_32dB.jpg zeigt das FFT-Diagramm mit Bandpass mit 16/32 dB Flanken. Input_pwl_5_1.jpg zeigt die Messwerte nach dem Bandpass mit 16 dB Flanken. Input_pwl_6_FFT_2.jpg zeigt die Messwerte nach dem Bandpass mit 16/32 dB Flanken. Je steiler der Bandpass, je sauberer wird der erwartete Sinus. Allerdings haben wir in beiden Bandpässen jeweils einen Durchlassbereich um die 30 Hz, mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen. Der Durchlassbereich soll es ermöglichen mit variablen Geschwindigkeiten auswuchten zu können. Im Durchlassbereich lassen wir aber auch unerwünschte Frequenzen hinein, die die Grundwelle als Sinus durch Überlagerung verzerren. Es ist vergleichbar mit einer Amplitudenmodulation. Der einzige Ausweg ist den Durchlassbereich des Bandpasses schmaler zu machen. Es wird ein inverses Notch-Filter benötigt. http://file.scirp.org/pdf/_2013060615443504.pdf Um jetzt in den Auswuchtgeschwindigkeiten variabel bleiben zu können, müsste ein abstimmbares Filter eingesetzt werden. Das dürfte schwierig werden. Es gibt da zwar geschaltete Filter, aber ob diese Technik noch angesagt ist, ist fraglich. Anbei ein Beispiel, immer hin kann eine Güte bis 96 erreicht werden. http://www.farnell.com/datasheets/2000997.pdf Die Amplitude des Messsignals ist mit analogen Filtern nicht sonderlich brauchbar. Mein Favorit wäre da eine FFT. Die Grundwelle wird sogar schon mit einem einfachen RC-Glied deutlich dargestellt. Für Digitale Filter auch ICs. Leider kenne ich mich da nicht so gut aus. https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/analog-filters/MAX263.html/tb_tab0 mfg klaus
Angehängte Dateien:
-
butterworth.jpg
190 KB
Klaus R. schrieb: > Je steiler der Bandpass, je sauberer wird der erwartete Sinus. Ich glaube das ist nicht so tragisch, es geht ja nur darum, das Signal erst mal möglichst sachte in den ADC zu bekommen. Für einen schönen Sinus kann man am PC nochmal filtern. Vielen Dank erstmal, ich habe wohl erstmal genug zum wirtschaften, sobald ich wieder in der Werkstatt bin. Ist sogar schon etwas viel auf einmal. Mir ist jedoch eingefallen, dass ich wohl einen groben Fehler bezüglich der Auswertung des Signals gemacht habe, genau genommen gehts um die Phasenlage und die Amplitude. Dazu habe ich mir ein paar Funktionen geschrieben, die im Prinzip den Peakbereich abtasten und mit einer Mittelung einen Maximalwert rauslassen. Wie man ja an dem Signal erkennen kann, schwanken diese Werte deutlich. Laut Lurchi gibt es da wohl eine bessere Methode: Lurchi schrieb: > Die Zahl der Abtastpunkte für das Signal (z.B. 360 je Umdrehung) legt > nicht die Auflösung fest. Auch mit wenig Werten (z.B. 4) kann man das > Signal in einen in Phase und einen 90 Grad verschobenen (bzw. Sinus und > cosinus Anteil) zerlegen. Die Phase ergibt sich aus dem Verhältnis der > Werte und ist nicht irgendwie auf die Abtastwerte quantisiert. Je länger > man mittelt desto weiter kann man das Rauschen reduzieren - so dass dann > wirklich irgendwann die Mechanik das Limit setzt. Das werde ich auch in Angriff nehmen. PS: Ich habe noch ein Bild gefunden, nach meiner Filterung am PC. Von diesen Daten habe ich dann die Amp. und die Phase bestimmt.
Ach, und was du mir noch vor Augen geführt hast: An die Oberwellen der Rotorfrequenz habe ich gar nicht gedacht! Auch ein wichtiger Punkt! EDIT: Und noch was: Dein Sinus schwankt auch ganz schön in der Amplitude. Sobald ich wieder in der Werkstatt bin, lasse ich dir richtige Raw-Daten aus dem Oszi raus, muss ich mal schauen wie ich das am besten mache. Ich kann mir nicht vorstellen, dass dieses Problem mechanischer Natur ist, da diese Schwankungen absolut unregelmäßig sind.
:
Bearbeitet durch User
Achso, Klaus, da du mir das ja mal angeboten hast, ich habe gestern zum Feierabend hin noch mit einem Schaltplan und Layout angefangen. Vielleicht hast du da ja noch ein paar Tipps. Gerne auch Verbesserungen bezüglich der Lesbarkeit der Schaltpläne. Einfach alles was dir einfällt. Danke schonmal! und noch ein EDIT: Ich bin auf Eagle umgestiegen. Wenn man mit Sachen wie SiemensNX schafft und dann mit Eagle / KiCAD schaffen muss.... Katastrophe. Absolut unbequem. Vielleicht wirds ja noch. Aber ergonomischer Einstieg ist was anderes.
:
Bearbeitet durch User
Angehängte Dateien:
-
Input_pwl_5_1a.jpg
400 KB
Reginald L. schrieb: > EDIT: Und noch was: Dein Sinus schwankt auch ganz schön in der > Amplitude. Sobald ich wieder in der Werkstatt bin, lasse ich dir > richtige Raw-Daten aus dem Oszi raus, muss ich mal schauen wie ich das > am besten mache. Ich kann mir nicht vorstellen, dass dieses Problem > mechanischer Natur ist, da diese Schwankungen absolut unregelmäßig sind. Schau Dir mal die Hardcopy Input_pwl_6_FFT_2.jpg an. https://www.mikrocontroller.net/attachment/294651/Input_pwl_6_FFT_2.jpg Das sind keine Schwankungen der Amplitude, sondern das ist eine Überlagerung mit einer anderen Frequenz. Der Bandpass hat unten 16 dB/Oktave und oben 32 dB/Oktave. Zur Verdeutlichung habe ich mal Input_pwl_5_1a.jpg hier hochgeladen mit gleichem Ausschnitt, nur der Bandpass hat oben und unten 16 dB/Oktave. Du kannst jetzt Welle für Welle vergleichen. Du siehst direkt beim ersten Wellental unten eine kleine Welle höherer Frequenz, deutlich bei (5) und fast verschwunden bei (6), dem steilerem Bandpass. Trotzdem sorgt der Rest der Überlagerung noch für sichtbare Deformationen des Sinus. Die Amplitude ist davon ebenfalls betroffen. Ich denke schon das diese Störungen von den Oberwellen der Grundfrequenz herkommen. Mit einem steilen Tiefpass kann man die deutlich dämpfen. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Ich denke schon das diese Störungen von den Oberwellen der Grundfrequenz > herkommen. Mit einem steilen Tiefpass kann man die deutlich dämpfen. Klaus R. schrieb: > Das sind keine Schwankungen der Amplitude, sondern das ist eine > Überlagerung mit einer anderen Frequenz. Ja, jetzt sehe ich es auch :), sich absolut wiederholendes Muster. Dadurch kann dann aber wohl eher nicht die Schwankung auf dem von mir hochgeladenem Bild zustande kommen. Dort kann man an sich kein Muster erkennen. PS: Kanns kaum erwarten bis die Prüfungen rum sind, hab einiges zu tun :>
Reginald L. schrieb: > Achso, Klaus, da du mir das ja mal angeboten hast, ich habe > gestern zum > Feierabend hin noch mit einem Schaltplan und Layout angefangen. > Vielleicht hast du da ja noch ein paar Tipps. Gerne auch Verbesserungen > bezüglich der Lesbarkeit der Schaltpläne. Einfach alles was dir > einfällt. > Der Anfang ist ja gemacht. Der Prozessor ist ja ein Hammer! Der kann ja auch DSP. Damit könntest Du sicher auch das Signal zu 100% aufbereiten. Ich habe in dieser Kategorie leider keine nennenswerte Erfahrungen. Mit Eagle kenne ich mich allerdings gut aus. Wer fertigt die Platine? Wird die auch extern bestückt? Wenn Du etwas weiter bist, dann würde ich jedenfalls einen eigenen Thread aufmachen. > Ich bin auf Eagle umgestiegen. Wenn man mit Sachen wie SiemensNX schafft > und dann mit Eagle / KiCAD schaffen muss.... Katastrophe. Absolut > unbequem. Vielleicht wirds ja noch. Aber ergonomischer Einstieg ist was > anderes. Ich lasse Platinen bei Fischer als Prototypen fertigen. http://www.fischer-leiterplatten.de Die nehmen auch Eagle - Boardfiles als Vorlage an. Lesenswert sind dort die Designregeln und Tipps für Eagle. mfg klaus
Wenn man die Auswertung LockIn artig macht, braucht man keine so exakte Filterung in NF Bereich. Bei 50 kHz Abtastrate wird praktisch alles unter etwa 20 kHz schon digital sehr gut unterdrückt. Nur eine ganz kleiner Bereich von vielleicht 1 Hz um das Nutzsignal und Frequenzen über ca. 40 kHz wären noch wirklich störend. Die analoge Verstärkung / Filterung kann entsprechend relativ einfach sein. Da sollte man mit 1-2 OPs je Kanal auskommen. Viel mehr als die AC Kopplung (Hochpass bei vielleicht 1 Hz) und Tiefpassfilterung 2. Ordnung bei vielleicht 100 Hz - 1 kHz. Dazu dann passive Filterung (ggf. auch LC) gegen die wirklich hohen Frequenzen. Das Rauschen des 12 Bit ADCs im STM32... sollte bereits etwas niedriger sein als das des Sensors. Viel Verstärkung wird man entsprechend nicht brauchen (eine Impedanzwandlung würde im Prinzip ausreichen, mehr als etwa 5 fach macht eigentlich keinen Sinn). Auf eine Umschaltung der Verstärkung kann man auch verzichten. Etwas Hintergrund ist sogar gewünscht, damit das Oversampling gut funktioniert und das Quantisierungsrauschen des ADCs sich auf die ganze Bandbreite verteilt.
Reginald L. schrieb: > Dadurch kann dann aber wohl eher nicht die Schwankung auf dem von mir > hochgeladenem Bild zustande kommen. Dort kann man an sich kein Muster > erkennen. Du hast ja auch besser gefiltert. Aber noch nicht gut genug. Die Schwankung ist wieder wie eine aufmodulierte Welle. Der alte Fourier hat da damals schon ohne Computer weit vorausgedacht. Schon mal gesehen wie sich ein Rechtecksignal zusammensetzt? Schau mal unten nach Fouriersynthese. https://de.wikipedia.org/wiki/Rechteckschwingung So ähnlich geht das auch mit dem Sinussignal. mfg klaus
Lurchi schrieb: > Die analoge Verstärkung / Filterung kann entsprechend relativ einfach > sein. Da sollte man mit 1-2 OPs je Kanal auskommen. Viel mehr als die AC > Kopplung (Hochpass bei vielleicht 1 Hz) und Tiefpassfilterung 2. Ordnung > bei vielleicht 100 Hz - 1 kHz. Dazu dann passive Filterung (ggf. auch > LC) gegen die wirklich hohen Frequenzen. Ich bin Deiner Meinung. > Das Rauschen des 12 Bit ADCs im STM32... sollte bereits etwas niedriger > sein als das des Sensors. Viel Verstärkung wird man entsprechend nicht > brauchen (eine Impedanzwandlung würde im Prinzip ausreichen, mehr als > etwa 5 fach macht eigentlich keinen Sinn). Das könnte schon zu viel sein. Ich habe ja die originalen Messdaten. Meine Endstufe machte 20 dB und war bei +/- 5V Versorgungsspannung schon übersteuert. Mit 6 dB liege ich bei 2 Vss Output, damit der OP nicht selber allzu sehr verzerrt. > Auf eine Umschaltung der > Verstärkung kann man auch verzichten. Etwas Hintergrund ist sogar > gewünscht, damit das Oversampling gut funktioniert und das > Quantisierungsrauschen des ADCs sich auf die ganze Bandbreite verteilt. Oversampling ist das Zauberwort. mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Damit könntest Du sicher auch das Signal zu 100% aufbereiten. Der hat schon anderweitig zu tun :) Der PC hat eh nix zu tun, deshalb wird der Rest dort aufbereitet. Klaus R. schrieb: > Wer fertigt die Platine? Wird > die auch extern bestückt? Wer sie fertigt weiß ich noch nicht. Bestücken werde ich selber. Klaus R. schrieb: > Wenn Du etwas weiter bist, dann würde ich jedenfalls einen eigenen > Thread aufmachen. Das werd ich machen. Klaus R. schrieb: > Ich lasse Platinen bei Fischer als Prototypen fertigen. > http://www.fischer-leiterplatten.de Die Preise sind in etwa so, wie ich sie auch anderweitig gesehen habe. Wenn du da bestellst und zufrieden bist, kommt das auf die Liste. Lurchi schrieb: > Wenn man die Auswertung LockIn artig macht Wenn ich das richtig verstanden habe, designed man den für eine einzige spezielle Frequenz? Lurchi schrieb: > Das Rauschen des 12 Bit ADCs im STM32... sollte bereits etwas niedriger > sein als das des Sensors. Die bisher hochgeladenen Daten sind mit dem STM-ADC gesampled worden, allerdings wird ab dem nächsten Werkstattbesuch nur noch der AD7606 verwendet. Klaus R. schrieb: > Schon mal gesehen wie > sich ein Rechtecksignal zusammensetzt? Aber das macht man in ICs doch nicht so, oder etwa doch? Es ist mir allerding schon aufgefallen, wenn ich mit dem Oszi digitale Signale beobachtet habe. Klaus R. schrieb: > Lurchi schrieb: >> Die analoge Verstärkung / Filterung kann entsprechend relativ einfach >> sein. Da sollte man mit 1-2 OPs je Kanal auskommen. Viel mehr als die AC >> Kopplung (Hochpass bei vielleicht 1 Hz) und Tiefpassfilterung 2. Ordnung >> bei vielleicht 100 Hz - 1 kHz. Dazu dann passive Filterung (ggf. auch >> LC) gegen die wirklich hohen Frequenzen. > > Ich bin Deiner Meinung. > >> Das Rauschen des 12 Bit ADCs im STM32... sollte bereits etwas niedriger >> sein als das des Sensors. Viel Verstärkung wird man entsprechend nicht >> brauchen (eine Impedanzwandlung würde im Prinzip ausreichen, mehr als >> etwa 5 fach macht eigentlich keinen Sinn). > > Das könnte schon zu viel sein. Ich habe ja die originalen Messdaten. > Meine Endstufe machte 20 dB und war bei +/- 5V Versorgungsspannung schon > übersteuert. Mit 6 dB liege ich bei 2 Vss Output, damit der OP nicht > selber allzu sehr verzerrt. Also ab hier verstehe ich so langsam nur noch Bahnhof. Mit 5-facher Verstärkung komme ich ja nur noch auf +-100mV. Es würde sich schon anbieten die 16Bit vom ADC voll auszufahren.
Reginald L. schrieb: > Klaus R. schrieb: >> Schon mal gesehen wie >> sich ein Rechtecksignal zusammensetzt? > Aber das macht man in ICs doch nicht so, oder etwa doch? Nein, natürlich nicht, aber man könnte. Jede Kurvenform könnte mit Sinussignalen zusammensetzen. Nimmt man welche weg, dann sieht das Ergebnis manchmal interessant aus. > Klaus R. schrieb: >> Lurchi schrieb: > >>> Das Rauschen des 12 Bit ADCs im STM32... sollte bereits etwas niedriger >>> sein als das des Sensors. Viel Verstärkung wird man entsprechend nicht >>> brauchen (eine Impedanzwandlung würde im Prinzip ausreichen, mehr als >>> etwa 5 fach macht eigentlich keinen Sinn). >> >> Das könnte schon zu viel sein. Ich habe ja die originalen Messdaten. >> Meine Endstufe machte 20 dB und war bei +/- 5V Versorgungsspannung schon >> übersteuert. Mit 6 dB liege ich bei 2 Vss Output, damit der OP nicht >> selber allzu sehr verzerrt. > Also ab hier verstehe ich so langsam nur noch Bahnhof. > Mit 5-facher Verstärkung komme ich ja nur noch auf +-100mV. Es würde > sich schon anbieten die 16Bit vom ADC voll auszufahren. OK, da habe ich nicht mehr dran gedacht. Die Signaldaten die ich von Dir erhalten habe waren demnach schon verstärkt. Du sagtest ja etwas von 20 mV. Aber Verstärken ist kein Problem. Der Verstärker soll nur für den AD-Wandler sein? Also +/- 10 V an 2 kOhm, oder ist die Last grösser? mfg klaus
So viel Verstärken muss man das Signal nicht. Es reicht im Prinzip, wenn das Rauschen des ADCs deutlich (z.B. Faktor 5) kleiner ist als das Rauschen des Sensors. Das Rauschen des ADCs kann man dann vernachlässigen und eine größere Verstärkung bringt keinen merklichen Vorteil, nur den Nachteil, dass man den Messbereich nach oben einschränkt und ggf. eher durch Störungen doch mal an die Grenzen kommt. Mit dem 16 Bit ADC hat man da sogar noch mehr Reserve. Den einzigen Vorteil des ADCs sehen ich darin, dass der schon eine interne Filterung hat, also schon von sich aus nicht so empfindlich auf höherfrequente Störungen ist. Die Lockin Auswertung muss sich schon am Referenzsignal (so wie ich es verstanden habe optische Abtastung mit Marke) orientieren. Dass heißt aus dem dem Referenzsignal wird die Frequenz und Phase bestimmt. Wenn der PC die Auswertung machen soll, kriegt der also auch die Informationen vom optischen Sensor. Die Auswertung passt sich dann direkt an die Frequenz an: im einfachen Fall wird zwischen zwei Marken (z.B. steigende Flanken des optischen Sensors) eine Sinus / Cosinus Periode gelegt, um damit das Messsignal zu multiplizieren. Für die nächste Periode wird dann die Frequenz wieder angepasst. Bei einer stabilen Frequenz und gutem Referenzsignal, reicht dass dann auch schon aus. Bei einem nicht so guten Ref. Signal kann man hier ggf. mehr Perioden heranziehen - so wie ich die Beschreibung bisher verstanden habe sollte es aber eher nicht nötig sein. Ohne das Referenzsignal hat man keinen Bezug bei der Phase, egal wie man es auswerten will.
Klaus R. schrieb: > Du sagtest ja etwas von 20 > mV. Aber Verstärken ist kein Problem. Genau, die Verstärkung dann noch anzupassen sollte für mich kein Problem darstellen. Klaus R. schrieb: > OK, da habe ich nicht mehr dran gedacht. Die Signaldaten die ich von Dir > erhalten habe waren demnach schon verstärkt. Ja, aber frag mich nicht nach der Verstärkung, die habe ich pi mal Daumen eingestellt ;) Ich habe mehr probiert als gerechnet. Klaus R. schrieb: > Der Verstärker soll nur für den > AD-Wandler sein? Also +/- 10 V an 2 kOhm, oder ist die Last grösser? Der AD-Wandler kann +-5V und +-10V, Eingangswiderstand beträgt 1MOhm. Ich werde wohl auf +-10V fahren, aber da warte ich jetzt erst mal ab bis ich wieder vor Ort bin.
Angehängte Dateien:
-
Schwebung.jpg
240 KB
Hallo, ich habe ein simples Beispiel für eine Schwebung in LTspice nachgestellt. Zwei Sinus-Spannungsquellen sind in Reihe geschaltet. V1 = 1,0 V und 100 Hz V2 = 0,1 V und 205 Hz Es ginge auch mit 103 Hz oder mit 308 Hz. Mein anfänglicher Verdacht, dass Oberwellen die Schwebung bewirken, war nicht korrekt. Auch eine Phasenverschiebung erzeugt nicht solch ein Muster. Man beachte wie klein die Amplitude der Störung ist, 10:1, das sind 20 dB! mfg klaus
Lurchi schrieb: > So viel Verstärken muss man das Signal nicht. Es reicht im Prinzip, wenn > das Rauschen des ADCs deutlich (z.B. Faktor 5) kleiner ist als das > Rauschen des Sensors. Das Rauschen des ADCs kann man dann > vernachlässigen und eine größere Verstärkung bringt keinen merklichen > Vorteil, nur den Nachteil, dass man den Messbereich nach oben > einschränkt und ggf. eher durch Störungen doch mal an die Grenzen kommt. > Mit dem 16 Bit ADC hat man da sogar noch mehr Reserve. Den einzigen > Vorteil des ADCs sehen ich darin, dass der schon eine interne Filterung > hat, also schon von sich aus nicht so empfindlich auf höherfrequente > Störungen ist. Versteh ich nicht. Klar, wenn der ADC-Input mit maximum +-100mV spezifiziert ist, dann reicht eine 5-fache Verstärkung. Bei +-10V muss ich dann ja mehr verstärken. Ansonsten verschenke ich ja die Auflösung. So bekomme ich aus von möglichen 2^16 Spannungswerten nur noch 655 Werte. Ich wollte explizit einen ADC mit minimum 16bit -> abgeschaut von bestehenden Maschinen. Lurchi schrieb: > Die Lockin Auswertung muss sich schon am Referenzsignal (so wie ich es > verstanden habe optische Abtastung mit Marke) orientieren. Dass heißt > aus dem dem Referenzsignal wird die Frequenz und Phase bestimmt. Wenn > der PC die Auswertung machen soll, kriegt der also auch die > Informationen vom optischen Sensor. Die Auswertung passt sich dann > direkt an die Frequenz an: im einfachen Fall wird zwischen zwei Marken > (z.B. steigende Flanken des optischen Sensors) eine Sinus / Cosinus > Periode gelegt, um damit das Messsignal zu multiplizieren. Für die > nächste Periode wird dann die Frequenz wieder angepasst. Bei einer > stabilen Frequenz und gutem Referenzsignal, reicht dass dann auch schon > aus. Bei einem nicht so guten Ref. Signal kann man hier ggf. mehr > Perioden heranziehen - so wie ich die Beschreibung bisher verstanden > habe sollte es aber eher nicht nötig sein. > > Ohne das Referenzsignal hat man keinen Bezug bei der Phase, egal wie man > es auswerten will. Kannst du die Multiplikation der Einzelperiode mit dem von dir genannten Sinus etwas näher erläutern? Also multiplizieren kann ich :) Ich finde zum Thema LockIn nur bezüglich OPVs Informationen. Klaus R. schrieb: > Es ginge auch mit 103 Hz oder mit 308 Hz. Mein anfänglicher Verdacht, > dass Oberwellen die Schwebung bewirken, war nicht korrekt. Was genau meinst du mit der Schwebung? Die regelmäßigen "Störungen" an unserem unschönen Sinus?
Die Verstärkung vor dem ADC macht man, damit man das Raschen die Stufen vom ADC reduziert. Wie weit eine Verstärkung vor dem ADC sinnvoll ist, hängt davon ab wie sehr die Signalquelle und der ADC rauschen. Wenn das Rauschen der Signalquelle relativ hoch ist, verdeckt dieses Rauschen bei genügender Verstärkung das Rauschen und die Quantisierung des ADC. Eine höhere Verstärkung bringt dann nicht mehr viel, weil damit auch das Rauschen der Signalquelle mit verstärkt wird. Das Ergebnis wird also nicht merklich besser. Bei dem Fall hier sind für den Sensor etwa 60 µV/Wurzel(Hz) an Rauschen zu erwarten. Der 12 Bit ADC vom STM32 gibt bei einer REF. Spannung von 2 V ein Quantisierungsstufen von etwa 0.5 mV. Für eine Abtastrate von 20 kHz gibt das dann auf die 10 kHz Bandbreite und etwa 0.5 mV_eff (für Quantisierung und Rauchen des ADC) eine Rauschdichte von etwa 5 µV/Wurzel(Hz). Das ist bereits 10 mal geringer als das Sensorrauschen. Selbst mit einer auf 100 Hz reduzierten Bandbreite hat man beim Sensor Schwankungen von 0,6 mV zu erwarten. Das reicht aus dass man die Stufen des ADCs nicht mehr sieht. Für die Auswertung der Amplitude kann man über die Mittelungszeit die Bandbreite recht weit reduzieren - bis in den Bereich von z.B. 1 Hz. Damit kann man mit dem Sensor etwa 60 µV auflösen. Die Auflösung des ADCs reicht durch das recht massive Oversampling (es gehen schließlich etwa 20000 Werte für 1 Sekunde ein) bis auf etwa 5 µV, ist also ausreichend. Das Rauschen des Sensors und die wohl nicht ganz zu vermeidenden Störungen im kHz Bereich sollte ausreichen, das es mit dem Oversampling auch funktioniert. Die Linearität ist ggf. nicht so besonders groß, aber für's Auswuchten sollte es ausreichen. Man wird ja kaum an die Grenzen kommen. Die 60 µV entsprechen schließlich bei 15 Hz etwa einer Auslenkung im 100 nm Bereich. Die Auswertung geht ganz ähnlich dem analogen Lockin, nur halt rechnerisch. Man kann es auch als Fourier-Transformation ansehen, nur halt als direkte Form für nur die eine Frequenz und nicht per FFT. Dazu werden 2 Summen berechnet: einmal Messwert mal Sinusfuntion mit Frequenz des Referenzsignals und einmal mit dem Cosinus. Da man die Frequenz des Ref. Signals erst etwas verzögert bekommt wird man die Daten für ein Periode puffern. Am Ende der Umdrehung hat man die Frequenz und kann die Sin / Cos werte berechnen und damit die Summen bilden. Je länger man das Aufsummieren macht, desto weiter kann man das Rauschen unterdrücken, wenn es sein muss auch recht lange (ggf. auch Minuten). Ich würde von vielleicht 10 Umdrehungen für die Mittelung ausgehen.
Reginald L. schrieb: > Was genau meinst du mit der Schwebung? Die regelmäßigen "Störungen" an > unserem unschönen Sinus? Ja. In meinem Beispiel siehst Du nur eine Störfrequenz. In den Messdaten gibt es aber mehrere. mfg klaus
Da ich ja, wie erwähnt, erstmal nicht in der Werkstatt sein werde, möchte ich das Thema vorerst, voraussichtlich bis Mitte Juli, einstellen. Vielen lieben Dank an alle, die mich hier so riesig unterstützt und Möglichkeiten aufgezeigt, wie ich als nächstes vorzugehen habe. Das hilft mir sehr in die Thematik einzusteigen und die Datenauf- und verarbeitung in die richtige Richtung zu lenken. Ich hoffe, ich kann das dem Forum zukünftig mit meinem Wissen zurückgeben! Grüße Reggie
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.