Hallo,
ich habe am Empfänger ein Rechtecksignal einer bestimmten Frequenz
(~10kHz)
mit einem Gleichanteil überlagert. Der Kern der Aufgabe besteht darin,
die Frequenz zu erkennen. Das ganze muss analog realisiert werden.
Mein aktueller Lösungsansatz ist, mit einem Bandpassfilter
zunächst das Signal zu filtern, und dann über Diode/Kondensator
(Gleichrichter) einen Transistor zu schalten.
Da es lediglich um Frequenzerkennung geht und nicht um
Weiterverabeitung eines Signal einer gewissen Bandbreite,
würde ich gerne weitere Vorschläge einholen.
Frage am Rand.
Wie müssen die Grenzfrequenzen des Bandpasses dimensioniert sein,
damit 10kHz erkannt, aber 9kHz und 11kHz herausgeschnitten werden
bzw. nicht erkannt werden?
Gruß und Danke im Voraus
Signalerkennung schrieb:> Wie müssen die Grenzfrequenzen des Bandpasses dimensioniert sein,> damit 10kHz erkannt, aber 9kHz und 11kHz herausgeschnitten werden> bzw. nicht erkannt werden?
10 kHz ;-)
Moin,
Wie fast immer, isses halt nicht so einfach. Es kommt drauf an, was fuer
Signale mit welchen Pegeln sonst so auf der Leitung rumfliegen koennen,
bei denen deine Schaltung nicht ansprechen darf. Je schmalbandiger ein
Bandpass, desto "bloedere" und kritischere Bauteilwerte...
Gruss
WK
Derart enge Grenzen lassen sich nur durch Filter recht hoher Ordnung so
zuschneiden. Vielleicht wäre folgender Weg besser (Versuch per LTSpice
empfehlenswert):
Führe das Eingangssignal über einen Widerstand (Wert vielleicht 100 oder
1000 Ohm) an einen Schwingkreis hoher Güte, der auf 10kHz schwingt. gehe
von dem über eine Diode zur Basis eines Transistors/zum Gate eines
Mosfets, wo sich zusätzlich ein Kondensator zum Überbrücken der Zeit
zwischen zwei Halbwellen befindet. Transistor schaltet (vermutlich),
wenn die 10kHz anliegen ...
da fällt mir das Stichwort Saugkreis ein.
darunter sollten genügend Seiten auftauchen,
die einem Aufbau und Dimensionierung erläutern.
Was da dann rauskommt, wie bereits beschrieben aufbereitet auf den
Transistor geben.
Grundprinzip von Tonfernwirksystemen.
zig Ton-Frequenzen auf einer Leitung, die dann am "Zielort"
per Saugkreis herausgefiltert werden um dann entsprechend zugeordnete
Aktionen ausführen zu können. Ist noch ein ziemliches Thema bei der
Bahn.
Die Frage ist, wie 'analog' das ganze aufgebaut werden soll. Mit einem
Tondekoder IC wie z.B. dem NE567 (LM567 bei TI) ist es recht einfach,
die 10kHz sicher zu erkennen und erhält aus dem IC ein digitales 'Ton
erkannt/nicht erkannt' Signal.
Die Bandbreite lässt sich einstellen.
Nur starkes Rauschen stört das IC, denn da sind ja bekanntlich alle
Frequenzen drin.
Wenn man das Ganze mit guten Kondensatoren (z.B. Styroflex) und
Metallfilm Widerständen aufbaut und dem Chip eine stabile Versorgung
gibt, ist das recht frequenzstabil.
Ein Bandpaßfilter mit Einfachmitkopplung ist doch einfach aufzubauen.
Die Bandbreite kann man mit der Verstärkung einstellen - meinetwegen
kurz bevor die Schaltung schwingt.
Ich bin jetzt alle Beiträge durchgeflogen und werde mich nach und nach
durch
die Vorschläge durcharbeiten. Ich will an dieser Stelle nur die
Aufgabe etwas präzisieren.
Analoge Realisierung sollte heißen "kein Mikrocontroller".
Es dürfen durchaus digitale ICs verwendet werden.
Ich werde mich daher zunächst dem LM567 widmen.
Ich bin normalerweise nicht in Welt der analogen Elektronik unterwegs.
Was hält ihr von der Idee, das Signal herunterzumischen
(analoge Multiplikation) und Tiefpassfilter?
Mich schreckt nur gefühlter Mehraufwand für analoge Multiplikation.
Da ich eben "einfache" Schaltung möchte, sollte Filter 2 Ordnung sein,
damit das Ganze mit dual opamp aufgebaut werden kann.
Mir fehlt das Gefühl für die notwendige Steilheit des Filters,
damit beispielsweise f<9kHz und f>11kHz ausreichend bedämpft sind.
Wie geschrieben kannst du vieles mit der Simu-Software LTSpice
ausprobieren. Die gibt es kostenlos von www.linear.com.
Da kannst du auch ausprobieren, wie steilflankig die erdachten Filter
sind und wie die Signale danach aussehen.
Signalerkennung schrieb:> Der Kern der Aufgabe besteht darin,> die Frequenz zu erkennen. Das ganze muss analog realisiert werden.NE567, der ist dafür gebaut.
Moin,
Signalerkennung schrieb:> Mir fehlt das Gefühl für die notwendige Steilheit des Filters,> damit beispielsweise f<9kHz und f>11kHz ausreichend bedämpft sind.
Das macht man deshalb auch nicht mit Gefuehl, sondern man schaut, mit
welchem Pegel gegenueber dem zu detektierenden 10kHz Pegel, Signale mit
9 oder 11 kHz vorkommen, die nicht detektiert werden duerfen. Damit
kommt man dann auf die Steilheit.
Aber der NE567 wird wohl auch ohne externen Bandpass funktionieren.
Gruss
WK
Beschreibe doch das Eingangssignal einmal etwas genauer:
Ist das Signal immer ein Rechtecksignal, auch dann, wenn die Frequenz
von den 10 kHz abweicht? Wenn nein, wie sieht das Signal sonst aus?
Kann das Signal gestört sein? Wenn ja, wie sehen diese Störungen aus?
Bleibt die Amplitude unabhängig von der Frequenz immer ungefähr gleich?
Wenn nein, in welchen Grenzen variiert die Amplitude?
Bleibt der Gleichanteil immer ungefähr gleich? Wenn nein, in welchen
Grenzen variiert der Gleichanteil?
Bleibt das Tastverhältnis immer ungefähr gleich? Wenn nein, in welchen
Grenzen variiert das Tastverhältnis?
Bis zu welcher Abweichung der Frequenz von den 10 kHz soll das Signal
durch die Schaltung noch also 10-kHz-Signal akzeptiert werden?
Wie lange darf die Erkennung des Signals dauern? Hintergrund: Je kleiner
die Bandbreite der Erkennungsschaltung ist, desto länger dauert i.Allg.
die Erkennung.
Hi Yalu,
es freut mich Dich hier dabei zu haben :)
> Ist das Signal immer ein Rechtecksignal, auch dann, wenn die Frequenz> von den 10 kHz abweicht? Wenn nein, wie sieht das Signal sonst aus?
das Signal soll von einem Phototransistor stammen. Der Sender ist eine
grüne Diode, die mit einem Rechtecksignal (0mA - 20mA) betrieben wird.
Für das träge Auge mit > 1kHz (angedacht 10kHz), jedoch nicht über
30kHz,
weil dann Phototransistorschaltzeiten nicht sauber ein/ausschaltet.
Das "Testsystem" steht im Moment noch nicht, ich warte noch auf die
Bauteile und werde wohl Ende nächster Woche es auf dem Tisch haben.
Auf dem Markt gibt es einige integrierte Lösungen für IR,
aber nicht für sichtbares Licht. Diese Lösungen beinhalten
AGC (automatic gain control), Bandpass und Ausgangsstufe.
Die Frequenz liegt je nach Typ zwischen 30-36kHz.
> Kann das Signal gestört sein? Wenn ja, wie sehen diese Störungen aus?
Sättigung des Phototransistors. Die Erkennung "darf" ausbleiben.
Eventuell ist das Ausbleiben sogar wünschenswert.
> Bleibt die Amplitude unabhängig von der Frequenz immer ungefähr gleich?> Wenn nein, in welchen Grenzen variiert die Amplitude?
Die Amplitude wird vermutlich normalverteilt sein.
Mittelwert soll bei wenig "Störlicht" bei 5V liegen
> Bleibt der Gleichanteil immer ungefähr gleich? Wenn nein, in welchen> Grenzen variiert der Gleichanteil?
Wird durch einfallendes Fremdlicht beeinflusst.
> Bleibt das Tastverhältnis immer ungefähr gleich? Wenn nein, in welchen> Grenzen variiert das Tastverhältnis?
Tastverhältnis bleibt gleich (40/60)
> Bis zu welcher Abweichung der Frequenz von den 10 kHz soll das Signal> durch die Schaltung noch also 10-kHz-Signal akzeptiert werden?
+/- 1 bis 3 kHz.
> Wie lange darf die Erkennung des Signals dauern? Hintergrund: Je kleiner> die Bandbreite der Erkennungsschaltung ist, desto länger dauert i.Allg.> die Erkennung.
max 500ms.
Nur zur Information:
Einen Schwingkreis 10 kHz mit 3dB-Bandbreite 100 Hz kann man leicht mit
einem Ferrit-Ringkern bauen.
Aber die einfachste Lösung ist tatsächlich der LM oder NE 567.
Sitzt die Sendeelektronik auf der gleichen Platine? Oder kann die
Frequenz davon abgegriffen werden?
Dann könnte man über eine Synchrongleichrichtung (über 4066) nachdenken,
und die Sendefrequenz darf auch etwas driften.
Oder den LTC6943, der hat den Osc. schon mit drin :)
Signalerkennung schrieb:> ich habe am Empfänger ein Rechtecksignal einer bestimmten Frequenz> (~10kHz)> mit einem Gleichanteil überlagert. Der Kern der Aufgabe besteht darin,> die Frequenz zu erkennen.> Das ganze muss analog realisiert werden.
Das ist grenzenloser Schwachsinn, der sich heute (2015) durch absolut
nichts mehr sachlich begründen läßt.
> Mein aktueller Lösungsansatz ist, mit einem Bandpassfilter> zunächst das Signal zu filtern
Das ist weiterer vollkommener Schwachsinn. Und zwar ganz unabhängig
davon, ob die Erkennung digital oder analog erfolgen soll.
Kann es sein, daß du überhaupt nur eine prinzipiell mögliche Lösung
kennst, aber nicht einmal diese selber für das konkrete Problem umsetzen
kannst? Auch wieder: weder analog noch digital...
So liest sich jedenfalls deine Frage im Kern...
Wenn du also mit einem Problem konfrontiert bist, was deinen geistigen
Horizont in jeder Richtung offensichtlich deutlich überfliegt, warum
kaufst du dann nicht einfach die Leistung von Leuten ein, die sich mit
sowas auskennen? Könnte sehr gut sein, daß es am Ende sogar billiger
wird...
