Hallo
ich bin dabei zu versuchen eine Phasenverschiebung bei den Frequenzen 5,
50 und 100khz auszuwerten komme jedoch nicht so richtig weiter.
also ich erzeuge mir ein 5,50 oder 100khz signal welches an einem "Z"
anliegt dieses Z kann aus beliebigen R und C kombinationen bestehen(in
reihe dazu ist noch ein 500ohm widerstand um über diesem zu messen)
ich möchte dann die spannung am punkt wo eingespeist wird messen und
über meinem 500ohm messwiderstand.
diese differenz sollte mir sagen was über dem Z an Spannung abfällt.
zusätlich möchte ich ebenfalls am punkt wo eingespeist wird und über dem
500ohm messwiderstand die phasenverschiebung messen um danach den realen
und kapazitiven anteil meines Z zu berechnen.
hoffe da ist net schon nen dicker bock drin^^
meine phasen auswertung besteht im moment aus 2 op-amps welche aus dem
sinus einen rechteckmachen (einer invertiert) und dann geht das ganze
auf ein und gatter. dieses wirft dann peaks entsprechend der
phasenverschienung raus die ich dann gleichrichte und mit internem adc
messe.
tendentiel funktioniert das auch bei den 5khz.
bei den höheren frequenzen gehen kleine phasenverschibungen in den
ansteigenden flanken der op´s unter (lt1056 / 14v/µs).
also ich habe bisher 2 hauptprobleme:
1. die zu vergleichenden phasen haben unterschiedliche amplituden wo mir
nur einfällt als lösung nen rechteck draus zumachen.
2. 3 frequenzen 5,50,100khz wobei die hohenfreqenzen wie erwartet die
meisten probleme machen.
ich habe überlegt einfach noch schnellere op´s zu nehmen oder zu
versuchen eine pll aufzubauen und statt mit der regelspannung nach
zuregeln diese auf meinen adc zu geben und die phasenverschiebung so zu
messen.
jemand mit so etwas erfahrungen?
ist denke mir in lc-metern sollte die messung auch über den phasenwinkel
laufen nur wie bekomme ich das auch noch mindestens aufs grad genau bei
100khz?
den habe ich hier und schon mal getestet jedoch gibt der auch nur
hausnummern raus wenn nicht die amplituden genau stimmen.
und zumindest eins der signale kann in abhängigkeit von Z von 10Vpp bis
2Vpp schwanken.
Oha schrieb:
> Ein AD8302 ...
Stumpi schrieb:
> den habe ich hier und schon mal getestet jedoch gibt der auch nur> hausnummern raus wenn nicht die amplituden genau stimmen.
Der AD8302 sollte eigentlich halbwegs stimmen. Er arbeitet nach dem
gleichen Prinzip, wie du es schon versucht hast: Die Eingangssignale
werden um einen hohen Faktor verstärkt und begrenzt, was ein
rechteckähnliches Signal ergibt. Dann werden die beiden Signale
multipliziert, was bei Rechtecksignalen einfach durch ein XOR-Operation
realisiert wird. Der Gleichanteil des resultierenden Rechtecksignals
(per Tiefpass gewonnen) ist proportional zur Phasenverschiebung.
Das Ganze funktioniert aber nur dann, wenn deine Eingangssignale im
angegebenen Bereich liegen. Dieser Bereich reicht von -73dBV bis -13dBV,
was 0,22mVeff bis 0,22Veff entspricht, deckt also eine Spanne von Faktor
1000 zwischen dem kleinsten und dem größten Wert ab.
mmh werd das ganze mit dem ad8302 noch mal ordentlich auf platine ätzen
ohne luftverhau und alles entsprechend entkoppelt zum rest der
schaltung.
hoffe ich hab vorher einfach was net richtig beachtet oder störende
gleichspannungsanteile gehabt die mir da was versaut haben.
thx erstmal
Mmmh...,
also wenn ich mal überschlage. Im schlimmsten Fall sind beide
Komparatorflanken exakt hintereinander, dann ergibt sich eine die
doppelte Anstiegszeit mit SR = (1/2)*14V/µs = 7V/µs. Bei einem
Ausgangspegel von 5V ergeben sich dann 714ns Anstiegszeit. Und jetzt der
verlaufene Phasenwinkel:
Macht einen Differenzwinkel von 25° den du nicht detektieren kannst.
Sprich: Für einen Phasenwinkel von
ca. 10° folgt SR = 278ns --> 18V/µs
ca. 1° folgt SR = 27,8ns --> 180V/µs
Bei Analog Devices der AD8561 hat tp = 9,8ns und tr = 4ns --> 14ns
Es sind also theoretisch 0,5° möglich.
yalu schrieb:> Der AD8302 sollte eigentlich halbwegs stimmen. Er arbeitet nach dem> gleichen Prinzip, wie du es schon versucht hast: Die Eingangssignale> werden um einen hohen Faktor verstärkt und begrenzt, was ein> rechteckähnliches Signal ergibt. Dann werden die beiden Signale> multipliziert, was bei Rechtecksignalen einfach durch ein XOR-Operation> realisiert wird. Der Gleichanteil des resultierenden Rechtecksignals> (per Tiefpass gewonnen) ist proportional zur Phasenverschiebung.
Entschuldigt falls ich diesen Thread wieder hervorhebe, aber da ich
einigermassen ein N00b auf diesm Gebiet bin wollt ich sehr gerne wissen
warum das so ist?
Warum multipliziert man die Rechtecktsignale miteinander und vorallem
dingen warum ist dann der Gleichanteil proportional zur
Phasenverschiebung?
Und welche Vorteile hat diese Methode gegenüber der Flankenauswertung
beider Rechtecksignale?
Durch die Multiplikation der Signale bekommt man eine PWM Signal. Die
Pulslänge entspricht dabei gerade der Verzögerung. Der Niederfrequente
Anteil ist gerade Pulslänge geteil durch Periodenlänge - ähnlich wie die
Phase, die ist Verzögerung geteilt durch Periodenlänge mal 2 Pi.
Vorteile hat da Verfahren über die Multiplikation bzw. das PWM Signal
bei hohen Frequenzen. Der AD8302 geht immerhin bis in den GHz Bereich.
Bei niedrigen Frequenzen (z.B. unter 10 kHz) kann man besser direkt die
Verzögerungen messen.
Ulrich schrieb:> Bei niedrigen Frequenzen (z.B. unter 10 kHz) kann man besser direkt die> Verzögerungen messen.
Mich interessiert das Thema auch, bei mir geht's um Frequenzen im
unteren kHz-Bereich.
Wie kann man die Verzögerungen möglichst genau messen, wenn sich bei
mindestes einem Signal zusätzlich zur Phasenlage auch die Amplitude
ändert? Natürlich könnte man beide Signale mit groß genuger Frequenz
abtasten, jeweils die Maxima suchen und die Zeit dazwischen bestimmen.
Aber das geht doch sicher auch eleganter, oder?
Gruß!
Phasenverschiebungen kann man mit einen Analaogmultiplizierer messen.
Wenn man auf die beiden Eingänge des Multiplizierers die gleiche
Frequenz drauf gibt, kommt zum einen die doppelte Frequenz raus und zum
zweiten eine Gleichspannung, die dem Phasenunterschied der beiden
Signale entspricht. Die mathematischen Grundlagen dazu kann man nter
dem Stichwort
Modulation bzw Mischer nachschauen.
Ralph Berres
die Gleichspannung hängt aber nicht nur von der Phasenverschiebung ab,
sondern auch von der Amplitude der Signale. In meinem konkreten Fall
ändert sich auch immer die Amplitude, wenn die Phasenverschiebung
varriert. Die Amplitude interessiert mich dabei nicht weiter, ich will
nur die Phasenverschiebung messen.
Bei Signalen in KHz Bereich könnte man das Signal mit der Soundkarte
Aufnehmen und dann digital verarbeiten. Wenn die Rechenzeit nicht so
knapp ist, kann man an die beiden Signale unabhängig voneinander einen
Sinus (oder die passenden Welllenform) anpassen und dann einfach die
Phasendifferenz bilden. Bei den heutigen PCs sollte die Rechenleistung
ausreichen, das auch in Echtzeit zu erledigen.
Als Referenzpunkt eignen sich die Nulldurchgänge besser als die Maxima
und Minima, die sind genauer zu bestimmen.
butsu schrieb:> Wie kann man die Verzögerungen möglichst genau messen, wenn sich bei> mindestes einem Signal zusätzlich zur Phasenlage auch die Amplitude> ändert?
Hi, butsu,
beginnst Du, den Stein der Weisen zu erforschen?
Weil, präzise messen kannst Du nur quasistationäre Signale. So groß die
Variation im Signal wegen Modulation, so sehr kannst Du auf die
Präzision verzichten.
Du kannst die Amplitudenmodulation mathematisch ausdrücken mit der
Fourier-Transformierten. Im Spektrum siehst Du dann den Träger und zwei
Seitenbänder.
Was davon willst Du denn nun messen?
Ciao
Wolfgang Horn
butsu schrieb:> Die Amplitude interessiert mich dabei nicht weiter, ich will> nur die Phasenverschiebung messen.
Schick die Signale durch einen Begrenzer/Nulldurchgangsdetektor. Dann
kannst du entweder die Zeit zwischen den Flanken messen oder du
multipliziere die Vorzeichen per XOR-Verknüpfung. Das tiefpaßgefilterte
XOR-Signal (PWM) enthält die gesuchte Phase (ohne Amplitudenanteil).
Beitrag "Re: Phasenverschiebung auswerten"
Sollte es um Goldsuchgeräte (Metalldetektoren) gehen , ist es
eine beliebte Technik, das Nutzsignal quasi unendlich stark
zu verstärken, um aus dem Nulldurchgang sozusagen das letzte
rauszukitzeln.
In Assembler geht es aber auch mit nem ATmega.
Gruss K.
@ Wolfgang Horn
die Signale die ich habe sind quasistationär. Ein Signal hat z.B. 5kHz
und eine konstante Amplitude. Das zweite Signal hat dieselbe Frequenz
und eine variable Phasenverschiebung, die sich nur sehr langsam ändert.
Die Amplitude des zweiten Signals ist mit der Phasenverschiebung
korreliert, hat aber noch andere Einflußgrößen.
Die Nulldurchgänge (nach Verstärkung) zu suchen und die Zeit zwischen
den Flanken zu messen erscheint mir vielversprechend! Klaus, hast du
evtl. ein paar Links bzgl. der Metalldetektoren?
viele Grüße und danke für die Tipps!
Ralph Berres schrieb:> Phasenverschiebungen kann man mit einen Analaogmultiplizierer messen.>> Wenn man auf die beiden Eingänge des Multiplizierers die gleiche> Frequenz drauf gibt, kommt zum einen die doppelte Frequenz raus und zum> zweiten eine Gleichspannung, die dem Phasenunterschied der beiden> Signale entspricht.
In welchem Maße entspricht denn die Gleichspannung dem
Phasenunterschied?
Bzw. wenn ich jetzt die beiden Signale multipliziert hab und über nen TP
den Gleichanteil raus gefiltert hab; Wie kann ich es dann weiter
auswerten um an die genaue Phasenverschiebung ran zu kommen?
Der Gleichanteil hinter dem Tiefpass, ist im etwa proportional zur
Phasenverschiebung. Allerdings ist der Gleichanteil auch abhängig von
der Größe des Eingangsignals , welche man multipliziert. Die müßte man
also konstant halten.
Probiere es mal mit einem Ringmischer oder einer Gilbertzelle.
Analoge Multiplizierer haben den Vorteil, das es keine Totzeit gibt, wie
bei den digitalen Multiplizierer ala X-OR Gatter usw.
Ralph Berres
