Hallo, ich möchte mit möglichst wenig Bauteilaufwand die in einer gedämpften Schwingung gespeicherte Energie abschätzen. Leider wird die Schwingung nach konstanter Zeit abgebrochen/kurzgeschlossen. Daher dachte ich mir: Die Energie beeinflusst nicht die Frequenz, wohl aber die Amplitude. Daher wird die Kondensatorspannung des oben abgebildeten Kondensators nach Abbruch der Schwingung eine (streng monoton steigende) Funktion von der Energie im Schwingkreis sein. Es ließe sich damit also die Energie im Schwingkreis abschätzen (oder genauer: vergleichen) und mein Ziel wäre erreicht. Der µC bekommt dabei mit seinem Pin die Aufgabe erst die Kondensatorspannung zu messen und dann den Kondensator zu "löschen" um neue Messungen zu ermöglichen. Könnt ihr mir zustimmen, oder habe ich einen groben Gedankenfehler? Die Messung muss wirklich nicht genau oder absolut sein. Vielen Dank MfG Ludwig
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achso ich sollte vielleicht noch was zur Schaltung sagen: Die Diode D1 soll immer nur die positiven Halbwellen zum Kondensator leiten, und R1 bestimmt mit der Schwingungs-Amplitude den Ladestrom für C1. D2 ist eine 5V Z-Diode und schützt vor überspannung. R2 ist dann der Entlade-Widerstand, der den Entladestrom auf max. 40mA (max. des Portpin) begrenzt.
Was du brauchst, ist ein Hüllkurvendetektor. Das wird üblicherweise mit einem Spitzenwertdetektor mit schneller Anstiegszeit und sorgsam angepaßter Abfallzeit gemacht, damit der Spitzenwert zuerst schnell dem ersten Peak und danach den kleiner werdenden Peaks folgen kann. Manchmal macht man das auch mit Doppelwegleichrichtung, wenn man den "Ripple" verkleinern möchte. Ist die Frequenz konstant? Das würde die Bemessung der Zeitkonstanten erheblich vereinfachen... Kai Klaas
Funktionieren denk ich würde dein Ansatz schon. Ohne die genauen Randbedingungen zu kennen würde ich aber vermuten, dass die ständige "Vernichtung" von Energie deinen Schwingkreis zu stark beeinflusst. Ich würde wohl einen OP als Präzisionsgleichrichter verwenden und damit auch gleich einen Tiefpass realisieren. Das Entladen kannst dir dadurch auch gleich noch ersparen.
Ja die Frequenz ist konstant. Aber oberstes Kriterium ist: Wenig Bauteile, möglichst nur eins ^^ Platz ist nicht vorhanden bis keiner da. Und genauigkeit wird wirklich nicht groß geschrieben, wenn abgeschätzt werden kann, welche von 100 "Schwingungen" die Energiereichste war ist das absolut ausreichend. Dabei erwarte ich Spitzenspannungen von 250V und abstufungen von 10-20V sollten messbar sein.
Was möchtest du denn genau mit deiner Schaltung messen? Eine mittlere Amplitude? Den Anfangspeak? Kai Klaas
Also, da gibt es schon ein paar Freiheitsgrade, die für dich zum Problem werden können: 1. Anfangsamplitude 2. Endamplitude 3. Abfallzeitkonstante bzw. Zeitdauer der gedämpten Schwingung Ohne jetzt genau die Details deiner gedämpften Schwingungen zu kennen, würde ich sagen, daß du das wohl nicht mit einem einzigen großen RC-Glied mit einer Diode davor erfassen kannst. Wenn die gedämpften Schwingungszüge alle gleich lang dauern und die Kürvenverläufe im mathematischen Sinne "ähnlich" sind, also sich nur durch einen Streckungsfaktor unterscheiden, könnte deine Methode durchaus klappen. Wenn nicht, dann wohl nicht. Kai Klaas
Naja die Schwingung wird folgendermaßen erzeugt: Ein Kondensator wird geladen (200-250V) und auf eine Spule losgelassen. Beide zusammen schingen dann so vor sich hin und nach wenigen 100 mikrosekunden wird dann alles durch einen FET (+Diode, ist aber unwichtig) gestoppt. Die ersten paar daraus entstehenden Schwingungen werden an anderer Stelle benötigt (genaue Ausführungen würden allerdings den Umfang dieses Themas komplett sprengen; stichwort: verrükte Konzepte und Versuche zur pulsierten drahtlosen Energieübertragung) und es wird dem System Energie entnommen. Nun soll nach den paar Schwingungen abgeschätzt werden ob Energie entnommen wurde und ob ein gewisser Schwellwert unterschritten wurde. Das ist im Prinzip alles. Die Spule und die Kapazität bleiben näherugsweise konstant (=> frequenz ist konstant). Die Zeit fürs Nachschwingen bleibt ebenfalls konstant. Die Anfangsamplitude ist leichten Schwankungen ausgesetzt, allerdings spielen die sich bisher nur im Bereich von 2-5V ab. Joa und dafür sollte die Schaltung oben dienen.
Vielleicht habe ich die Frage nicht verstanden, aber ich sehe hier einfach kein Problem. Schwingkreis heißt, dass die Energie ständig zwischen Aufbau eines elektrischen Feldes im Kondensator und eines magnetischen in der Spule umgewandelt wird. Ist die Spannung am Kondensator null, ist der Strom maximal - ist der Strom null, ist die Spannung maximal. Im letzteren Fall ist die gesamte Energie im Kondensator gespeichert und beträgt
Das heißt, aus der Amplitude kannst du jederzeit die (freie) Energie deines Schwingkreises berechnen.
Ludwig schrieb: > Könnt ihr mir zustimmen, oder habe ich einen groben Gedankenfehler? > Die Messung muss wirklich nicht genau oder absolut sein. Hi, Ludwig, von Rohde&SChwarz gab es vor vielen Jahrzehnten, als Nixie-Röhren noch der letzte Schrei waren, ein LC-Meßgerät. Nach diesem Prinzip bestimmte es die Güte des Schwingkreises. Der wurde angestossen und dann die Zahl der Schwingungen gezählt zwischen einem Maximalpegel und einem Minimalpegel. Zu Deiner Frage: Im Scheitelpunkt der Spannung ist die gesamte Energie im Kondenssator vorhanden, weil die zur Schwingung notwendige Induktivität gerade stromlos ist. Ciao Wolfgang Horn
>Die Spule und die Kapazität bleiben näherugsweise konstant (=> frequenz >ist konstant). Die Zeit fürs Nachschwingen bleibt ebenfalls konstant. >Die Anfangsamplitude ist leichten Schwankungen ausgesetzt, allerdings >spielen die sich bisher nur im Bereich von 2-5V ab. Das klingt doch schon mal gut. Damit hast du zwei von drei Freiheitsgraden praktisch eliminiert. Die gesuchte "Information" steckt in der Fläche unter der Hüllkurve, die du mit deinem Integrierglied gut herausfischen kannst. Vorausgesetzt, die Zeitkonstante des Integrierglieds ist erheblich größer, als die Periode der Schwingung. Kai Klaas
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