Hey Leute,
für ein Projekt im Rahmen meiner Ausbildung zum EGS bräuchte ich Hilfe
bei einem Schaltungsteil.
Die Aufgabe:
Ich soll über einen NTC einen Strom messen. Mithilfe einer NE555
Beschaltung wandle ich den Strom in eine Frequenz um. Anschließent geht
das PWM Signal über einen Optokopler (Da die IGBT-Module wo der NTC drin
ist vollständig gegeneinander isoliert sein müssen).Anschließnt muss ich
das PWM zurück in eine Spannung wandeln. Und dazu finde ich nicht
allzuviel oder verstehe es nicht richtig bzw. habe noch fragen.
IGBT-Modul
http://www.infineon.com/dgdl/DS_F3L300R07PE4_2_1.PDF?folderId=db3a304412b407950112b4095b0601e3&fileId=db3a30432ea425a4012eb37edef429d1Beitrag "frequenz in Spannung wandeln"
Dieser Beitrag hilft mir nicht viel weiter den dort wird die Frequnze
benötig er versucht ja nur einen Umweg über die Spannung zu machen. Ich
allerdings brauche eine Spannung um damit weiter zu arbeiten.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Monoflop
Dieses hier hat mich schon weiter gebracht nun hab ich aber ein paar
Fragen.
Z.B.
"dass bei der höchsten Frequenz (=kleinste Periodendauer) die Pulsbreite
des Monoflops ca. 90..95% der Periodendauer des Sensorsignals wird"
...
"Damit sinkt der Mittelwert des Signals. Über einen Tiefpass kann dieser
gefiltert"
Was für eine Abweichung hätte ich den dann? Wie groß wird die Toleranz
durch dieses Verfahren?
Eckdaten:
Der Temperaturbereich der ermittel werdne soll liegt zwischen 70 und
140° C
Der im IGBT-Modul eingebaute NTC hätte dann einen Wert zwischen 1000 und
100 Ohm ca. Die Frequenz würde sich zwischen ca. 7400Hz bis 14000Hz
bewegen.
Zusammenfassung: Welche Möglichkeiten gäbe es noch eine Frequnez in eine
Spannung zu wandeln? NE555 würde ich bevorzugen obwohl dan ja wieder die
MONOFlop Geschihcte von oben wieder dabei wäre. Oder? Kennt ihr
villeicht fertige ICs die soetwas können? Ich habe keine Möglichkeit SMD
zu verarbeiten und natürlich sollte man dieses IC (falls es eins gibt)
möglichst einfach zu bekommen sein.
Danke für eure Zeit schöne Grüße Ray
Danke Andi leider habe ich keine möglichkeit einen µC zu nehmen.
Das LM2907 scheint ja eigenklich rehct nützlich was mir aber fehlen
würde wäre ein Offset und das ganze sollte auf 5V Basis laufen.
Mit Offset meine ich in diesmefall meine mindestens 7400Hz(70°C).
Danke für die Antwortne Grüße
Entweder
1. µC mit Input Capture, Signalanpassung im µC danach PWM Ausgabe und RC
Filter.
2. CPLD mit Counter (auch Input Capture), Signal anpassung und PWM
Ausgabe mit RC Filter.
3. RC Filter mit nachgeschaltetem Subtrahierverstärker der den Offset
mittels Trimmpoti (Kermet) und Spannungsreferenz abzieht. Eventuel
nachgeschaltetem weiterem Verstärker.
Ich bin etwas überrascht das Du bei diesem IGBT Modul keinen Zugriff auf
einen Rechenknecht hast. uC, FPGA, CPLD irgend sowas.
Ich habe mit genau diesem Modul bereits gearbeitet. Da müssen für die 3
Level Geschichte Totzeiten eingehalten werden, einige
Schaltkombinationen sind verboten, direkte Kommutierungen zwischen
oberstem und unterstem Schalter sind z.B. nicht erlaubt. Darüber hinaus
braucht man auch gerne mehr als eines davon. 3Stk. z.B. für einen
Umrichter und hat dann mal schnell 12 Gates mit allen möglichen
Abhängigkeiten. Meist steht da eine Statemachine hinter und damit die
sicher ist wird Sie gerne in FPGA oder CPLD gegossen.
Warum kann dort die Auswertung nicht digital gemacht werden? Die Module
sind so teuer, ich würde mich nicht trauen die ohne schnelle
automatische Übertemperaturabschaltung in Betrieb zu mehmen.
Ansonsten ist der Monoflop Geschichte doch ganz nett. Man muss sich
Aufgrund der logarithmischen Kennlinie des NTC halt entscheiden in
welchem Temperaturbereich man genau messen will.
>Die Frequenz würde sich zwischen ca. 7400Hz bis 14000Hz
Auch wenn es digital ist würde ich von den Schaltfrequenzen des
Umrichters ein bischen Abstand halten.
viel Erfolg
Hauspapa
Hey Uwe hey Hauspapa,
rein theoretisch hätte ich zugriff auf einen µC, aber das dies mein
Abschlussprojekt ist und diese Projekt auf ein anderes Projekt aufbaut
ist es nicht so einfach (vorallem wegen der Zeit) das alles umzubauen.
Ich bin noch Azubi. Man sollte dazu sagen das ich noch am überlegen bin
die ganze umwandlungs geschihcte nicht weglasse den nach dem Optokopler
würd nur noch der f/V und ein Verstärker/Anpassungsteil auf 5 Volt
kommen. Anschließent geht das Signal auf einen Labjack an den Laptop.
Ich bin erst seit heute wieder aus meinem Urlaub da und wie gesagt da
die Zeit nicht unbegrenzt ist hab ich das Prinzip meines erstes Projekst
genommen. Ich bin momentan als noch in der Planungsphase für das Grobe.
Blockschaltbild und Datenblätter mehr hab ich nicht.
Hier mal der gesamte Auftrag.
Grafische Temperaturmessung über Labjack/Laptop.
9 IGBTs müssen gemessen werden.
(Da es sich um unsere Gleichrichter/Wechselrichter handelt)
Da alle vollständigt gegeneinander und gegen den Labjack/Laptop isoliert
sein müssen hab ich folgenden Blockschaltplan aufgezeichnet.
Netzteil 230V/24V
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V
Netzteil 24V/5V
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V
NTC/Strom
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V
Strom/Frequenz (NE555)
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V
Optokopler
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V
Frequenz/Spannung
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V
Verstärker/Anpassung
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V
Labjack/Laptop
Und jetzt wo ich die ganzezeit µC höre kommt es mir grad in den Sinn den
Labjack/LAptop als µC zu nehmen um dort die Frequenz
weiterzuverarbeiten.
Also im Prinzip so:
Netzteil 230V/24V
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V
Netzteil 24V/5V
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V
NTC/Strom
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V
Strom/Frequenz (NE555)
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V
Optokopler
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V
Labjack/Laptop
Danke für eure Antworten Grüße
Hauspapa schrieb:> Warum kann dort die Auswertung nicht digital gemacht werden? Die Module>> sind so teuer, ich würde mich nicht trauen die ohne schnelle>> automatische Übertemperaturabschaltung in Betrieb zu mehmen.
Das Projekt wird nur in der Entwiklich benötigt. Die abschaltung im
Endgerät erfolgt sowieso anders. (Kann aber auch nciht sagen wie).
Da es aber nicht möglich ist die Temperatur auszulesen soll ich als mein
Abschlussprojekt eine Grafische Temperaturauswertung machen. Wie gesagt
das ist nur für die Entwiklungs- und Testphase um die Temperaturen
auszulesen
eRay schrieb:> http://www.mikrocontroller.net/articles/Monoflop> Dieses hier hat mich schon weiter gebracht nun hab ich aber ein paar> Fragen.>> Z.B.> "dass bei der höchsten Frequenz (=kleinste Periodendauer) die Pulsbreite> des Monoflops ca. 90..95% der Periodendauer des Sensorsignals wird"
Ja, bei weterer Erhöhung der Frequenz liefert das Monoflop ein
Dauersignal
> "Damit sinkt der Mittelwert des Signals. Über einen Tiefpass kann dieser> gefiltert">> Was für eine Abweichung hätte ich den dann? Wie groß wird die Toleranz> durch dieses Verfahren?
Grundsätzlich ist dieses Verfahren beliebig genau. Fehler ergeben
sich nur durch die Abweichung der real verwendeten Teile von den
idealen Werten.
> Zusammenfassung: Welche Möglichkeiten gäbe es noch eine Frequnez in eine> Spannung zu wandeln?
Eigentlich keine. Selbst die angebotenen Spezial-ICs verwenden
das gleiche Verfahren.
> NE555 würde ich bevorzugen obwohl dan ja wieder die> MONOFlop Geschihcte von oben wieder dabei wäre. Oder? Kennt ihr> villeicht fertige ICs die soetwas können?
Der 555 ist ja das fertige IC, mit dem man das unbedingt nötige
Monoflop aufbaut.
Gruss
Harald
Hey Harald
ich hab mir ja eben Gedanken gemacht, statt eine Umwandlung direkt an
den Labjack anzuschließen, aber ich seh grade das Funktioniert nicht da
die Abtastrate vom Labjack nicht ausreichent ist.
danke für die antwort grüße.
Na dann schreit der LM2907 ja geradezu "nimm mich". Subtrahieren und
verstärken nach Lehrbuch und gut. Um Toleranzen musst Du Dir relativ
wenig Gedanken machen. Der NTC ist mit 5% Toleranz definiert, da
bedeutet für Laborzwecke wirst Du eh einen Abgleich machen müssen. Da
fallen dann alle systematischen Geschichten wie Optokopllertiming u.ä.
heraus.
Beachte bitte folgendes:
Dein NTC ist (Funktions-) isoliert zu den Halbleitern. Du kannst Ihn
isoliert lassen oder auf ein definiertes Potential legen (Kann aus
störungsgründen Sinn machen). Nimm nach Möglichkeit kein taktendes
Potential sonst +/- oder Mitte. Nicht jedes Netzteil hält die Belastung
durch Schaltflanken aus.
Beachte weiter:
Die 24/5V Wandler mit hoher Isolationsfestigkeit (Traco und Konsorten)
sind meist ungeregelt. Evtl spendierst Du noch einen kleinen
Festspannungsregler.
Wenn Du etwas mehr als 5V spendierst hast Du etwas weniger Probleme mit
Stöhrungen durch kapazitive Kopplung zu den IGBTs.
Normalerweise bedient man sich für die Spannungsersorgung des Messteiles
bei der Versorgung des Gatetreibers. Bei Fertigtreibern aus dem Hause
Concept muss man allerdings etwas aufpassen wo man sich draufklemmen
darf. Die paar Milliwatt hat der Gatetreiber eigentlich immer übrig.
Ansonsten hat AVAGO noch Bausteine: HCPL-7800 macht recht easy was Du
willst. Hat auch noch ein paar nahe Verwandte. Konktret die ganzen
HCPL78... und ACPL-78... sind eine Blick wert. Gängige Distributoren wie
Digikey, RS und Farnell haben da auch den einen oder anderen lagernd.
viel Erfolg
Hauspapa
Noch etwas:
Mit Hilfe einer Reissnadel und eines flachen Schraubendrehers bekommt
man den Deckel der Module gut ab. Man sieht dann das nicht jeder
Halbleiter im Modul gleich gut gemessen wird.
fröhliches basteln
Hauspapa
Man kann zwei Optokppler mit jeweils zwei Operationsverstärkern
gegeneinander Verschränken. Quasi ein optisch getrennter Stromspiegel.
Nur falls die anderen Tipps nichts helfen...
mfg mf
Danke eure Antworten sind sehr hilfreich.
Momentan versuche ich mit dem Datenblatt des LM2907 eine Beschaltung zu
finden die meinen Anfroderungen gerecht wird.
Das Problem ist das im Datenblatt die Ausgangsspannung mit 67Hz/V
angegeben ist und ich mit meinen 7400Hz-14000Hz etwas hoch bin.
Desweiteren bräuchte ich ja einen Offset den die Frequenzen unter 7400
interesieren mich nicht. Leider finde ich im Datenblatt keine
beschreibung woraus sich die 67Hz/V zusammensetzen deshlab fällt es mir
etwas schwer das zu ändern. Sofehrn dies überhaupt möglich ist.
Laut Internet hat ein LabJack doch einen Zähleingang (Counter). Den
kannst Du doch benutzen um die Frequenz ganz einfach zu messen - einfach
die Impulse zählen. Die gesamte Rechnerei, Linearisierung... macht dann
der PC.
Kann mir einer mit dem Datenblatt des LM2907 weiterhelfen ich verstehe
nicht wie ich die Ausgangsspannung berechnen kann. Also ich meine bei
welcher Eingangsfrequenz welche Ausgangsspannung sich ergibt.
Überall im Internet lese ich im Forum "nimm doch einfach den LM2907..."
und als Antwort kommt "Super hat funktioniert" und das wars auch schon.
Kann mir jemand es an einer Anwendung erklären?
grüße
1. Zwingt Dich niemand das Ding mit 15khz laufen zu lassen. Mach den
Kondensator grösser und schon bist Du unten. 2. Kann man Frequenzen auch
teilen. Macht Dir jeder Zähler. Ein CD4060 der teilt dir das mit einem
Standardbaustein bis auf unter 1Hz herunter.
2. halte ich den HCPL-7800 in diesem Fall für die wirklich Beste, weil
einfachste Lösung.
Spannungsversorgung isolieren, Linearregler hintendran. Spannungsteiler
mit NTC so auslegen das Du mit den liearen Wandlungsbereich hinkommst
und hinten fällt es isoliert analog heraus. Rest ist einfach
(subtrahieren, verstärken).
habt Ihr für die Module einen eigenen Treiber oder verwendet Ihr etwas
Fertiges?
fröhliches basteln
Hauspapa
Danke Erich es hat etwas geaudert bis ich es verstandne habe. (Wieso
beschrifte man statt F/U nicht noch zusätzlich LM2907 dran?). Aber ich
glaube ich habe das grobe verstandne und weis nun wie ich es berechnen
kann.
Hauspapa
die Frequenzen die ich genannt habe ergeben sich aus einer
Rechnungsgrundlage aus einem Infinoen Buch welches die Temperaturmessung
über U/F und Optokopler beschreibt. In dem Buch handelte es sich auch
nur um ein Standartbeispiel wie es oft ver wendet wird. Ich habe mich
asn die werte gehalten und mal gerechnet. Natürlich liese sich dies noch
ändern.
Da ich solangsam verstehe wie der LM2907 arbeitet (danke Erich) werde
ich versuche damit weiter zu arbeiten.
Ich bin mir nicht ganz sicher aber ich glaube die Treiber für die Module
sind unsere eigenen.
Fals ich noch fragen hab meld ich mich =) danke an alle und schönen
Gruß.
Hallo eRay,
nur am Rande bemerkt zu dem Counter am Labjack: der kann doch bis 1 MHz!
Die Abfrage ist langsam, aber bei einem 32 Bit Counter ist das doch
überhaupt gar kein Problem.
just my 0,02€
vlg Timm
Hey Timm,
von welchem Labjack redets du?
Hier in der Firma wird es wahrscheinlich auf den Labjack U12
hinauslaufen. falls der wirklich 1 Mhz Counten kann würd mich noch
interesieren wieviele Counter hat der? Für das Projekt müssten es
mindestens 2 sein und anschließend müsste sich eine Möglichkeit bieten
es auf 8 oder 9 Kanäle erweitern zu lassen.
Grüße
Moin,
anscheinend ist es noch zu früh und ich habe das Problem noch nicht
richtig verstanden. Jedenfalls, wenn Du Dein Analogsignal schon als PWM
vorliegen hast, dann brauchst Du nur einen Tiefpass um daraus ein
Spannungssignal zu erhalten, egal ob vor oder nach dem Optokoppler.
gk
Hey gk,
das ist theoretisch richtig da ich aber nur die gesamte Periodenlänge
veränder und nicht den Duty Cycle würde sich nach einem Tiefpass (Da der
Dutycylce immer 50% ist) immer eine Spanung von 2,5V ergeben egal bei
welher Frequenz....
Mal abgesehn von der Grenzfrequenz.
grüße
eRay schrieb:> das ist theoretisch richtig da ich aber nur die gesamte Periodenlänge> veränder und nicht den Duty Cycle
dann ist das aber auch keine PWM.
Anders herum, wenn Du das Signal schon vor dem Optokoppler in eine PWM
verwandeln kannst (z.B. 555), brauchst Du auf der Auswerteseite nur
einen Tiefpass.
Und was heist denn überhaupt
> Ich soll über einen NTC einen Strom messen
Meinst Du den Strom durch den NTC ?
gk
> Und was heist denn überhaupt>> Ich soll über einen NTC einen Strom messen> Meinst Du den Strom durch den NTC ?
Ich wollte erst Spannung schreiben aber irgentwie bin ich auf Strom
gekommen. Die Schaltung ist wie gesgat aus einem Infineon.
>eRay schrieb:>> das ist theoretisch richtig da ich aber nur die gesamte Periodenlänge>> veränder und nicht den Duty Cycle>dann ist das aber auch keine PWM.>Anders herum, wenn Du das Signal schon vor dem Optokoppler in eine PWM>verwandeln kannst (z.B. 555), brauchst Du auf der Auswerteseite nur>einen Tiefpass.
gut dan entschuldige ich mich für dieses Messverständniss. Es ist also
kein PWM sondenr nur eine Rechteckfrequenz die je nach dem Wert des NTC
ihre Frequenz verändert.
Wie gesgat ich schau mir die Schaltung vom Erich an mit dem LM2907 da
die einigermaßen gut beschrieben ist versuche ich es damit.
Ich habe momentan auch einen Denkfehler/Denkblockade. Da ich es ja
eigenklich auch mit einem NE555 als Monoflop machen könnte, wie hier
beschrieben.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Monoflop
Nur wenn ich mir die Schaltung anschaue zum Monoflop mit NE555 kom,m ich
irgentwie nicht weiter. Wie auch beim LM2907 müsste ich beim NE555 nach
der F/U Wandlung einen Tiefpass UND eine Subtraktion für den Offset
machen.
Grüße
Hey,
ich wunder mich grad selber aber in der Simulation funktioniert es mit
einem einfachen Tiefpass hinter der Frequnz...aber erklären wieso kann
ich es mir nicht.
Danke für eure Hilfe/Antworten. Grüße Ray
Hallo,
eRay schrieb:> von welchem Labjack redets du?>> Hier in der Firma wird es wahrscheinlich auf den Labjack U12> hinauslaufen. falls der wirklich 1 Mhz Counten kann würd mich noch> interesieren wieviele Counter hat der? Für das Projekt müssten es> mindestens 2 sein und anschließend müsste sich eine Möglichkeit bieten> es auf 8 oder 9 Kanäle erweitern zu lassen.
naja, vom U12. Beim U6 würde ja schon die normale Sample Frequenz
ausreichen für Deine Aufgabe.
Ich weiss ja nicht, wie schnell das Update Intervall sein muss! Und vor
allem will ich Dich nicht vom LabJack überzeugen, wollte das nur
klarstellen.
Also: Ein Counter. Maximale Abfragerate sind 50 Hz. Wenn Du jetzt
hergehen würdest, und würdest über einen simplen
Pfennigartikel-Digital-Multiplexer 10 Kanäle in 1 Sekunde abfragen und
Deine niedrigste Frequenz ist 7 kHz, hättest Du immer noch 700 counts
pro Intervall, klingt jetzt nicht soo wenig. Naja, ein bisschen Overhead
kommt auch noch dazu, vielleicht her so 500 counts?
Viele Grüße
Timm
Hallo,
mag sein all der Info hier bin ich ein wenig verwirrt, dennoch.
Deine ursprüngliche Frage: Es gibt eine Reihe Standard ICs [LM331 (NS)
der 2907 ist eher ein „Tacho“ IC, TC94.. (MC), AD 65... (AD), VFC..
(TI)] im Dutzend zur f/U oder U/f Wandlung.
Sehr bekannt und sehr beliebt da einfachst anzuwenden, preisgünstig und
funktionssicher ist der XR 4151 (Exar), für beides, f/U und umgekehrt.,
Schau diesen mal an (die Applikationsbeispiele im Netz sind super
einfach).
Offset, Addition oder Subtraktion von „Frequenzen“ ist auf der DC Seite
einfach zu realisieren, für uC Spezis wohl auch Digital.
In den App Notes der Hersteller von OPs gibt es aber auch jede Menge
Wandler (mit sehr hoher Linearität (<0.1%), realisiert durch 2 oder 3
Op. Grundsätzlich gilt es hier immer einen Kompromiss zwischen
Einschwingverhalten und Restwelligkeit zu finden.
