Hi,
mein Aufbau soll aus einem VCO, einem Schwingkreis und einer Regelbox
bestehen. Ich möchte gerne, dass die Regelbox den VCO so einstellt, dass
dieser die Resonanzfrequenz des Schwinkreises ausgibt. Die Amplitude des
Signals hinter dem Schwinkreis ist am geringsten (aber nicht null), wenn
der VCO die Resonanzfrequenz ausgibt. Ich kann jetzt die Amplitude mit
einem Gleichrichter herrausfinden. Mein Problem ist nun eine Regelung zu
entwerfen die auf ein Minimum im Regelsignal regelt und nicht auf einen
bestimmten Wert wie ein PID-Regler. Gibt es dafür eine Standartlösung
analog zum PID regler? Ich würde mich sehr freuen wenn mir jmd. einen
Guten Startpunkt geben könnte.
Mfg
Ronald
Du moechtest also den VCO auf der Resonanzfrequenz laufen lassen ? Ja,
das kann man machen. Das nennt sich dann AFC. Man generiert mit FM
Seitenbanden, zB 50 kHz weg vom Traeger. Dann wird die Reflektion des
Resonators mit denselben 50kHz synchron demoduliert. Das demodulierte
Signal auf einen Integrator und man ist im Minimum.
Hi, ich hatte nun ein wenig Zeit mich anhand deiner groben Beschreibung
einzulesen, leider komme ich nicht sehr weit.
Ist die Idee, die Differenz der Seitenbänder als Regelsignal zu nehmen?
Ein Syncrondemudulator mit Integrator ist doch ein Lock-In Amp. oder?
Warum ist seine Referenzfreq. der Abstand der Seitenbänder. Soll das
Reflektierte Signal noch durch ein Mixer o.ähnl.?
Mfg
Ronald
Hallo Ronald
Normalerweise wird das anders gemacht. Der Schwingkreis wird an eine
Oszillatorschaltung gehängt und dann die Frequenz gemessen.
Außerdem ginge es auch über die Phase. Bei Resonanz verhält sich der
Schwingkreis ohmisch, also Spannung und Strom sind gleichphasig.
Wenn das Signal hinter dem Schwungkreis minimal ist, heisst das dass die
Energie verbraten wird, das bedeutet der Aufbau, Richtung
Netzwerkanalyzer ist schon vorgegeben. Es ist nich in jedem Fall
moeglich den Oszillator direkt als Verstaerker plus Resonanz zu bauen.
ZbWenn VCO und Resonator raeumlich getrennt sind. In dem Fall verwendet
man den Ansatz von Elf von Dreizehn
Hallo,
B e r n d W. schrieb:> Normalerweise wird das anders gemacht. Der Schwingkreis wird an eine> Oszillatorschaltung gehängt und dann die Frequenz gemessen.
das war auch mein erster Gedanke,siehe
Beitrag "Oszillator Dimensonieren", dort hast du mir auch schon
gut geholfen, DANKE!
Jedoch möchte ich die Signalamplitude im/am Resonator und die Verbratene
Leistung im Resonator möglichst gering halten. In der Simulation vom
Oszillator (da er sonst nur sehr schwer anschwingt) habe ich dort
Signalamplituden von ~4V, was (trotz Schirmung, da sie löcherig sein
wird) zu Störungen von einem nahegelgendem Messaufbau, welches < mV
Signale auswerten muss, führen könnte. Um das zu Vermeiden wollte ich
diesem Ansatz hier nachgehen, bei dem ich das eingehende Signal
theoretisch sehr klein wählen könnte, oder?
Troll schrieb:> Es ist nich in jedem Fall> moeglich den Oszillator direkt als Verstaerker plus Resonanz zu bauen.> ZbWenn VCO und Resonator raeumlich getrennt sind. In dem Fall verwendet> man den Ansatz von Elf von Dreizehn
Der Resonator wird relativ weit von der Auswerteelektronik sein aber
unter lambda/8.
Auch wenn sich herraustellen würde das der Ansatz von Elf von Dreizehn
für mein Problem nicht gut ist, würde ich ihn totzdem gerne Verstehen.
Könnte mir da jmd. ein Buch/Script empfehlen in dem sowas etwas
ausführlicher besprochen und eklärt wird?
Mfg
Ronald
Zum Ansatz von Elf von Dreizehn.
Ja, man nimmt die Differenz der reflektierten Seitenbaender als
Regelsignal. Ja. Die Synchrondemodulation, mischt auf DC runter. Ja, ist
ein Lock-in. Man kann auch ueber eine Zwischenfrequenz gehen, wenn man
dort bessere Filter hat.
Ich hab auch mal sowas gebaut und die Seitenbaender waren auf
-50..-60dBc. Die Ausgangsleistung der Quelle, resp der Bereich in
welchen das Ganze zu funktionieren hatte war +20.. -40dBm, die Guete des
Resonators war 1000 - 10'000. Bei tiefem Signal musst man die
Seitenbaender vielleicht etwas anheben.
Wie weit weg die Seitenbaender sind wird u.A. bestimmt durch die
Faehigkeit der Quelle Seitenbaender zu produzieren, wie breit die
Resonanz ist, und wo das Nutzsignal ist.
Das Ganze war ein Projekt von einigen Monaten, Im Wesentlichen bestimmt
durch die Leiterplattenentwicklung.
> In der Simulation vom Oszillator (da er nur sehr schwer anschwingt)> habe ich dort Signalamplituden von ~4V, was (trotz Schirmung, da> sie löcherig sein wird) zu Störungen von einem nahegelgendem Messaufbau
Es gibt auch Oszillatorschaltungen, welche konstant bei 0,4-0,7 Volt
schwingen, je nach Vorwiderstand. Störungen sind dann immer noch da,
aber fast um Faktor 10 geringer. Keine Ahnung, ob das dann reicht.
Dann könnte man noch eine Amplitudenregelung einbauen, welche den
Oszillator runterregelt auf z.B. 50 mV.
> Außerdem ginge es auch über die Phase.
Man nehme eine PLL mit VFO. Die Schaltung wertet die Phase zwischen dem
Strom und der Spannung am Schwingkreis aus und regelt über die PLL nach.
Wenn die Phase einrastet, schwingt der VFO bei der Resonanz.
Bei einem Schwingkreis mit endlichem Q fällt in der Regel das Maximum
nicht exact mit der Phase 0-Grad zusammen. Die Abweichungen sind zwar
meist minimal, aber doch vorhanden.
Der obige Ansatz mit den Seitenbaendern war in dieser Konfiguration der
einzig Moegliche.
- Die Quelle war sehr weit, in Wellenlaengen, vom Resonator.
- Der Frequenznachfuehrmechanismus musste waehrend des normalen
Betriebes, dh mit Nutzsignal arbeiten, sowie auch abgeschaltet werden
koennen.
-Das Nutzsignal war vielleicht noch etwas kleiner wie das Seitenband.
> Jedoch möchte ich die Signalamplitude im/am Resonator und die Verbratene
Leistung im Resonator möglichst gering halten.
Der Gedanke ist falsch. Wenn das ein Serienresonator ist und die
Spannung außen auf Minimum ist, dann ist die Verlustleistung im
Resonator maximal.
@ Stilz
> Die Quelle war sehr weit, in Wellenlaengen, vom Resonator.
Das macht Sinn.
@ Ronald
>> Das ist vermutlich entweder ein Keramikschwinger oder>> irgendwelche Sensorik.> Ja, es handelt sich um eine Sensorik.
Da müßte man sich erstmal Gedanken um die Messgenauigkeit machen.
- Wie groß ist der Messeffekt und
wie genau muß die Resonanz bestimmt werden.
- Wie stark wird das Messergebnis von Rauschen/Störungen beeinflußt.
- Wie schnell muss die Messung sein bzw.
über welchen Zeitraum kann das Signal gemittelt werden.
Man kann auch die Leistung minimieren. Niemand sagt man muss mit einem
gewissen Pegel rein. Wenn die Quelle eben nur -50dBm bringt... dann ist
man mit einer Guete von 1000 erst bei -20dBm. Entsprechend 60mVpp
Hallo,
B e r n d W. schrieb:> Da müßte man sich erstmal Gedanken um die Messgenauigkeit machen.>> - Wie groß ist der Messeffekt und> wie genau muß die Resonanz bestimmt werden.> - Wie schnell muss die Messung sein bzw.> über welchen Zeitraum kann das Signal gemittelt werden.
Ideal wäre eine relative unsicherheit von 10^-5 also ca 100Hz auf 10Mhz.
(Falls das zu sportlich ist könnte ich auch mit 10^-4 leben). Die
Messdauer sollte unter 100ms. Vobei sie kontinuierlich ist.
Aber wenn man irgendwo Integriert kann das ca. bei 100ms. Was ja schon
recht viel ist oder? Zudem soll nur die Änderung der Frequenz von einem
Startwert ermittelt werden, die genaue Resonanzfreq. interessiert nicht.
Also wäre die kleine Abweichung bei der Messung der Phase zwischen
Spannung, Strom egal. Die Güte des Resonators weiß ich leider nicht :/.
Und zum Messen komme ich frühstens nächstes Jahr.
>> - Wie stark wird das Messergebnis von Rauschen/Störungen beeinflußt.>
Dazu fällt mir immoment nichts ein, außer das die ganze Elektronik in
einem temperaturregulierten Raum sein wird DeltaT < 0.2K. Andere Signale
in der Umgebung sind im mV bereich.
Ich werd mir nochmal Gedanken über die Phasenmessung von Strom und
Spannung machen. Erstmal Danke für die Hilfe.
Stilz, der Rumpel ist grad nicht da schrieb:> Der obige Ansatz mit den Seitenbaendern war in dieser Konfiguration der> einzig Moegliche.
Kannst du mir um dieses Thema Literatur empfehlen? Oder brauch man dafür
so viele Grundlagen, dass es dazu nichts Einsteigerfreundliches gibt?
Bis jetzt ist meine Hauptquelle der Tietze und Schenk.
Mfg Ronald
Hi,
der Ansatz mit den Seitenbändern hat mich nicht losgelassen, so dass ich
ihn nun Umsetzten will.
Ich habe mal eine Schemata angehangen so wie ich die
Resonanzfrequenzbestimmung
umsetzen würde. Meine Idee dahinter ist, dass wenn ich kein Resonator
(Frequenzfilter) angeschlossen hätte, müsste die PLL genau die
Modulationsfrequenz rekonstruieren ( falls die beiden VCO's gleich
Dimensioniert sind), so dass man den Modulationsindex genau
rekonstruieren kann? Wenn der Filter eingebaut ist und z.B. das obere
Seitenband mehr absorbiert als das untere ist der Modulationsindex von
den Seitenbändern unterschiedlich. Das sollte nach dem DC-Entkoppeln des
PLL-VCO-Stell Signals und nach der Integration zu einer Spannung führen,
die je nachdem welches Seitenband mehr absorbiert wird negativ oder
positiv ist oder?
Was ich mich noch frage ist, wie das PLL-VCO-Stell Signal aussieht, wenn
der Träger wegfällt, was passiert sobald der erste VCO in Resonanz ist.
Macht mir das ein Strich durch meine Überlegungen? Zudem bin ich mir
nicht ganz sicher ob der "Einbau" Resonators
bei (1) mit dem Vorgeschalteten Widerstand so richtig ist. Und zu guter
letzt, weiß ich nicht wie ich aus dem VCO Signal nur den Träger
herausbekomme, also die eigentliche Resonanzfrequenz des Resonators,
falls es sich alles Eingeschwungen hat.
Würde mich freuen wenn Ihr mir bei meinen Fragen weiterhelfen könntet.
Mfg Ronald
Also. der Oszillator, der auf den Schwingkreis geht, hat einen
Modulationseingang, ist also ein VCO. Das Modulationssignal sei ein
Sinus von zB 20kHz. die Amplitude des Modulationssignales ist
einstellbar. In den mV und kleiner. Dieses Modulationssignal erzeugt mir
Seitenbaender mit 20kHz Abstand. Auf den Spektrumanalyzer kann man die
Seitenbandamplituden nachmessen, irgendwas zwischen -20 .. -40dBc macht
sollte passen. es kann aber auch mehr oder wenigr sein. Die Detektion
geschieht mit einem Mischer, bei tieferen Frequenzen mit einem AD630,
bei sehr hohen frequenzen mit einer Gilbert Zelle. Wir demodulieren erst
mal mit der VCO frequenz auf DC, machen da eine AC versterkung von
40..60dB wobei wir den DC abschneiden, dann demodulieren wir den DC
nochmals mit den 20kHz. das Ausgangssignal kommt auf einen Integrator,
dessen DC Ausgang zu den 20kHz am Eingang des VCO addiert werden.
Hi,
ich hab das mal in LTSpice zusammen gefrickelt. Liegt das
nicht-Funktionieren daran, dass ich die Verstärkungen und
Filterkonstanten aus dem Bauch festgelegt habe oder ist das insgesamt
falsch?
Zudem versteh ich nicht den Sinn vom 2. Mixer. (hast du dich da einmal
mit DC/AC vertan?). Erreicht man mit dem 1. Mixer nicht schon ein
Subtraktion der beiden Seitenbänder?
Mfg Ronald
Das ist richtig, da stimmt was nicht. Der VCO (zB 10-12MHz,
@10V+200kHz/V) wird FM-moduliert mit Vdc+Vac, wobei Vdc vom Integrator
(zB 10V) kommt, und Vac= 10mV * sin(50k).
Das VCO Signal kommt auf den Schwingkreis, und der Output des
Schwingkreises wird mit dem Output des VCO selbst, mit genuegend hoher
Amplitude, runtergemischt. Der Resonator muss natuerlich entkoppelt
sein, darf das Mischsignal nicht beeinflussen. Dann haben wir also nur
noch die Seitenbanden auf symmetrisch zu DC. Die filtern wir nun mit mit
Guete 100 oder so, und versterken mal 10000 oder so. Dann wird mit
2V*Sin(50k) demoduliert und den Ausgang davon auf den Integrator.
Wenn es nur um die Verschiebung der Resonanz geht, reicht eine
Frequenz,etwa so wie B e r n d W. schon vorgeschlagen hat. Die
Schaltung ist an sich so etwas wie ein PLL in der einfachen Form: Es
wird auf ein konstante Phasenverschiebung durch den Schwingkreis
geregelt. Wenn man will kann man das auch als eine spezielle Art
Oszillotor interpretieren, wo halt die Amplitude ignoriert wird und nur
die Phase genutzt wird. Als Vorteil hat man eine sehr einfache und
unkritische Regelung der Amplitude.
Wie genau man die Frequenz bestimmen kann, hängt u.A. von der Güte des
Schwingkreises und den Störungen ab. Je höher die Güte, desto stärker
hängt die Phase von der Frequenz ab. Eine Auflösung im Bereich 10^-5
ist nicht besonders anspruchsvoll, dafür sollte auch ein recht geringe
Güte schon reichen. Dafür solle auch noch ein recht einfacher VCO (etwa
der im 74HC4046), ausreichen.
Der Aufwendige weg mit 2 oder 3 Frequenzen bringt rein für die Frequenz
keinen wirklichen Vorteil. Den bräuchte man nur, wenn auch die Güte als
Funktion der Zeit gefragt ist.
