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.
WoW, was es nicht schon alles gibt :). Danke! Das hilft mir erstmal weiter! Mfg
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
Nein, ich habe keine Literatur. Ich hab's einfach gebaut. Ohne vorgaengige erschoepfende Simulation.
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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.
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12 KB
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.
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