Filterung/Signalaufbereitung HallSensor Motorstrom

Hallo,
> Halli schrieb:
> Ausgang Hallsensor 0V...5V. 2.5V = 0A
Welchen Strom kann der Hallsensor treiben?
Das Verhältnis von Störsignal zu Nutzsignal ist ja nicht nur von der 
Störleistung abhängig, sondern eben auch von der Nutzleistung.
Letztere kannst du direkt auch beinflussen, z.B. indem du nicht nur eine 
reine Spannungsübertragung machst, sondern auch einen Laststrom fließen 
läßt, indem du am Ende der Leitung vor dem ADC einen Lastwiderstand 
plazierst.

Falls der Hallsensor keinen nennenswerten Strom treiben kann, wäre hier 
ein Impedanzwandler zweckmäßig oder auch ein U-I-Wandler.
Die in der Industrie gängige 20mA-Stromschleife berücksichtigt unter 
anderem auch genau solche Aspekte.
> Motor PWM 20 kHz.
> Der AD Wandler hat ein Eingangsbereich von 0V...3V
> Das Spannungssignal muss ca über eine Entfernung von 30cm übertragen
> werden. Pfad auf Platine + Kabel zur weiteren Platine. Natürlich in EMV
> verseuchter Umgebung wegen Motorströmen.
Da kann es sein, dass auch eine Schirmung nicht ausreichend ist, weil 
das magnetische Feld nicht mit Schirmgeflecht abgeschirmt werden kann.
Evtl. kann aber auch zusätzlich mu-Metall zur magn. Schirmung verwendet 
werden.
> Deswegen wird eine
> Referenzsiganl (2.5V) per Spnnungsteiler neben dem Hallsensor erzeugt
> und etwa gleich geroutet zum AD Wandler geführt.
So ein symetrischer Aufbau, der Gleichtaktstörungen kompensiert, ist 
immer ganz gut, sofern die Störung eben auch als Gleichtaktstörung 
auftritt.
Dann bedenke aber, dass auch die Impedanzen der Leitungen gleich sein 
sollten.
Bezüglich dem Vorschlag mit Impedanzwandler oder U-I-Wandler sollte also 
genau das gleiche Schaltungsdesign für Stromsignal und Referenzsignal 
genutzt werden.
Der reine Spannungteiler hat ja sonst eine andere Impedanz als der 
Hallsensorausgang.

> Es sollen dadurch
> Störungen auf der Versorgungsspannung und EMF herausgerechnet werden
> können.
Störungen, die du durch konstruktive Massnahmen und 
schaltungstechnisches Design erst gar nicht rein läßt, brauchst du 
später nicht mühselig filtern und wegrechnen.

> Generell stellt sich jetzt die Frage, ob ich die Störung digital
> heraushole, also beide Signal getrennt AD wandle und dann differenziere
> oder was ich zur Zeit besser finde, direkt am AD Wandler per OPAmp eine
> Diffenenz bilde?
Und was soll dir letztere Variante besser machen?
Da hast du unter Umständen nur noch zusätzliche Fehler durch analoge 
Dreckeffekte.
Die Werte mit ADC möglichst unter exakt gleichen Bedingungen einlesen 
und der Rest wird mit Software erledigt und gut isses.

> Dann habe ich zwar schon viel gelesen zu diversen Filterschiltungen und
> der Wahl der OPAmps bin mir aber noch nicht genau sicher, was ich nehmen
> soll.
> Das Signal soll mit 8khZ abgetastet werden, dh. der RC Filter muss sehr
> steilflankig sein, um die 20kHz PWM herauszuholen.
Was willst du den als Ergebniss haben?
Es soll soll doch sicher nur ein guter Mittelwert sein, oder?
Dann sind evtl. auftrenden Schwebungsfrequenzen noch ein Problem.
Da gibt es 2 Wege:
1. Bewußt die Abstastfrequenz so legen, das kein Überlagerungen zu 
erwarten sind und dann einfach mit Tiefpässen (Hard- und Software) 
filtern.
2. Die Abtastung mit der Störquefrenz (PWM-Frequenz) synchronisieren.
-> Lock-In Prinzip
https://de.wikipedia.org/wiki/Lock-in-Verst%C3%A4rker

Mit der Abtastung bei 8kHz und der Störfrequenz um 20KHz sind aber 
Schwebungsfrequenzen erstmal nicht zu erwarten.
Da du mit 8kHz eh keine Momentanwerte der PWM ertfassen kannst, sind 
wohl nur Mittelwerte des Stromes interessant. Da kannst du aber auch 
eine Tiefpassglättung auf paar Hz bis paar 10 Hz einbauen.

Wenn du dann auch das Signal schön in der Software mit einem 
Tiefpassfilter bedämpfst, bekommst du die 20KHz nur noch gut bedämpft zu 
sehen.
Die Frage steht also, welche Ansprechgeschwindigkeit (T90-Zeit) soll 
dein Messignal mind. haben?
https://de.wikipedia.org/wiki/Anstiegs-_und_Abfallzeit


> Ich denke RC
> Tiefpass(aktiv) -> Impedanzwandler + Spannungsteiler (3/5) ist da nicht
> die richtige Wahl oder?
> Wonach muss ich den OP für den Impedanzwandler auswählen. Abgeshen, von
> so Standardsachen wie Versogungsspannung etc.
> Bandbreite, Gain Bandwidth Product? Da gibt es ja tausende OPs, weiß
> nicht so recht wo ich die Grenzen setzten soll.
Du schreibst noch zu wenig zu den konkreten Randbedingungen.
Welche zeitliche Auflösung ist gefordert?
Welche Genauigkeiten sollen erreicht werden (kann eh nicht besser sein, 
als der Hallsensor).

Um da etwas näher ran zukommen und die tatsächlichen Bedingungen zu 
erfassen, sollte man erstmal nur das Hallsignal über die gewünschte 
Strecke bringen und dann z.B. mit Oszi die Signalspannungen vermessen.
Dabei natürlich darauf achten, dass man sich mit den Oszi-Strippen nicht 
viel mehr Störungen einfängt, als mit der eigentlichen Messchaltung.

Sollte aber bei solchem Aufbau herauskommen, dass dein Störsignal eh nur 
marginal ist und die Genauigkeit der Messung nicht relevant beinflusst, 
kannst du Entwarnung geben und einen möglichst einfachen Aufbau ohne 
überflüssige Analogschaltungen machen.
Gruß Öletronika