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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spitzenwert einer Wechselspannung detektieren


Autor: LuckyLuke (Gast)
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Hallo,

ich habe folgendes AC Signal (siehe Bild). Die Amplitude kann von 0mV 
bis 1000mV variieren. Nun möchte ich den Spitzenwert detektieren und als 
DC-Signal haben. Das heißt, wenn ich 500mV Spitzenwert der 
Wechselspannung hab soll mir der Spitzenwertdetektor 500mV DC ausgeben.. 
Bei 100mV AC eine Spannung von 100mV DC usw. Ich hab in dem Bild mal die 
gewünschte DC als blaue Linie eingezeichnet.

Ich hab bereits im Internet einen Spitzenwertgleichrichter gefunden. 
Allerdings funktioniert keiner so wie gewünscht, da sie alle eine 
ziemlich große Verzögerung haben. Das heißt ändert sich das AC Signal 
dauert es ziemlich lang bis sich die Gleichspannung korrekt anpasst.

Hat von euch jemand eine Schaltungsidee?

: Verschoben durch Moderator
Autor: Der Andere (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
> Das heißt ändert sich das AC Signal
> dauert es ziemlich lang bis sich die Gleichspannung korrekt anpasst.

Was genau meinst du damit?
Wenn das Signal größer wird dauert es ne Weile, oder wenn es kleiner 
wird?

Falls es das zweitere ist: Gratulation, du hast die Wirklungsweise eines 
Spitzenwertdetektors herausgefunden.

Autor: LuckyLuke (Gast)
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Ja, wenn sich die Wechselspannung von 1000mV auf z.B. 150mV ändert 
(Änderung erfolgt innerhalb von wenigen Millisekunden), dann dauert es 
eben 20-30 Sekunden bis ich am Ausgang 150mV Gleichspannung habe. Gibt 
es da keine andere Möglichkeit? Ein bisschen Verzögerung wäre ja ok aber 
nicht so lang..

Autor: ubersprecher (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
> Ein bisschen Verzögerung wäre ja ok aber
> nicht so lang..

Kannst du uns mal ein paar Eckdaten geben? Was willst du denn mit dem 
DC-Signal anstellen? Wie oft ändert sich dein AC-Signal? Welche 
Verzögerung ist akzeptabel?

Autor: Georg (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
> Das heißt ändert sich das AC Signal
> dauert es ziemlich lang bis sich die Gleichspannung korrekt anpasst.

Das ist systembedingt. Wenn der Spitzenwert zu schnell absinkt, was er 
tun müsste um sich fallender Spannung anzupassen, dann fällt er auch 
zwischen den Spannungsspitzen ab und verfälscht den Wert.

Du kannst ja schön eine waagrechte Linie einzeichnen, aber in 
Wirklichkeit ist das eine Art Sägezahn, der nach jeder Spannungsspitze 
abfällt, und mit der gleichen Geschwindigkeit fällt er eben auch ab, 
wenn die Spannung auf Null fällt. Es gibt nichts was man daran ändern 
könnte, ausser den günstigsten Kompromiss zu finden.

Mit der Auswertung durch einen schnellen ADC und Prozessor könnte man 
eine schnelle Reaktion erzielen, wenn der nächste Spitzenwert ausbleibt 
oder niedriger ist, aber nur wenn man die Frequenz kennt.

Georg

Autor: LuckyLuke (Gast)
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Ja. Es stimmt schon dass man immer einen kleinen Sägezahn mit in der DC 
hat. Baut man einen größeres C ein, ist der Sägezahn zwar kleiner aber 
dafür braucht der Kondensator halt auch länger für den Entladevorgang... 
Ja ich versuche jetzt einfach den günstigsten Kompromiss zu finden... 
Danke

Autor: Arduinoquäler (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
> Ja ich versuche jetzt einfach den günstigsten Kompromiss zu finden...

Das erreichst du damit dass du die Zeitkonstante deines
Spitzenwertgleichrichters (da ist ja irgendwo ein R und ein C)
an deine Erfordernisse anpasst.

Autor: Wolfgang (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
> Gibt es da keine andere Möglichkeit?

Natürlich gibt es die, nämlich genau dann, wenn du verrätst, mit welcher 
(minimalen) Frequenz deine Spitzenwerte auftreten und du deinen 
Messzyklus daran anpaßt.

Autor: Wolfgang (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
> Baut man einen größeres C ein, ist der Sägezahn zwar kleiner aber
> dafür braucht der Kondensator halt auch länger für den Entladevorgang...

Das kommt drauf an, wie du den Widerstand zur Entladung steuerst.

Autor: Mark W. (kram) Benutzerseite
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Envelope Detector ist Dein Stichwort. Hilbert Envelope. Oder Huellkurve 
heisst das glaube ich. Da gibt es ICs fuer. Bei den Sachen fuer 
Amplitudenmodulation muesstest Du fuendig werden. Die folgen dem 
Spitzenwert ziemlich genau, bis auf eine Wellenlaenge runter. So wie es 
aussieht aendert sich Deine Frequenz kaum, das ist gutIch habe mal sowas 
aehnliches gemacht, allerdings fuer Ultraschall im MHz Bereich, wenn ich 
das richtig sehe hast Du nur 2 kHz.

Autor: LuckyLuke (Gast)
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Genau also die Frequenz liegt konstant bei 2khz

Autor: 20Wattverstärker2.4GHz (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
> Genau also die Frequenz liegt konstant bei 2khz

... und wer es noch nicht kapiert hat: zwischen diesen
Zeilen steht:

Jetzt macht mal! Zeigt mir endlich den fertigen Schaltplan.

Autor: Mark W. (kram) Benutzerseite
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Also ich hatte mal was mir dem ADL5511 gemacht. Allerdings im MHz 
Bereich. Schau Dir den mal an. Wobei ich mir nicht sicher bin, dsss der 
auch fuer 2kHz geht. Vermutlich nicht, aber sowas in der Art suchst Du, 
denke ich.

Autor: Helmut L. (helmi1)
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Das kann man mit einer Sample & Hold Schaltung machen. Die wird genau in 
dem Moment getriggert wenn dein Signal am Scheitelpunkt angekommen ist.
Das Triggersignal kann man durch Begrenzung des eigentlichen Signales 
erreichen.

Autor: Georg (Gast)
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Helmut L. schrieb:
> Das Triggersignal kann man durch Begrenzung des eigentlichen Signales
> erreichen.

Und wie findet man dann den Scheitelpunkt?

Georg

Autor: Helmut L. (helmi1)
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Georg schrieb:
> Und wie findet man dann den Scheitelpunkt?

Da das Signal ja immer wie oben im Bild gleich aussieht durch 
Verzoegerung.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Helmut L. schrieb:
> Da das Signal ja immer wie oben im Bild gleich aussieht durch
> Verzoegerung.

Und wie findet man den vorhergehenden Scheitelpunkt? ;-)

Früher (tm) hätte man einfach über eine Diode einen Kondensator auf den 
Spitzenwert aufgeladen (über OP gepuffert, damit man auch gleich die Vf 
der Diode kompensiert kriegt) und die Spannung vom Kondensator, 
gepuffert über einen zweiten OP dem ADC zur Wandlung übergeben. Direkt 
nach der Wandlung kann man dann den Speicherkondensator z.B. mit einem 
FET entladen und spätestens 500µs später hätte man den Spitzenwert der 
nächsten Halbwelle zur Verfügung -> Reaktionszeit auf Änderungen: 500 
µs.

Aber heutzutage gibts das bestimmt fertig als IC

Autor: Günter Lenz (Gast)
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LuckyLuke schrieb:
>Allerdings funktioniert keiner so wie gewünscht, da sie alle eine
>ziemlich große Verzögerung haben. Das heißt ändert sich das AC Signal
>dauert es ziemlich lang bis sich die Gleichspannung korrekt anpasst.

Es gibt etwas, daß nennt sich Hängeregelung und wird bei
ZF-Verstärkungsregelung in Kurzwellenempfänger eingesetzt.
Die HF wird auf Spitzenwert gleichgerichtet, es folgt eine
Verzögerungszeit wo die Spannung sehr wenig abfällt, danach
geht die Spannung sehr schnell runter.
Zum Beispiel im Amateurfunkempfänger AFE12 von RFT ist
soetwas eingebaut.

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