Hallo, die Formeln für einen Tiefpass (RC-Glied 1. Ordnung) sind ja im Netz überall zu finden, leider finde ich nirgends eine Anleitung / Hilfestellung wie mein Tiefpass überhaupt dimensioniert sein muss. Der Tiefpass soll als Filter für einen ADC, der mit 16 bit und einer datenoutputrate von ~330Hz bipolar messen soll, eingesetzt werden. Das zu messende Signal ist im Bereich +-20mV und wird mit gain 128 vom ADC verstärkt. Wie sollte man für diesen zweck R und C des Tiefpass wählen? Was ist die Grenzfrequenz in diesem Falle? Hab sowas noch nie gemacht und benötige einfach ein wenig Hilfestellung. Danke im Vorraus.
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Das Stichwort zur Suche heißt "anti aliasing filter", die Grenzfrequenz hängt maßgeblich davon ab mit welcher Frequenz du abtastest.
HansFranz schrieb: > Der Tiefpass soll als Filter für einen ADC, der mit 16 bit und einer > datenoutputrate von ~330Hz bipolar messen soll, eingesetzt werden. Falls du den Filter als Anti-Aliasing Filter einsetzen möchtest, muss die Grenzfrequenz so gewählt werden, dass die Signalanteile aus dem Frequenzbereich ab der halben Abtastfrequenz (>= fa) so weit abgeschwächt werden, dass sie unterhalb deines tolerierbaren Messfehlers liegen. https://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem
Moin, Im Gegensatz zur "reinen Lehre" musst du bei einem realen Filter auch die real vorherrschenden Ein- und Ausgangsimpedanzen mitberuecksichtigen. Dadurch ergibt sich oft schon ein Anhaltswert fuer R und C. Gruss WK
Vielen Dank für die Hilfe... derElf schrieb: > Das Stichwort zur Suche heißt "anti aliasing filter", die Grenzfrequenz > hängt maßgeblich davon ab mit welcher Frequenz du abtastest. ... der ADC sampled meines Wissens nach mit einer Rate min 10x höher als dataoutput, wäre das dann in meinem Fall grob 3 KHz als Grenzfrequenz? Wolfgang schrieb: > Falls du den Filter als Anti-Aliasing Filter einsetzen möchtest, muss > die Grenzfrequenz so gewählt werden, dass die Signalanteile aus dem > Frequenzbereich ab der halben Abtastfrequenz (>= fa) so weit > abgeschwächt werden, dass sie unterhalb deines tolerierbaren Messfehlers > liegen. > https://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Abtasttheorem ... das bekomme ich doch nur durch ausprobieren und messen heraus, richtig? Dergute W. schrieb: > Im Gegensatz zur "reinen Lehre" musst du bei einem realen Filter auch > die real vorherrschenden Ein- und Ausgangsimpedanzen > mitberuecksichtigen. Dadurch ergibt sich oft schon ein Anhaltswert fuer > R und C. ... das zu messende Signal kommt von einer DMS Messbrüke (Kraftmessdose) dazu sollte ich ja die Impendanz irgendwo finden können, die des ADC sollte doch im datenblatt stehen. Nur in wie fern berücksichtige ich das dann? Habe ehrlich gesagt wenn überhaupt nur "gefährliches Halbwissen" was das ganze analoge Frequenz-zeug, Abtastraten, Impendanzen etc. betrifft... 1'en und 0'en liegen mir da mehr :)
Moin, HansFranz schrieb: > Nur in wie fern berücksichtige ich das > dann? Habe ehrlich gesagt wenn überhaupt nur "gefährliches Halbwissen" > was das ganze analoge Frequenz-zeug, Abtastraten, Impendanzen etc. > betrifft... Hm. Da wirds halt schwierig, so auf die Schnelle. Der schulbuchmaessige RC-Tiefpass geht halt von einer Eingangsspannung (mit Innenwiderstand 0) aus und liefert eine Ausgangsspannung, die nicht belastet werden darf. Wenn dem in Realitaet nicht so ist, dann verschiebt das halt die Grenzfrequenz und vielleicht auch die Durchlasscharakteristik. Gruss WK
Dergute W. schrieb: > Hm. Da wirds halt schwierig, so auf die Schnelle. Der schulbuchmaessige > RC-Tiefpass geht halt von einer Eingangsspannung (mit Innenwiderstand 0) > aus und liefert eine Ausgangsspannung, die nicht belastet werden darf. > Wenn dem in Realitaet nicht so ist, dann verschiebt das halt die > Grenzfrequenz und vielleicht auch die Durchlasscharakteristik. .. was ich bis jetzt raus gefunden habe ist die Impendanz des ADC bei der outputrate sehr hoch ~ 4,5MOhm, die der DMS Messbrücke ist dagegen sehr gering ~ 350 Ohm, wählt man dann den R des Tiefpass eher groß, auch im MOhm Bereich, oder lieber gering (nahe dem der Messbrücke) damit sich das irgendwie angleicht?
Moin, Naja, mal gucken: Wenn du den Widerstand auch so bei 4.5MOhm waehlst, wuerde der Tiefpass mit den 4.5MOhm EIngangswiderstand belastet; damit waere die Daempfung auch im Durchlassbereich bei -6dB; die Grenzfrequenz auch doppelt so hoch wie vermutet. Wenn du den Widerstand auf ca. 350 Ohm setzt, dann stimmt die Grenzfrequenz auch nicht mit der erwarteten Grenzfrequenz ueberein, alldieweilen die 350 Ohm DMS zu deinem Widerstand in Reihe liegen; also eher 700 Ohm... Beides Kacke. Dann wuerde sich doch vielleicht anbieten, den Widerstand irgendwo in der Mitte zu haben, und Mitte ist eher sowas wie "geometrischer Mittelwert. Also: sqrt(350*4.5e6)= ca. 39kOhm. Mit einem Tiefpass aus so einem Widerstand und entsprechendem C waere der Einfluss von Deckeffekten aus den angeschlossenen Impedanzen dann noch recht klein... Aber vielleicht gibts noch andere Gruende, die grad keiner kennt, warum 39k jetzt gerade keine gute Wahl waeren... So Sachen wie: Rauschen, Will die Messbruecke einen bestimmten Widerstand an ihrem Ausgang sehen, etc.? Gruss WK
HansFranz schrieb: > ... der ADC sampled meines Wissens nach mit einer Rate min 10x höher als > dataoutput, wäre das dann in meinem Fall grob 3 KHz als Grenzfrequenz? Der Begriff "Grenzfrequenz" ist im Zusammenhang mit Filtern fest für den -3dB Punkt des Amplitudenfrequenzgangs belegt. 3kHz wäre deine Abtastfrequenz und das heißt, dass alle Signalanteile ab 1.5kHz so weit abgeschwächt sein müssen, dass sie dich nicht mehr stören. Es kommt also auch drauf an, wie das Spektrum deines Eingangssignals aussieht, i.e. DMS-Signal und Signalrauschen. HansFranz schrieb: > ... das bekomme ich doch nur durch ausprobieren und messen heraus, > richtig? Oder durch Wissen über deine Signalquelle und ein bisschen Rechnerei.
Hierfür solltest du auch wissen, wie hoch die Amplituden deiner "Störfrequenzen" sein können, das weiß nur in der Regel keiner. Bei Dehnmessstreifen kann ich mir hier nicht wirklich nen Reim draus machen, die sind ja an Verformungskörper gekoppelt, "mechanisch langsam" und durch ihre Niederohmigkeit auch recht EMV-unempfindlich. Ziel sollte es sein, dass Signale mit der halben Abtastfrequenz soweit gedämpft sind, dass sie keinen nennenswerten Ausschlag mehr haben. Hart gesagt wäre das eine halbe Quantisierungsstufe deines ADC. Wenn du +- 20 mV mit 16 bit misst, hast du also eine Quantisierung von 40 mV / (2^16), also furchtbar klein. Ein RC-Tiefpass dämpft oberhalb der Grenzfrequenz mit -20dB/Dekade, also auf 1/10 beim zehnfachen der Grenzfrequenz, 1/100 beim hundertfachen und so weiter. Da du kaum wissen wirst, wie die Störsignale aussehen, würde ich mich z.B. an der mechanischen Eigenfrequenz deines Aufnehmers orientieren. Für messtechnische Zwecke solltest du dich mit deinem Filter unterhalb dieser mechanischen Frequenz bewegen, denn 30 % Messfehler bei der Grenzfrequenz sind i.d.R. nicht tolerierbar. Ob du deine Störungen damit in den Griff kriegen kannst, weiß ich nicht, aber wenigstens hast du "was" eingebaut :) Mit einem Filter erster Ordnung kommt man in solchen Fällen im Allgemeinen nicht weit, aber es ist "ein Anfang".
HansFranz schrieb: > ... das zu messende Signal kommt von einer DMS Messbrüke (Kraftmessdose) > dazu sollte ich ja die Impendanz irgendwo finden können, die des ADC > sollte doch im datenblatt stehen. Nur in wie fern berücksichtige ich das > dann? Habe ehrlich gesagt wenn überhaupt nur "gefährliches Halbwissen" > was das ganze analoge Frequenz-zeug, Abtastraten, Impendanzen etc. > betrifft... Im Kleinleistungsbereich ist es immer das Beste, sog. aktive Filter mit OPV und mindestens zweiter Ordnung zu nehmen. Für die Grenz- frequenz ist nicht die Nutzfrequenz wichtig, sondern die Abtast- frequenz. Du solltest Dir auf jeden Fall noch Grundwissen über den Alias-Effekt aneignen. In den Links im INet darüber gibts auch meistens Tips für die Dimensionierung. Einen ersten Einstieg über aktive Filter gibts hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Filter_(Elektrotechnik)#Aktiv_vs._Passiv Im INet gibts aber auch fertige Tools zur Berechnung der Komponenten.
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