Differenzbildung zweier Rechtecksignale

Hallo,

an jeder gekrümmten Kennlinie kannst Du sie mischen. Nur brauchst Du 
noch einen Tiefpaß, der Dir die 30 Hz hinreichend gut von den 20Hz 
abtrennt. Hast Du die Teile dafür schon da liegen? Vielleicht kann mal 
jemand die nötige Flankensteilheit angeben, das ist eine halbe Oktave.

Mit freundlichem Gruß

@Mani (Gast)

>Ich habe 2 Rechtecksignale z.B. 30Hz und 50Hz.
>Gibt es eine Möglichkeit diese mit normalen Digital Ics zu mischen?

Sicher.

>Gebraucht wird die Differenz von 20Hz.
>Die Frequenzen variieren, deshalb ist die Differenzbildung wichtig.

>Bei HF geht das ja einfach über Ringmischer usw.

>Aber bei "NF"?

Einen Mischer kann man mit einem Multiplikator machen. Bei 
Digitalsignalen wäre das ein einfaches UND-Gatter. Allerdings muss man 
danach die Oberwellen mittels Filter entfernen und danach wieder per 
Schmitt-Trigger zu einem Digitalsignal formen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Mischer_(Elektronik)#Mischung_mit_rechteckf.C3.B6rmigem_LO-Signal

Hmm, oder doch eher XOR statt AND?

Jedes EXOR macht diese Mischung. Aber wie bei jedem Mischer entstehen 
(spektral betrachtet) Differenz- und Summenfrequenz mit gleicher 
Amplitude. Ein Tiefpass filtert die 80 Hz weg, anschließend noch ein 
Schmitt-Trigger um wieder ein Rechteck zu bekommen.

Messi schrieb:
> Im NF-Bereich ist ein keiner µC die Lösung: f1 & f2 messen und die
> Differenz bilden. Da spart man sich Filter & Co.

Würde das ganze nicht auch durch geschicktes Toggeln eines Ausgangs 
durch die Zustände der Flanken der beiden Frequenzen ohne Messung und 
große Rechenkraft funktionieren?

Oder habe ich was bei der Theorie übersehen?

@Fleischfresser (Gast)

>> Nimm ein D-FlipFlop. Das eine Signal auf den D-Eingang, das andere auf
>> den Takt-Eingang und voila, auf Q oder Q~ hast du deine
>> Differenzfrequenz.

>Wenn das wirklich funktionieren sollte und zwar so, dass die Rechtecke
>am Ausgang alle gleich breit sind, dann fress nicht nur einen Besen
>(auch nicht zwei) sondern sogar wieder Gemüse.

Guten Appetit! Nein, das kommt dabei nicht raus. Richtig ist aber, daß 
mit einem D-FlipFlop ein einfaches Abtastglied gebaut werden kann.
Das wirkt auch wie ein multiplikativer Mischer. Aber auch dort braucht 
man am Ausgang einen Tiefpaßfilter.

Nils schrieb:
> Nimm ein D-FlipFlop. Das eine Signal auf den D-Eingang, das andere auf
> den Takt-Eingang und voila, auf Q oder Q~ hast du deine
> Differenzfrequenz.

Kühne Behauptung. Stimmt allerdings nicht.

Die 50Hz und die 30Hz XORen, das Signal in einem LC Bandpass filtern und 
mit einem Komparator wieder ein Digitalsygnal raus machen.

Cheers
Detlef

@ Detlef _a (detlef_a)

>> Nimm ein D-FlipFlop. Das eine Signal auf den D-Eingang, das andere auf
>> den Takt-Eingang und voila, auf Q oder Q~ hast du deine
>> Differenzfrequenz.

>Kühne Behauptung. Stimmt allerdings nicht.

Doch, wenn gleich nur mit Einschränkungen. Ich hab's mal schnell 
aufgebaut.
50 Hz aus dem Arduino, 30 Hz aus dem Funktionsgenerator.

Da kommen tatsächlich direkt 20 Hz raus ;-)

Allerdings nur, wenn das Tastverhältnis am D-Eingang nahe 50% ist (am 
Takteingang ist es beliebig, weil ja flankengesteuert).
Das Tastverhältnis am Ausgang springt dann aber ganz schön. Wenn man es 
ausreichend lange mittelt (Torzeit im Frequenzzähler), mag es 
funktionieren.
Unterhalb von 30% und oberhalb von 70% funktioniert der Trick aber nicht 
mehr, dann kommt nur noch die halbe Frequenz raus.

Messi schrieb:
> Detlef _. schrieb:
>
>> Die 50Hz und die 30Hz XORen, das Signal in einem LC Bandpass filtern und
>> mit einem Komparator wieder ein Digitalsygnal raus machen.
>
> Wurde weiter oben bereits vorgeschlagen.
>

Wurde es nicht. Da wurde ein Tiefpass vorgeschlagen.

>>>>>>>Ich hab's mal schnell aufgebaut.

Ich auch, in Matlab. Da kommen im wesentlichen 10Hz raus und bisschen 
20Hz. Hat sich dein Frequenzzähler auf die Oberwelle eingeschossen?.

Cheers
Detlef

clear
n=2^18;
sig30=[ones(1,5) -ones(1,5)];
sig50=[ones(1,3) -ones(1,3)];
sig30=[sig30 sig30 sig30 ];
sig50=[sig50 sig50 sig50 sig50 sig50 ];
sig30=repmat(sig30,1,1000);
sig50=repmat(sig50,1,1000);
sig=ones(size(sig30));
stat=1;
for(k=2:length(sig))
 sig(k)=stat;
 if(sig30(k  )== 1)
 if(sig30(k-1)==-1)
  stat=sig50(k);
  end;end;
end;
spsig=abs(fft(sig));

plot(spsig(1:1000),'r.-')
plot(sig(1:100),'r.-')
return

@Detlef _a (detlef_a)

>>>>>>>>Ich hab's mal schnell aufgebaut.

>Ich auch, in Matlab. Da kommen im wesentlichen 10Hz raus und bisschen
>20Hz. Hat sich dein Frequenzzähler auf die Oberwelle eingeschossen?.

Eigentlich nicht. Siehe Anhang.

Oben auf Kanal 1 die 50 Hz Abtastfrequenz, unten Kanal 3 mit den 20 Hz.

Hallo,

das hierfür notwendige LC-Filter aus Spulen mit Ferrit- oder Eisenkern 
dürfte für sich bereits eine anspruchsvolle Entwickung sein, aus deren 
umfassender Beschreibung man noch einiges lernen könnte.

Mit freundlichem Gruß

Hab es geschafft mich wieder einzuloggen.

Da ja nach der Anwendung gefragt wurde hier der Hintergrund.
Im letzten Jahrtausend hab ich mir mal einen analogen Verbrauchsmesser 
für Benzinmotoren gebaut.
Durchflussgeber von Conrad.
Hat sehr gut funktioniert.
Den Durchflussgeber hab ich letztes Jahr umgebaut um ein sauberes Signal 
für
eine Flowscan Verbrauchsanzeige zu bekommen.
Dieser misst den Gesamtverbrauch, digital angezeigt, und l/h analog.
Funktioniert alles.

Wenn ich jetzt Einspritzer messen will, brauch ich einen zweiten Sensor 
im Rücklauf.
Dafür brauch ich das Differenzsignal.

Danke Falk, dass du es probiert hast.
Welchen Typ hast du genommen?
Scheint ja wirklich zu funktionieren.

Meine Idee wäre jetzt folgende.
Ich nehme einen Vor/Rückwärtszähler mit Taktsignal 0,5Hz.
Als erstes wird rückwärts gezählt (Rücklauf).
Nach 1sek vorwärts. Bei erreichen der Null wird der Takt auch auf den 
Flowscan weiter geleitet.
Nach 2sek. Reset und alles wieder neu.
Somit würde nur die Differenz als kurze Bursts ausgegeben. Die analoge 
Anzeige ist träge genug.
Geht das so, oder ist das Blödsinn.

Gruß Mani

@ Manfred H. (manfredbochum)

>Wenn ich jetzt Einspritzer messen will, brauch ich einen zweiten Sensor
>im Rücklauf.
>Dafür brauch ich das Differenzsignal.

Naja, hier bietet sich wirklich ein kleiner uC an, der kann das 2x 
messen, Differnez bilden und gut.

>Welchen Typ hast du genommen?

74HC74.

>Ich nehme einen Vor/Rückwärtszähler mit Taktsignal 0,5Hz.

Alles viel zu umständlich. Wir leben nicht mehr in den 1980ern ;-)

>Somit würde nur die Differenz als kurze Bursts ausgegeben. Die analoge
>Anzeige ist träge genug.

Was will die denn als Eingang haben? Auch ein Taktsignal?
Das kann man auch leicht mit dem uC erzeugen.
Allerdings muss man den programmieren, das kann und will halt nicht 
jeder.

@Was will die denn als Eingang haben? Auch ein Taktsignal?

Ja, 0-12V mehr nicht.

@Allerdings muss man den programmieren, das kann und will halt nicht
jeder.

Ist ja kein Aufwand zwei Zähler und Differenz bilden.
Irgendwann fang ich auch mit Arduino an, hab ihn ja schon hier liegen.

@Nils H. (nils_h494)

>Es ist ja ein digitaler Vergleich. Also wird Falks Beobachtung korrekt
>sein, dass zwar 20Hz rauskommen, aber du den Mittelwert bilden musst,
>weil bei so niedrigen Frequenzen starke Rundungsfehler auftreten.

Das sind keine Rundungsfehler sondern Jitter.

>Bei 1Hz und 3Hz z.B. kommt als Ergebnis schon 2Hz raus, jedoch in der
>Folge 1 - 0 - 0 - 1. Also nicht verwertbar.

Aber sicher. Man muss nur über einen ausreichend großen Zeitraum 
mitteln, sprich, viele Perioden betrachten. Wenn man nur eine Periode 
genau messen will, muss man vorher filtern.

Mani schrieb:
> Habe da mal eine Frage.
> Ich habe 2 Rechtecksignale z.B. 30Hz und 50Hz.
> Gibt es eine Möglichkeit diese mit normalen Digital Ics zu mischen?
> Gebraucht wird die Differenz von 20Hz.
Ich würde die erste Frequenz messen und die zweite Frequenz messen und 
dann rechnen:
differenz = abs(frequenz1-frequenz2);

Aber die hier gestellte Aufgabe ist eigentlich eine andere:
Es muss nicht eine bestimmte Frequenz erzeugt werden, sondern eine 
korrekte Anzahl von Pulsen.
Und deshalb würde ich einfach einen Nachlaufzähler implementieren:
Jeder Puls vom "Zulauf" zählt den Zähler hoch. Jeder Puls vom "Rücklauf" 
zählt den Zähler runter. Wenn nichts verbraucht wurde, ist der Zähler am 
Ende des Tages 0.
Und jetzt kommt ein dritter Zähler, der zählt, wie viele Impulse schon 
an die Anzeige weitergegeben wurden, und das bei Bedarf nachregelt.

Manfred H. schrieb:
> Meine Idee wäre jetzt folgende.
> Ich nehme einen Vor/Rückwärtszähler mit Taktsignal 0,5Hz.
> Als erstes wird rückwärts gezählt (Rücklauf).
> Nach 1sek vorwärts. Bei erreichen der Null wird der Takt auch auf den
> Flowscan weiter geleitet.
> Nach 2sek. Reset und alles wieder neu.
> Somit würde nur die Differenz als kurze Bursts ausgegeben.
Du denkst im falschen Programmierstil: "erst das Eine, dann das Andere, 
dann das Dritte...". In der Praxis muss das gleichzeitig passieren. 
Und das ist mit dem richtigen Programmierstil auch kein größerer 
Aufwand:
ca. 30 Zeilen C-Code dürften locker reichen...

Manfred H. schrieb:
> eine Flowscan Verbrauchsanzeige zu bekommen.
> Dieser misst den Gesamtverbrauch, digital angezeigt, und l/h analog.

Diese Anzeige wird vermutlich schon einen MC enthalten, den man nur 
entsprechend umprogrammieren muß.
Und die analoge Ausgabe kann der MC gleich nebenbei als PWM machen.
Ist der C-Quelltext für die Anzeige verfügbar?

@Lothar,

Software seitig hast Du natürlich Recht.
Würde ich auch so machen.
Meine Idee war ja für Hardware gedacht.

@Peter,

Ich glaube kaum dass die Firma den Code ihrer Geräte raus gibt.
Das funktioniert ja auch alles.
Es ging nur um die Berücksichtigung eines zweiten Sensors.
Das Fertiggerät hat nur einen Eingang.

Gruß Mani

Naja, wenn's wirklich nur um die Differenzfrequenz geht ist ein 
einfaches 74HC74 nun weiß Gott kein Aufwand! Da muss man auch nicht 
krampfhaft einen uC nutzen!

@ Rainer Von römer (mikrozip)

>Vielleicht liege ich aber auch falsch mit meiner Vermutung...

Das tust du ;-)

Beitrag "Re: Differenzbildung zweier Rechtecksignale"