Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino als "Differenzverstärker" für Signale


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von Friese (Gast)


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Hallo liebes Forum,
ich bin neu hier und von Elektronik habe ich eher wenig Ahnung.
Ich beschäftige mich seit einigen Tagen mit einer Idee, weiß aber nicht 
ob und wie sie sich umsetzen lässt.

Zum Thema: Beruflich repariere ich Werkzeugmaschinen. Die Messsysteme an 
diesen liefern 2 mal 2 Sinussignale die je um 180° vesetzt sind und 2 
Referenzsignale jeweils mit +/- 0,5 Vss.
Also:
A+ 0,5 Vss
A- 0,5 Vss

B+ 0,5 Vss
B- 0,5 Vss

Ref+ 0,5 Vss
Ref- 0,5 Vss

Diese Signale werden dann addiert, und als 1 Vss Signal von der 
Steuerung verarbeitet. Das Ganze mit einer Frequenz von max. 77 Khz.
Ich möchte gerne zu Diagnosezwecken diese Signale messen und am 
Oszilloskop ansehen.
Ich müsste also je zwei Signale addieren.

Ich habe dieses auch schon mit einem Operationsverstärker als 
„Differenzverstärker“ umgesetzt.
Nun dachte ich das man dieses auch evtl. mit einem „Arduino“ umsetzen 
könnte.

Wäre das mit einem Arduino so möglich? Könnte man evtl. auch die Eingäge 
und die Ergebnisse auf einem Display ausgeben?

Vielen dank im Vorraus für eure Antworten.

Markus

von Joachim B. (jar)


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77kHz, ich denke nein
https://chisight.wordpress.com/2016/03/25/speeding-up-the-adc-on-an-arduino-atmega-328p/

und selbst wenn, 2.x Abtastpunkte (Nyquist) würden dir nicht reichen, du 
bräuchtest mindestens 20-50 Abtastpunkte für eine vernünftige Auflösung.

von Markus H. (friese1980)


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Hallo Jar,
ich hoffe, ich verstehe das richtig.
Um die Kurven halbwegs zufriedenstellend darzustellen, müsste ich das 
Signal mit dem 20-50 Fachen der Frequenz abtasten?
Ansonsten bekomme ich eher eine Treppe als eine Kurve.


Schade, aber mir bleit ja noch die funktionierende Variante mit dem Opv.

Danke für die Antwort.

Markus

von Harald W. (wilhelms)


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Markus H. schrieb:

> Schade, aber mir bleit ja noch die funktionierende Variante mit dem Opv.

Normalerweise geht das problemlos mit einem Zweistrahloszilloskop.

von georg (Gast)


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Friese schrieb:
> Die Messsysteme an
> diesen liefern 2 mal 2 Sinussignale die je um 180° vesetzt sind

Das sind sicher 90 Grad. Und A-/A+ sind EIN Sinussignal.

Friese schrieb:
> Diese Signale werden dann addiert, und als 1 Vss Signal von der
> Steuerung verarbeitet

Dann geht aber die Richtungsinformation verloren.

Georg

von Markus H. (friese1980)


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Hallo,

@ Wilhelms,
Ja das stimmt.
Allerdings bei meinem 4 Kanal Oszi halt nur mit 2 Kurven.
Da die Lage zueinander inkl. Referenz aber auch interessant ist 
(Anhang), bräuchte ich 6 Kanäle, mit denen ich dann die Kurven berechnen 
kann. Deshalb nutze ich den Opv um aus sechs Signalen zunächst drei zu 
machen.


@ Georg:
Ich schrieb auch das ich von Elektronik wenig verstehe ;)

Ja es gibt am Ende 3 Signale, A, B und Referenz diese kommen aber als
A+, A- = A
B+, B- = B
Ref+, Ref- = Ref
um 180° versetzt aus dem Messsystem (Siehe Anhang). Die Signale A und B 
sind am Ende 90° versetzt. Also ist die Richtungsinformation schon 
vorhanden.

von georg (Gast)


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Markus H. schrieb:
> Ja es gibt am Ende 3 Signale, A, B und Referenz diese kommen aber als
> A+, A- = A
> B+, B- = B
> Ref+, Ref- = Ref

Ja, so hört sich das schon besser an. Natürlich gibt man A+/A- auf einen 
Differenzverstärker (keinen Addierer) oder einen Komparator, wenn man 
nur zählen will. Das ist eine rein analoge Angelegenheit, dafür ist ein 
Arduino vollkommen ungeeignet.

Friese schrieb:
> Ich habe dieses auch schon mit einem Operationsverstärker als
> „Differenzverstärker“ umgesetzt.

Das ist doch schon die perfekte Lösung. Die Einzelsignale A+ und A- sind 
uninteressant, nur die Differenz ist wichtig. Du könntest höchstens zur 
Fehlersuche prüfen, ob Signale überhaupt vorhanden sind, es könnte ja 
ein Kurzschluss im Kabel vorliegen.

Georg

von georg (Gast)


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Friese schrieb:
> Könnte man evtl. auch die Eingäge
> und die Ergebnisse auf einem Display ausgeben?

Ja, klar, du könntest den Arduino als Vor/Rückwärts-Zähler für 
Quadratur-Signale mit Anzeige programmieren. Das ist erstens einiger 
Aufwand und ersetzt zweitens nicht die Prüfung der analogen Signale. 
Dabei geht nichts über ein Oszi.

Georg

von Markus H. (friese1980)


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georg schrieb:
> Das ist doch schon die perfekte Lösung. Die Einzelsignale A+ und A- sind
> uninteressant, nur die Differenz ist wichtig. Du könntest höchstens zur
> Fehlersuche prüfen, ob Signale überhaupt vorhanden sind, es könnte ja
> ein Kurzschluss im Kabel vorliegen.

An der "Box" mit dem Opv werden am Ende 9 Bnc Buchsen sein, 6 für die 
Einzelsignale und 3 für die "addierten" Signale.

Also werde ich den Gedanken mit dem Arduino mal wieder begraben.

Vielen Dank für eure ehrlichen und für mich (Mechaniker) verständlichen 
Antworten.

Schönen Sonntag.
Markus

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