Hallo Ich muss einen Piezo Fim Sensor zur Vibrationsmessung verwenden. Die Ampliduden werden sehr gering werden, bei der Frequenz habe ich noch keine Ahnung wie dies aussehen wird. Verwendet wird: http://www.te.com/deu-de/product-CAT-PFS0004.html?q=&d=511344&type=products&samples=N&f=129691#guest-click Ich möchte vor dem Sensor eine OPV Schaltung bauen um die Spannungsspitzen auszuwerten. Zweck der Messung soll sein, einen Normbereich der Vibrationen beschreiben zu können und einen NichtNormbereich. Leider habe ich nur begrenztes Wissen zum Thema OPV und Piezo. Im Forum bin ich nur begrenzt fündig geworden. Ich wäre sehr Dankbar wenn mir jemand eine aufgezeichnete Schaltung dafür schicken könnte. Danke
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Alexander W. schrieb: > Ich muss einen Piezo Fim Sensor zur Vibrationsmessung verwenden. Die > Ampliduden werden sehr gering werden, bei der Frequenz habe ich noch > keine Ahnung wie dies aussehen wird. Finde die Frequenz und die Amplitude (Übertragungsfunktion) raus, und man kann dir helfen.
Alexander W. schrieb: > Ich möchte vor dem Sensor eine OPV Schaltung bauen um die > Spannungsspitzen auszuwerten. Zweck der Messung soll sein, einen > Normbereich der Vibrationen beschreiben zu können und einen > NichtNormbereich. Ich übersetze das mal: du möchtest die Spannung vom Sensor verstärken und anschließend die Amplitude messen. Zum Verstärken eignet sich ein OPV sicher gut. Aber ob man zur Amplitudenbestimmung einen (aktiven?) Gleichrichter braucht oder ob man das verstärkte Signal direkt in einen ADC schieben und digital weiterverarbeiten kann, hängt von Details ab, die wir nicht kennen (und du anscheinend auch nicht). > Leider habe ich nur begrenztes Wissen zum Thema OPV und Piezo. Im Forum > bin ich nur begrenzt fündig geworden. > Ich wäre sehr Dankbar wenn mir jemand eine aufgezeichnete Schaltung > dafür schicken könnte. So funktioniert das nicht. Das Forum ersetzt nicht das eigenständige Lernen. Hier gibt es Hilfe zur Selbsthilfe, mehr nicht. Wenn du willst, daß jemand anderes deine Arbeit macht, sage das deinem Chef, damit er dich feuern und jemand qualifiziert(er)en einstellen kann.
Alexander W. schrieb: > Hallo > > Ich muss einen Piezo Fim Sensor zur Vibrationsmessung verwenden. Die > Ampliduden werden sehr gering werden, bei der Frequenz habe ich noch > keine Ahnung wie dies aussehen wird. Verwendet wird: > http://www.te.com/deu-de/product-CAT-PFS0004.html?... Du mußt doch das Umfeld kennen in dem der Sensor eingesetzt werden soll! > > Ich möchte vor dem Sensor eine OPV Schaltung bauen um die > Spannungsspitzen auszuwerten. Gut. Das Datenblatt ist äußerst sparsam mit Informationen. Ich würde mal hier anrufen und um mehr Informationen bitten. MEAS Deutschland GmbH a TE Connectivity Company Tel: +49-800-440-5100 Email: customercare.dtmd@te.com > Min. input impedance: 1 MΩ, > recommended: 10 MΩ Das bezieht sich wohl auf den Eingang des OPV. Also wäre z.B. ein JFet - Eingang erforderlich, die sind sehr hochohmig. Der TL071 wäre ein klassischer Kandidat, kostest nur ein paar Cent. Müßte für die ersten Tests genügen. https://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=21555;SEARCH=tl071 http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl072b.pdf > The DT film element produces more than 10 millivolts > per microstrain Was ist ein "microstrain"? > about 60 dB higher than the voltage > output of a foil strain gauge. Jedenfalls liefert der Sensor 60 dB mehr Spannung als ein anderer Sensor. Das wäre schon mal beträchtlich. Mit dem Begriff "60 dB" kannst Du etwas anfangen? Die Spannung könnte sehr hoch werden. Also muß der Input des OPV vorsorglich mit Ableitdioden geschützt werden. Wenn das der Fall ist dann dient der OPV nur als Impedanzwandler. > Zweck der Messung soll sein, einen > Normbereich der Vibrationen beschreiben zu können und einen > NichtNormbereich. Na gut. > Leider habe ich nur begrenztes Wissen zum Thema OPV und Piezo. Im Forum > bin ich nur begrenzt fündig geworden. Das wäre ja schon ein gewisser Ansatz. mfg klaus
Hallo Alexander, ich würde mal gerne wissen in welcher Fachrichtung Du tätig bist. Anbei eine einfache Schaltung, die schon ausreichen könnte. Etwas How Know. https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm Die Schaltung habe ich in LTspice XVII erstellt. Damit kann man Schaltungen simulieren. Die Art der Schaltung nennt man auch Elektrometerschaltung. Der Eingangswiderstand entspricht dem des OPV. Der TL071 ist zwar schon etwas älter, hatte aber schon JFet-Eingänge. Sie haben 10hoch12 Ohm Eingangswiderstand, also mehr als genug für diesen Anwendungsfall. Als Symbol für den Sensor habe ich XTAL, einen Quarz, gewählt. D1 und D2 leiten Überspannung ab. R2 sollte gößer als 2 K sein. Siehe Datenblatt. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl072b.pdf Ich würde in der Tat zuerst mit V = 2, also R1 = R2, anfangen und dann sehen was das Oszilloskop sagt. C2 begrenzt die Bandbreite der Schaltung und somit auch das Rauschen. Die Stabilität wird dadurch auch verbessert. Das man +UB und -UB direkt am OPV mit z.B. 100nF gegen Masse abblockt gehört eigentlich zu den Grundlagen. https://www.reichelt.de/0-6W-1-1-00-M-Ohm-10-0-M-Ohm/METALL-10-0M/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=11450&GROUPID=3081&artnr=METALL+10%2C0M&trstct=pol_4 Es könnte sinnvoll sein, wie in der Schaltung angedeutet, den hochohmigen Eingang mit einen hochohmigen Widerstand gegen Masse abzustützen. Da der Sensor sich ja wie ein Kondensator verhält, wüde der Eingang sonst gleichspannungsmäßig "schwimmen". Gemäß Datenblatt des Sensors sollte man schon 10MOhm einsetzen. mfg Klaus
Da der Piezo sehr hochohmig ist, würde ich dir einen differentiellen Instrumentenverstärker vorschlagen, wie z.B. die Schaltung hier: https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverst%C3%A4rker-Grundschaltungen#Der_Instrumenten-Verst.C3.A4rker Bei Differenzverstärkern werden Störungen, die auf beide Signalleitungen einwirken, gut unterdrückt. Allerdings baut man so etwas nicht mit dem LM1458, sondern einem JFet Chip, wie z.B. dem o.a. TL071-074, oder auch dem LF355/356. Die sind alle etwas älter, aber es gibt natürlich auch moderne OpAmps mit FET Eingängen.
Hallo Alexander, ich habe die Schutzbeschaltung des Eingangs etwas verbessert. Durch die Spannungsteiler R6, R7 und R4, R5 wird die Eingangsspannung schon ca. 2,0 V früher begrenzt. Da die Dioden eine Nenn-Schwellspannung von 0,7 V haben, hätte man sonst die zulässige Spannung leicht überschritten. Jetzt liegen wir mit 2,0 V - 0,7 V = 1,3 V gut ca. 13,7 V unter der Versorgungsspannung. Da der Piezo Sensor vermutlich einen Innenwiderstand von an die 1 MOhm hat, haben wir einen Spannungsteiler von 1 MOhm zu ca. 1,3 kOhm. Das ist deutlich. Matthias S. schrieb: > Da der Piezo sehr hochohmig ist, würde ich dir einen differentiellen > Instrumentenverstärker vorschlagen ... Das wäre der zweite Schritt. Ich habe gute Erfahrungen mit dem INA333 gemacht. Der arbeitet aber mit einer Versorungsspannung von nur max. 5,5V (single). http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina333.pdf mfg klaus
Hallo Danke für die vielen Antworten. Ich studiere Mechatronik. Messaufgabe ist: Auf einer Laufschiene rollen Laufrollen hin und her. Auf der Schiene möchte ich den Sensor anbringen und die Vibrationen messen. Und irgendwann feststellen, dass die Vibrationen mehr werden. Damit sollen die Laufrollen preventiv gewartet werden. Danke Klaus für das Programm. Der Piezo hat laut Datenblatt 1.38nF. In den zweiten Kondensator habe ich 10nF reingeschrieben. Leider weis ich nicht wie man die Simulation so einstellt, dass am Piezo eine wechselnde Beanspruchung simuliert wird? Das Signal, dass ich bekomme, über 100s schwankt zwischen -1fV und -12fV. Danke für die Hilfe
Klaus R. schrieb: > Was ist ein "microstrain"? Vermutlich sowas: https://www.omega.co.uk/literature/transactions/volume3/strain.html
Alexander W. schrieb: > Auf einer Laufschiene rollen Laufrollen hin und her. Auf der > Schiene möchte ich den Sensor anbringen und die Vibrationen messen. Das ausgewählte Sensorelement ist ein Dehnungssensor (wie resistive Dehnungsmessstreifen auch). Damit könnte man z.B. die Durchbiegung der Laufschiene messen. Um Vibrationen zu messen (unrunde Laufrollen, Verschmutzung, unebene Laufschiene), wäre ein kleiner Beschleunigungsaufnehmer besser geeignet.
Vibrationsaufnehmer schrieb: > Das ausgewählte Sensorelement ist ein Dehnungssensor (wie resistive > Dehnungsmessstreifen auch). Ich korrigiere mich:
Vibrationsaufnehmer schrieb: > Vibrationsaufnehmer schrieb: >> Das ausgewählte Sensorelement ist ein Dehnungssensor (wie resistive >> Dehnungsmessstreifen auch). > > Ich korrigiere mich: Sorry, das war für einen anderen Beitrag gedacht.
Alexander W. schrieb: > Auf einer Laufschiene rollen Laufrollen hin und her. Auf der > Schiene möchte ich den Sensor anbringen und die Vibrationen messen. Und > irgendwann feststellen, dass die Vibrationen mehr werden. Damit sollen > die Laufrollen preventiv gewartet werden. Dannn würde ich ein Kontaktmikrofon nehmen, evtl. einen Gitarrentonabnehmer. Ich habe vor Jahrenden mal mit solchen PVDF-Piezofilmen herumgespielt, und weiss daher, dass sie einen enorm großen pyroelektrischen Effekt haben, sie also auf Wärmestrahlung reagieren. Das Vorhandensein solch niederfrequenter Störsignale muss bei der Verstärkerentwicklung evtl. berücksichtigt werden. Schliess mal ein gewöhnliches Digitalvoltmeter an der Streifen an, und dann komme mit der Hand in seine Nähe und staune!
Alexander W. schrieb: > Leider weis ich nicht wie man die Simulation so einstellt, dass am Piezo > eine wechselnde Beanspruchung simuliert wird? > Das Signal, dass ich bekomme, über 100s schwankt zwischen -1fV und > -12fV. 1 fV sind 10 hoch -15 V. Das ist gar nichts. Da ist selbst das Rauschen nicht mit enthalten. Durch die gesperrten Schutzdioden fließt ein Strom von 2,5 nA. Den Quarz habe ich nur als Platzhalter und habwegs zutreffenden Ersatz für den Piezo-Sensor genommen. Yoschka schrieb: > Wenn Du studierst, studier das: > https://www.ti.com/lit/an/sloa033a/sloa033a.pdf Der Artikel von TI sagt mehr dazu. Das korrekte Symbol ist unter Figure 1 wiedergegeben. Unter "Voltage Model" ist das Ersatzschaltbild eines Piezo-Sensors aufgeführt. Damit könnte man simulieren. Aber leider fehlen konkrete Angaben zu den Spannungen die zu erwarten sind. Selbst den Innenwiderstand des Sensors habe ich nur geschätzt. Da im Datenblatt 1 MOhm als mindest Innenwiderstand des OPV angegeben wird, hätten wir bei 1 MOhm Innenwiderstand des Sensors zumindest eine Leistunganpassung. Alexander W. schrieb: > Ich muss einen Piezo Fim Sensor zur Vibrationsmessung verwenden. Da Du diese Vorgabe hast beschaff den Sensor und teste ihn. Dir wird doch sicher ein Oszilloskop zur Verfügung stehen. Damit kannst Du die Spannungen direkt am Sensor messen. Man sollte zumindest etwas sehen. Halte Dich an den TI Artikel. Der TLV2771 ist der verbesserte Nachfolger des alten TL071. Eine passende Schaltung findest Du auf Seite 3, "3.1 Voltage Mode Amplifier". mfg klaus
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