Servus, ich habe in Pspice einen Lockin Amplifier (LIA) für eine Vollbrücke gebaut, die mit einer Sinusspannung von 5V und eine Trägerfrequenz von 4,8 kHz arbeitet. Der LIA soll kleinste Dehnungen von Dehnungsmessstreifen erfassen können, die leider stark rauschbehaftet (breitbandig) sind. Bei Simulation der Vollbrücke mit unterschiedlichen Dehnungen habe ich in der FFT nun festgestellt, dass die eigentlich statische Spannung (F0=0Hz) einen linearen Abfall von 0Hz bis 2 Hz aufweist. Wie ist das zu erklären? Müsste der MC1496 nicht schon ab 0Hz die Frequenzen übertragen? Mit welchem Bauteil sollte ich die Referenzsinusspannung erzeugen? Oder anstatt des Sinussignals eine Rechteckspannung verwenden, die ich per PWM von einem uC bereitstellen kann? Neben dem MC1496, gibt es noch den NE612 und AD630. AD630 wird zu teuer, da ich pro Platine vier verwenden müsste. Danke!
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Erwartest du wirklich, dass jemand in dem Wust von Messkurven irgendwas erkennen oder verstehen kann? Als erstes würde ich mal untersuchen, wieso an der -8V Versorgung des Demodulators laut Simu nur +350mV gemessen werden. Sieht für mich so aus, als wäre in der Simu der Baustein nicht richtig versorgt, dann kann er auch nicht richtig arbeiten. Wenn das in Ordnung gebracht ist, dann würde ich mal für ein Beispiel (nicht für Dutzende dR parallel) die zeitabhängigen Signale anschauen, ob auch alle Bausteine prinzipiell so arbeiten, wie von ihnen erwartet. Frühestens wenn das beides erledigt ist würde ich mit solchen Spielchen wie der FFT anfangen. Achte dann dabei auch darauf, dass du den Offset des Demodulators nicht mit dem Nutzsignal bei f=0 verwechselst (beide haben die Frequenz 0). Der lineare Verlauf zwischen f=0 und f=2Hz dürfte wohl am ehesten von der Frequenzauflösung der FFT kommen. Du hast wohl einen Datenpunkt bei f=0 und den nächsten Punkt bei f=2 Hz (die FFT deckt also eine Messzeit von 500ms ab, oder?)
"Neben dem MC1496, gibt es noch den NE612 und AD630. AD630 wird zu teuer, da ich pro Platine vier verwenden müsste." Liegen die ICs schon in Deiner Vorratshaltung? Die Typen sind bereits sehr alt. mfG
Mir erschliesst sich der Sinn einer FFT nicht. Denn die Schaltung laeuft ja synchron.
Manu S. schrieb: > Bei Simulation der Vollbrücke mit unterschiedlichen Dehnungen habe ich > in der FFT nun festgestellt, dass die eigentlich statische Spannung > (F0=0Hz) einen linearen Abfall von 0Hz bis 2 Hz aufweist. Nein, deine Simulation liefert einen Gleichspannungsanteil bei 0Hz und zwei weitere Punkte nahe 0V bei 2Hz bzw. 4Hz. Alles andere ist lineare Interpolation sonstwo in deiner Rechnung. Ein linearer Abfall ist da nicht vorhanden, sonst müsste da auch Rauschen vorhanden sein.
Irgendwie hat der Poster den Sinn des Lock-ins nicht verstanden. Der Verstaerker nach dem Sensor ist immer AC gekoppelt. Und 5V ueber einem DMS ist etwas viel denke ich.
Die einfachste Variante für einen Lockin-verstärker / phasenstarren Gleichrichter ist noch eine Schaltung mit CMOS Schalten (etwa HC4053). Ein anderer Weg ist ein ADC, der das AC signal abtastet und dann die Demodulation in Software. So besonders hoch sind die Störungen beim DMS in der Regel nicht, so dass der weg über einen ADC praktikabel sein kann. 5 V für den DMS sind schon an der oberen Grenze aber nicht unbedingt zu viel.
Der AD630 is ein zugegebenermassen teures Praezisions Teil mit 25E. Waehrend der 1496 eher anspruchsvoll ist, die Signale benoetigen/haben teilweise einen Offset. Der 1496 im SO14 ist mit 0.7E guenstig. Falls der zu langsam waer, gibt's noch den HFA3101 fuer 6$, dafuer ist der auch im SO8, auch eher anspruchsvoll einzusetzen.
Lurchi schrieb: > Die einfachste Variante für einen Lockin-verstärker / phasenstarren > Gleichrichter ist noch eine Schaltung mit CMOS Schalten (etwa HC4053). > Ein anderer Weg ist ein ADC, der das AC signal abtastet und dann die > Demodulation in Software. So besonders hoch sind die Störungen beim DMS > in der Regel nicht, so dass der weg über einen ADC praktikabel sein > kann. > > 5 V für den DMS sind schon an der oberen Grenze aber nicht unbedingt zu > viel. Die Auswertung der DMS-Brückenspannung erfolgt bereits per 24bit ADC, der an einem Atmega AT90CAN hängt. D.h. man würde in diesem Fall ein Rechtecksignal per PWM aus dem uC erzeugen, das durch die Brücke jagen und die Messsignal der Vollbrücke wieder per über den ADC einlesen?
старший мудрый троль schrieb: > Der AD630 is ein zugegebenermassen teures Praezisions Teil mit 25E. > Waehrend der 1496 eher anspruchsvoll ist, die Signale benoetigen/haben > teilweise einen Offset. Der 1496 im SO14 ist mit 0.7E guenstig. Falls > der zu langsam waer, gibt's noch den HFA3101 fuer 6$, dafuer ist der > auch im SO8, auch eher anspruchsvoll einzusetzen. Anforderung ist hier nur, dass ich ungefähr so den Frequenzbereich bis 400 Hz erfassen kann. Als Trägerfrequenz hatte ich mir dennoch 4.8 kHz vorgestellt. Ich muss 4 Vollbrücken auswerten, das wird beim AD630 ne ziemlich teure Nummer. Auf Dauer Schwebt mir vor, den phasenempfindlichen Gleichrichter mit einem DSP zu integrier, dafür reicht aber momenztan die Zeit nicht aus. SOIC-8 klingt auf jeden Fall besser, der Platz ist begrenzt und ich muss eben 4 phasenempfindliche Gleichrichter umsetzen. Offset wäre ok, da der ADC eine Offsetabgleich intern durchführt, nur ein zu großer Drift wäre blöd.
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Wegen Drift kann man die analogen Multiplizierer wie MC1496 usw. weitgehend vergessen. Da hat man auch am Ausgang deutlich Drift. Da wäre schon eher zu überlegen direkt mit DC zu messen, also ohne Lockin. Ganz ohne Drift sind die DMS schließlich auch nicht, nur das Rauschen ist mit DC halt etwas höher. Die Auswertung direkt über den ADC geht tatsächlich so einfach: Rechteck auf die Brücke und dann wie üblich verstärken, ggf. auch mit AC-Kopplung falls der DC Offset zu groß wird. Der ADC müsste dann nur schnell genug sein um auch die Modulaktionsfrequenz erfassen zu können. Die könnte allerdings relativ niedrig sein (z.B. 4-6 mal maximale Signalfrequenz), weil die Tiefpassfilterung digital besser geht. Die Auswertung als Differenzbildung sollte auch der AVR noch hinbekommen.
Der Gleichrichter des Lock-in, sprich der analoge Multiplizierer hat neben einem Preis auch andere Eigenschaften. Der 630 ist eben auch fuer DC, mit Low Offset und Drift, waehrend diese Eigenschaften beim 1496 und HFA3101 nicht so im vordergrund stehen. Der 1496 geht bis etwas ueber 10MHz, der HFA3101 geht auf ueber 500MHz.
Lurchi schrieb: > Wegen Drift kann man die analogen Multiplizierer wie MC1496 usw. > weitgehend vergessen. Da hat man auch am Ausgang deutlich Drift. Da wäre > schon eher zu überlegen direkt mit DC zu messen, also ohne Lockin. Ganz > ohne Drift sind die DMS schließlich auch nicht, nur das Rauschen ist mit > DC halt etwas höher. > > Die Auswertung direkt über den ADC geht tatsächlich so einfach: Rechteck > auf die Brücke und dann wie üblich verstärken, ggf. auch mit AC-Kopplung > falls der DC Offset zu groß wird. Der ADC müsste dann nur schnell genug > sein um auch die Modulaktionsfrequenz erfassen zu können. Die könnte > allerdings relativ niedrig sein (z.B. 4-6 mal maximale Signalfrequenz), > weil die Tiefpassfilterung digital besser geht. Die Auswertung als > Differenzbildung sollte auch der AVR noch hinbekommen. Für die Verstärkung des Rechtecksignals denke ich über die Verwendung des OP1177 nach, oder gibt es noch andere Vorschläge? An den Eingängen des ADC würde ich jetzt kein RC-Glied vorschalten, sondern stattdessen eine digitale Tiefpassfilterung implementieren. Der ADC wird ein ADS1256 werden: 24bit, SPI, 30k Samples per Second, Digitaler Filter Den integrierten TP-Filter würde ich im ADS1256 nicht verwenden, da ich den phasenempfindlichen Gleichrichter im Atmega implementiere und dort das Ausgangssignal durch einen digitalen Tiefpass jage.
Manu S. schrieb: > An den Eingängen des ADC würde ich jetzt kein RC-Glied vorschalten, > sondern stattdessen eine digitale Tiefpassfilterung implementieren. Wahrscheinlich ist das keine gute Idee. Generell filtert man Signale vor dem digitalisieren um Aliasing-Effekte zu vermeiden.
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