Hallo, ich möchte von einem Sensor gemessene Schwingungen messen. Der Sensor gibt ein Signal von 0-10 V aus. Die zu Messende Grenzfrequenz liegt bei 1,5 KHz, also brauche ich ADCs mit einer Abtastrate von mindestens 3KHz.Mir ist wichtig, dass die Messschaltung vom Signal galvanisch Getrennt wird. Soweit ich weiß würde man eine solche galvanische Trennung mit Trennverstärkern vornehmen. Ich habe auch zwei Trennverstärker Schaltungen, die Funktionieren würden, allerdings brauchen diese eine zusätzliche Spannungsversorgung, was ich möglichst vermeiden würde. Außerdem habe ich gesehen, dass es ADCs gibt welche eine galvanische Trennung durchführen (isolated ADCs). 1. Können diese ADCs in diesem Fall angewendet werden ? 2. Kennt jemand evaluation Boards welche solche ADCs benutzen ? 3. Wie würde ich ein möglichst sicheres Netzteil auswählen/implementieren um eine Vorschaltung für die galvanische Trennung, sowie mein MCU board zu betreiben ? Vielen Dank an alle die Bereit sind mir zu helfen. Ich bin ein absoluter Anfänger, also alle Hinweise, Erklärungen, Hilfen usw. würden mich weiterbringen :)
> 3. Wie würde ich ein möglichst sicheres Netzteil
Woher sollen wir das wissen wenn du noch nichtmal weisst fuer welche
maximale Spannung du trennen willst?
Olaf
??? ADC, ich nehme ein digitales OSZI, das Signal kann mal über eine passenden Ringkern auskoppeln. Fertig.
Wenn moeglich in deine Anwending ist es wahrscheinlich einfacher galvanisch zu trennen zwischen microcontroller und PC. Es gibt zB USB galvanische trennungen.
Tim schrieb:
>ich möchte von einem Sensor gemessene Schwingungen messen.
Was möchtest du an der Schwingung messen, Amplitude, Frequenz?
Bei Frequenzmessung nimm einfach einen Optokoppler zur Isolierung.
Tim schrieb: > allerdings brauchen diese eine > zusätzliche Spannungsversorgung, was ich möglichst vermeiden würde Kann man nicht vermeiden - sowohl die meisten Sensoren als auch die Auswerteelektronik vor der galvanischen Trennung brauchen Energie. Es ist nur die Frage ob die externe Stromversorgung etwa in den Trennverstärker schon eingebaut ist oder ob man sie zusätzlich implementieren muss. Tim schrieb: > Außerdem habe ich gesehen, dass es ADCs gibt welche eine galvanische > Trennung durchführen Das ändert daran garnichts. Georg
Angehängte Dateien:
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IL300.png
8,8 KB
Ich möchte das gesamte Signal im zeitbereich messen. Auf dem Controller sollen dann Berechnungen mit dem Signal gemacht werden. Das mit dem Optpkoppler hab ich auch schon gelesen. Ich habe dazu auch die Schaltung im Anhang gesehen und habe mich gefragt ob man die OPVs unbedingt braucht.
> ob man die OPVs unbedingt braucht.
Richtig. Die nehmen nur Platz auf der Platine weg.
Tim schrieb: > und habe mich gefragt ob man die OPVs > unbedingt braucht. Nimm einen fertigen Trennverstärker - mit so einer komplizierten Schaltung bist du total überfordert. Georg
Analoge Signale galvanisch zu trennen ist schwierig und teuer. Digitale Signale galvanisch zu trennen ist einfach. Also: Nimm einen SPI-ADC. z.B. den hier https://www.microchip.com/wwwproducts/en/MCP3208 Gibts mit 1,2,4,8 Eingängen und hat 12 Bit Auflösung und 100kHz Abtastrate bei entsprechend schnellem SPI. Sollte also für viele Aufgaben reichen. Galvanisch trennen tust Du den SPI-Port. z.B. damit: https://www.analog.com/en/products/adum2401.html Es gibt von TI, SiLabs usw andere Bausteine mit gleicher Funktionalität. Die ADC-Seite muss irgendwie mit Strom versorgt werden. Üblichere Herangehensweise wäre ein isolierter DC-DC-Wandler. So etwas wie das hier: https://www.xppower.com/Product/IML02-Series Bei allen Komponenten gibts verschiedene Hersteller, das hier ist nur ein Beispiel. fchk
Der wohl billigste 8 Kanal ADC ist ein PIC 16F684. Dazu ein ein 5V/5V DC/DC und ein Optokoppler. Die 1,5 kHz auf allen acht Kanälen schafft er auch locker.
Nur so eine Idee: Falls die untere Grenzfrequenz nicht zu tief ist, könnte ein Signalübertrager (Transformer) eine Lösung sein.
Tim schrieb: > ich möchte von einem Sensor gemessene Schwingungen messen. > Der Sensor gibt ein Signal von 0-10 V aus. > ... > Ich habe auch zwei Trennverstärker Schaltungen, die Funktionieren > würden, allerdings brauchen diese eine zusätzliche Spannungsversorgung, > was ich möglichst vermeiden würde. Hast du dich schon mal gefragt, woher dein Sensor seine Spannung bekommt, damit er 0-10V ausgeben kann? Wenn die gelvanische Trennung von deinem Messsignal sinnvoll sein soll, muss deine Sensorversorgung sowieso schon über eine getrennte Stromversorgung verfügen.
Frank K. schrieb: > Die ADC-Seite muss irgendwie mit Strom versorgt werden. Üblichere > Herangehensweise wäre ein isolierter DC-DC-Wandler. So etwas wie das > hier: Nicht unbedingt, ein bisschen ADC versorgen können adums auch, ADUM64xx glaube ich.
Tim schrieb: > Das mit dem Optpkoppler hab ich auch schon gelesen. Ich habe dazu auch > die Schaltung im Anhang gesehen und habe mich gefragt ob man die OPVs > unbedingt braucht. Je nach dem was Du trennen willst. Wenn es nur um Gleichspannungspotential geht, das macht man auch mit einem Kondensator. Erzähl doch einfach mal die ganze Geschichte. Tim schrieb: > Soweit ich weiß würde man eine solche galvanische Trennung mit > Trennverstärkern vornehmen. Ich habe auch zwei Trennverstärker > Schaltungen, die Funktionieren würden, allerdings brauchen diese eine > zusätzliche Spannungsversorgung, was ich möglichst vermeiden würde. Ja, willst Du trennen oder nicht? Klar bei einer 100% Trennung braucht man auch zwei unabhängige Spannungsquellen. Oder geht es wirklich nur um die Trennung von Gleichspannungspotential? mfg Klaus
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Tim schrieb: > Ich bin ein absoluter Anfänger, also alle Hinweise, Erklärungen, Hilfen > usw. würden mich weiterbringen :) Ich wundere mich immer wieder, wie diese absoluten Anfänger an solche (anspruchsvollen) Aufgaben geraten können! In diesem Fall interessiert mich zuerst mal, warum das Sensorsignal galvanisch getrennt verarbeitet werden muß. Ist der TO ein Bastler, der sich eine Aufgabe gestellt hat oder wurde der TO von seinem Chef an einen Prüfstand gesetzt mit der Anweisung, das Signal galvanisch zu trennen?! Gruß Rainer
Sem52 schrieb: > Frank K. schrieb: >> Die ADC-Seite muss irgendwie mit Strom versorgt werden. Üblichere >> Herangehensweise wäre ein isolierter DC-DC-Wandler. So etwas wie das >> hier: > > Nicht unbedingt, ein bisschen ADC versorgen können adums auch, ADUM64xx > glaube ich. Ja, von TI und Analog gibt es auch solche Bausteine. Die sind nur sehr teuer, und sofern der Platz vorhanden ist, ist es meist billiger und einfacher in der Beschaffung, einen externen DC-DC-Wandler zu nehmen.
> Ich wundere mich immer wieder, wie diese absoluten Anfänger an solche > (anspruchsvollen) Aufgaben geraten können! Ein haeufiges Szenario: Ein, vermutlich neuer Mitarbeiter, einer Firma wird als Consultant/Leihing./... an eine zweite Firma verkauft. Im Prinzip sind die Kompetenzen in der ersten Firma schon vorhanden, aber der Mitarbeiter ist ja neu. Der "neue" strampelt dann ein paar Wochen, bis er vom Projektverantwortlichen der zweiten Firma fremdgecanceled wird, weil der Projektfortschritt ausbleibt. Und dann landet das Projekt wieder in der Queue... (Und wartet auf den Naechsten.)
... schrieb: > (Und wartet auf den Naechsten.) Katze ---> Schwanz? Na, wundern würde es mich nicht. Auf dem Arbeitsmarkt erlebt man ja durchaus öfter mal Unfaßbarkeiten. Wurden diese Schwingungen bzgl. Form charakterisiert? Finde ich nirgends. Hätte doch aber großen Einfluß?
brgr schrieb: > Auf dem Arbeitsmarkt erlebt man ja durchaus öfter > mal Unfaßbarkeiten. Jau, erinnert mich an den Hochschulabgänger, der sich bei uns auf eine Hardwarentwicklerstelle beworben hatte und in seiner umfangreichen Beschreibung seiner Kenntnisse u.A. auch "Betriebssysteme" vermerkt hatte. Beim "Schnuppergespräch" - es hatten sich nicht wirklich viele beworben, sodass erst mal jeder eingeladen wurde - stellte sich beim Stichwort Betriebssysteme heraus, dass der Gute auf einem PIC "Hello world" über eine ser. Schittstelle ausgeben konnte. Die Frage nach z.B. Windows beantwortete er mit der klaren Ansage, Window wäre Microsoft und kein Betriebssystem! Wenn ich nicht dabei gewesen wäre, ich würd's nicht glauben :-) Gruß Rainer
Also okay ich versuche nochmal alles etwas genauer zu erklären. Ich habe einen Reaktor, welcher Schwingt. Diese Schwingung wird mit hilfe von Drucksensoren im Zeitbereich gemessen. Diese Sensoren geben ein Signal von 0-10 V mit maximal 5KHz aus. Das Signal im zeitbereich soll gemessen werden und digitalisiert werden (ADC). Mit dem MCU soll dann eine FFT durchgeführt werden um eine Frequenzanalyse durchzuführen. Anschließend sollen die Ergebnisse an eine SPS weitergegeben werden. Dazu wurde bereits von jemand anderen eine Vorarbeit gemacht. Der MCU wurde bereits programmiert. Ich dachte erst, dass das Pragrammieren meine aufgabe sein soll (ich komme eher aus dem Informatik bereich), allerdings liegt meine Aufgabe jetzt eher im Bereich Elektronik und wie ihr bereits merkt, habe ich kaum Wissen darüber. In der Vorarbeit wurden 2 Trennverstärker Schalltungen entworfen, die das Signal der Drucksensoren galvanisch trennen und auf die Eingangsspannung der ADCs bringen. Ich weiß nicht ob man das Signal galvanisch trennen muss, aber von dem was ich über galvanische Trennung gelesen habe erscheint es mir Sinnvoll. Eine der Schaltungen ist die Optokopplerschaltung, welche ich oben schon gezeigt habe. Die zweite Schaltung benutzt einen ISO124 Trennverstärker und 2 IV0515S DC-DC Converter um den Trennverstärker zu versorgen. Im ende soll ich ein gesamtsystem eintwerfen, welches die oben genannte Aufgabenstellung erfüllt. Also so wie ich das sehe habe ich mehrere Optionen, wenn ich das Signal trennen will: 1. Nutzung des MCU + Trennverstärkerschaltung 2. Nutzung des MCU + isolierte ADC 1. Hat den Vorteil, dass im Prinzip alles getan ist, ich es nur nochmal alles aufbauen und testen muss. 2. Hat den Vorteil, dass ich keine Trennverstärkerschaltung mehr brauche, aber hat dafür den Nachteil, dass ich diese erst über SPI oder I²C ansteuern muss. Und dann stell ich mich fragen wie: -wie kann ich berechnen ob die Ansteuerung über SPI oder I²C schnell genug ist Mir ist klar, dass das ganze Projekt nicht ganz gut durchdacht ist :D Mit freundlichen Grüßen Tim
> Ich weiß nicht ob man das Signal galvanisch trennen muss Frag den Betreiber der Anlage. Wenn seine uebliche Messtechnik nicht galvanisch getrennt ist, musst du da nicht der Erste sein. Die 0 - 10 V kann jeder Controller mit einem Teilernetzwerk mit seinen eigenen ADC wandeln. > -wie kann ich berechnen ob die Ansteuerung über SPI oder I²C schnell > genug ist Simple Arithmetik: Anzahl der Bits die uebertragen werden, Zeit per Bit und Taktfrequenz.
... schrieb: > Frag den Betreiber der Anlage. Wenn seine uebliche Messtechnik > nicht galvanisch getrennt ist, musst du da nicht der Erste sein. Ja, dass sollte ich machen. ... schrieb: > Simple Arithmetik: Anzahl der Bits die uebertragen werden, > Zeit per Bit und Taktfrequenz. Danke, nach so etwas in der Art habe ich gesucht. Mit freundlichen Grüßen Tim
Prima und danke für die ausführliche Beschreibung. Da hast du also quasi alle Komponenten fertig und mußt die jetzt zusammenbringen. Dann rate ich dir, dass jetzt zügig einfach mal zu machen. So kannst du an Hand der Messergebnisse feststellen, ob das gewünschte Ergebnis erreicht wird. Dann kannst du entscheiden, ob z.B. irgendwo etwas galvanisch getrennt sein muß, weil die Signale "schlecht" sind. Aber wenn du eh eine FFT über die Messung laufen hast, dann sollte dein Nutzsignal klar zu erkennen sein und auch unerwünschte Störungen. Da kann man dann meist recht bequem Signalaufbereitung "rechnen". Viel Spass... Gruß Rainer
Tim schrieb: > 2. Hat den Vorteil, dass ich keine Trennverstärkerschaltung mehr > brauche, aber hat dafür den Nachteil, dass ich diese erst über SPI oder > I²C ansteuern muss. Und dann stell ich mich fragen wie: > -wie kann ich berechnen ob die Ansteuerung über SPI oder I²C schnell > genug ist Da schaust Du in den Link zum ADC, den ich Dir gegeben habe, und liest "100 ksps sample" (rate), also 100000 Abtastwerte pro Sekunde. Das vergleichst Du mit Deinen Anforderungen aus deinem ersten Posting, und damit bist Du fertig. Das Lesen kann ich Dir nicht abnehmen. fchk
Wobei man einen 100kSample ADC nicht mit 100kSample laufen lassen muss. Wenn 10kSample genuegen ist doch auch gut.
Tim schrieb: > Diese Sensoren geben ein Signal von 0-10 V mit maximal 5KHz aus. Ist das die Grenzfrequenz des Sensors (-3dB Punkt der Übertragungsfunktion) oder die höchste im Signal gerade noch enthaltene Frequenz?
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