Sensorsignal auslesen und mit Controllino verarbeiten

[Luca P. (luca_2808)]

Hallo Zusammen,

Folgendes möchte ich realisieren:

Ich bekomme ein Ausgangssignal eines Wirbelstromsensors von 9V DC. 
Dieses wird dann mit einem Wechselspannungsanteil von max. +- 780mV 
überlagert. (Dies entspricht der Auf und Abschwingung einer Welle; darum 
eine Wechselspannung; nähert sich die Welle dem Sensor, so wird das 
Signal größer; entfernt sich Welle vom Sensor, so wird das Signal 
kleiner) Ich möchte das Sensorsignal mit einem ADS1115 
umwandeln/auslesen und dann in einem Controllino (ArduinoMega) 
verarbeiten.

Mein bisheriger Stand: (theoretisch, noch nicht aufgebaut und nicht 
getestet)

Ich lasse das Sensorausgangssignal (9V +-0,78V) durch einen 
Hochpassfilter laufen, um den Gleichspannungsanteil (9V) heraus zu 
filtern.
Dann lasse ich die +-780mV in einen Operationsverstärker, um diese auf 
5V zu verstärken. 5V sind die Maximaleingangsspannung meines AD Wandlers 
(ADS1115). Dadurch nutze ich den gesamten Wandlungsbereich, und erreiche 
so die größte Genauigkeit.
Danach soll dieses Signal durch einen Gleichrichter laufen damit ich es 
für meinen AD Wandler nutzbar machen kann. Anschließend noch einen 
Glättungskondensator, der das Signal glättet.
Dieses geglättete Signal geht dann in den AD Wandler.

Was meint ihr zu dem Vorhaben? Haut das so hin?
Ich bin um jeden Rat dankbar.

[Wolfgang (Gast)]

Luca P. schrieb:
> Dann lasse ich die +-780mV in einen Operationsverstärker, um diese auf
> 5V zu verstärken.

Warum?
Mit dem PGA des ADS1115 hast du als empfindlichsten Bereich ±256mV.

> Dadurch nutze ich den gesamten Wandlungsbereich, und erreiche
> so die größte Genauigkeit.

Du solltest Genauigkeit und Auflösung sauber auseinander halten.

> Danach soll dieses Signal durch einen Gleichrichter laufen damit ich es
> für meinen AD Wandler nutzbar machen kann. Anschließend noch einen
> Glättungskondensator, der das Signal glättet.

Bei einem Präzisionsgleichrichter kannst du keinen Kondensator direkt 
dahinter schalten. Dann fängt höchstwahrscheinlich der Ausgangs-OP an zu 
schwingen. Du brauchst einen vollständigen Tiefpass.

[Luca P. (luca_2808)]

Hallo Wolfgang,

danke für deine schnelle Antwort und deine Mühe.

> Warum?
> Mit dem PGA des ADS1115 hast du als empfindlichsten Bereich ±256mV.

Da hast du recht. Mein Sensor hat eine Empfindlichkeit von 7,8mV/µm. Das 
heißt bei 200µm Peak to Peak eine Wechselspannung von +-780mV. Ist nun 
aber die Schwingung nur z.B. 50µm, so beträgt die Spannung +- 195mV. Das 
ist dann zu klein für den AD Wandler.


> Du solltest Genauigkeit und Auflösung sauber auseinander halten.

Da hast du vollkommen recht. Sorry ;-)



> Bei einem Präzisionsgleichrichter kannst du keinen Kondensator direkt
> dahinter schalten. Dann fängt höchstwahrscheinlich der Ausgangs-OP an zu
> schwingen. Du brauchst einen vollständigen Tiefpass.

Warum einen Tiefpass? Ich will doch die Gleichspannung herausfiltern. 
Ich würde sagen einen Hochpass.

Mir stellt sich die Frage wie ich diese Teile dimensioniere und finde.

Gruß

[Wolfgang (Gast)]

Luca P. schrieb:
> Ist nun
> aber die Schwingung nur z.B. 50µm, so beträgt die Spannung +- 195mV. Das
> ist dann zu klein für den AD Wandler.

Der AD Wandler soll doch auch noch etwas zu tun haben. Wenn der PGA auf 
±256mV FS verstärkt, ist der ADC bei 195mV zu 38% ausgesteuert. Damit 
könnte man doch gut leben. Wenn du dein Signal analog aufbereitest und 
gleichrichtest, brauchst du keinen bipolar wandelnden ADC.

> Warum einen Tiefpass? Ich will doch die Gleichspannung herausfiltern.
> Ich würde sagen einen Hochpass.

Sorry, klar.

> Mir stellt sich die Frage wie ich diese Teile dimensioniere und finde.
Welche Teile meinst du?
Erstmal musst du dir überlegen, wie groß die Fehler bei deiner Messung 
sein dürfen. Dann kannst du anhand deiner Signalfrequenz und 
tolerierbarer Fehler den Filtertyp und die Grenzfrequenz von deinem HP 
festlegen.

[sid (Gast)]

ArduinoMega heisst ein ATMEga2560 ?

Dann kannst Du doch den Comparator auf 1.1V laufen lassen,
das ist doch nicht zu weit von den 0.78V weg die Du als Signal hast.
(fast 71% klingt doch nicht schlecht für mich)

Du könntest alternativ auch eine 0.8 Volt externe Referenz anlegen wenn 
Du magst,
dann kommst Du noch näher ran, auch ohne pAmp

[Luca P. (luca_2808)]

Ich habe jetzt den Hochpass in meine Schaltung eingebunden und erste 
Messungen durchgeführt. Funktioniert alles super.
Danke für eure Antworten.

Gruß