Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konvertierung einer Schwingweite in Analogsignal


von Georg T. (microschorsch)


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Hi,
der Betreff sagt eigentlich schon alles.

Ich habe ein Gerät welches mit eine Schwingung mit etwa 20kHz generiert. 
Aktuell lese ich das Gerät digital aus und lasse ein Fester über die 
Perioden laufen, um den Verlauf der Schwingungsweite zu ermitteln (über 
Min/Max). Ich möchte das Gerät jedoch analog auslesen und den Verlauf 
der Schwingungsweite auf einen ADC geben.

Hat jemand sowas schonmal gemacht??

Ich habe mal in PSpice ein bisschen mit einem Präzisionsspannungswandler 
mit nachfolgendem Integrator rumgebastelt aber das Ergebnis war bisher 
nicht zufriedenstellend.

Vielleicht hat ja jemand eine Idee?
Danke
Schorsch

von Sven D. (Gast)


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Dafür verwendet man Spitzenwertgleichrichter.

von Elektrofan (Gast)


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Beschleunigungssensor

https://de.wikipedia.org/wiki/Beschleunigungssensor#Piezoelektrische_Beschleunigungssensoren

mit nachgeschaltetem Ladungsverstärker / 2-fach Integrator
liefert ein Wege-Signal.

von Michel M. (elec-deniel)


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Georg T. schrieb:

> Ich habe mal in PSpice ein bisschen mit einem Präzisionsspannungswandler
> mit nachfolgendem Integrator rumgebastelt aber das Ergebnis war bisher
> nicht zufriedenstellend.
>
> Vielleicht hat ja jemand eine Idee?
> Danke
> Schorsch

darf die Schaltung gezeigt  werden ..... wäre interessant mit LTspice zu 
testen ?!

von georg (Gast)


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Georg T. schrieb:
> der Betreff sagt eigentlich schon alles

Nein. Unter Schwingweite würde ich zuerst mal die Amplitude verstehen, 
aber es könnte auch die Periodenlänge gemeint sein. Könntest du das 
präzisieren, falls dir die Begriffe etwas sagen?

Georg

von lucky (Gast)


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Das Unvermögen oder vielleicht sogar Unwillen, kurz einen verständlichen 
Überblick über einen Sachverhalt zu geben, sagt viel über den Horizont 
eines TOs aus.

von Georg T. (microschorsch)


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Hi,
erstmal danke für die Infos:

Ok, ich gebe ein paar mehr Infos:
Ich will ein mechanisches Schwingungssignal von nem knappen zentel mm 
spitze/spitze in ein elektrisches Umformen. Das mache ich in der Regel 
mit einem Laser Triangulationssensor (Keyence LK …). Das Ding sampled 
mit 392kHz und kann sowohl digital aus auch analog ausgelesen werden.

Da ich Min/Max geschrieben hatte, dachte ich eignetlich es wäre klar, 
dass es um die Amplitude geht. Es gibt natürlich einige niederfrequente 
Offsets die weg müssen.

Ich habe mal meine PSpice Schaltung und die dazugehörige Simulation 
angehängt. Das rote signal ist der Eingang, am grünen erkennt man die 
Einhüllende ganz gut. der Ausgang (blau) sollte eigentlich proportional 
zu Einhüllenden sein.

Ich überlege momentan ob eine lineare VU-Meter-Schaltung nicht das 
richtige wäre??

Georg

von MiWi (Gast)


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Georg T. schrieb:

> Hat jemand sowas schonmal gemacht??

Ja, bis zu 40kHz und für 12bit Genauigkeit (nicht Auflösung)

> Hi,
> erstmal danke für die Infos:
>
> Da ich Min/Max geschrieben hatte, dachte ich eignetlich es wäre klar,
> dass es um die Amplitude geht.

war es eh, wäre nur besser gewesen wenn Du das gleich geschrieben 
hättest.

>
> Ich habe mal meine PSpice Schaltung und die dazugehörige Simulation
> angehängt. Das rote signal ist der Eingang, am grünen erkennt man die
> Einhüllende ganz gut. der Ausgang (blau) sollte eigentlich proportional
> zu Einhüllenden sein.
>
> Ich überlege momentan ob eine lineare VU-Meter-Schaltung nicht das
> richtige wäre??

Nein, zu langsam.

> Georg

Wenn ich Dich richtig verstehe willst Du nur die 20kHz erkennen, nicht 
aber den 100Hz-"Brumm"?

Wenn - dann verwende einen ausreichend dimensionierten High-Pass Filter, 
dann bleiben Dir die 20kHz übrig, die Du dann auswerten kannst.



bedenke das Du bei 20kHz je nach Genauigkeitsanforderung schon deutliche 
Probleme mit du/dt (auch Anstiegszeit genannt) der verwendeten OPs 
bekommst.

Es ist also höchst nötig darauf zu achten das der OPV nie aus seiner 
Reglerverstärkung in die OpenLoop-Verstärkung kippen darf weil irgendwo 
irgendwelche Dioden den Feedback-Pfad unterbrechen.

von Georg T. (microschorsch)


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>>
>> Ich überlege momentan ob eine lineare VU-Meter-Schaltung nicht das
>> richtige wäre??
>
> Nein, zu langsam.

Hi,
merci

Ich muss ja nicht jede Periode mit dem ADC auswerten können. Ein ADC 
Sampling der Einhüllenden von vielleicht 1kHz würde sicherlich reichen. 
So mache ich das mit meinem digitalen Min/Max Verfahren momentan auch, 
dadurch bastel ich mir ja ein gleitendes Mittel über die letzten x 
Perioden.

Oder ein TrueRMS Converter?? Hat jemand vielleicht was fertiges?

Georg

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Also wenns unbedingt analog sein soll, wuerd' ich erst mal einen 
Bandpass hernehmen, um alles ausser den gewuenschten 20kHz 
rauszuschmeissen. Danach dann halt eine Gleichrichterschaltung mit 
OpAmps, danach ggf. noch ein Tiefpass.
Aber da driftet dir halt im Gegensatz zu digital alles mehr oder weniger 
durch die Gegend.

Gruss
WK

von Lurchi (Gast)


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Wenn man nur an der einen Frequenz interessiert ist, ist as Verhältnis 
zwischen Spitze -Spitze Wert und RMS Wert konstant ( 2*wurzel 2). Den 
RMS wert kann man auch ganz gut aus gesampelten digitalen Daten 
gewinnen. Das geht eher besser (weniger Rauschen) als den min und max 
wert zu bestimmen. Vorher digital filtern ist da schon fast der 
Aufwändigere Teil. D.h. man könnte überlegen mögliche 50/100 Hz Anteile 
analog zu unterdrücken und dann die Daten mit z.b. 50 kSPS abzutasten.

von Georg T. (microschorsch)


Angehängte Dateien:

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Soooo,
ich denke ich habs hingekriegt:

1. Ich erzeuge ein Signal das eine zeitabhängige Amplitude hat bit 
zusätzlichem 100Hz-Brumm

2. Mit einem Hochpass hole ich den 100Hz Brumm wieder raus

3. Mit einem Spitzenwertgleichrichter erzeuge ich aus U_aus = |U_ein|

4. Mit einem Tiefpass zweiter Ordnung entferne ich die Rippel und 
erhalte die reine Einhüllende

Dargestellt sind das Eingangsignal mit Brumm, Das Eingangssignal ohne 
Brumm und das Ausgangssignal. Ich habe R40 und R42 so dimensioniert, 
dass sich genau die Amplitude Einhüllenden bildet, man kann natürlich 
noch eine weitere Verstärkung einbauen.

Any comments?

Gruß Georg

von Achim S. (Gast)


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Georg T. schrieb:
> Any comments?

Simuliere das Ganze (speziell die Spitzengleichrichtung) mal mit einem 
realen OpAmp-Modell (kein zu stark abstrahiertes, "ideales" 
OpAmp-Modell). Da erlebt man manchmal Überraschungen.

Siehe auch den früheren Beitrag:

MiWi schrieb:
> bedenke das Du bei 20kHz je nach Genauigkeitsanforderung schon deutliche
> Probleme mit du/dt (auch Anstiegszeit genannt) der verwendeten OPs
> bekommst.

von Dergute W. (derguteweka)


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Achim S. schrieb:
> Da erlebt man manchmal Überraschungen.

Die sind aber nix gegen die Ueberraschungen, die man erlebt, wenn mans 
mal total in echt aufbaut ;-)

SCNR,
WK

von MiWi (Gast)


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Achim S. schrieb:
> Georg T. schrieb:
>> Any comments?
>
> Simuliere das Ganze (speziell die Spitzengleichrichtung) mal mit einem
> realen OpAmp-Modell (kein zu stark abstrahiertes, "ideales"
> OpAmp-Modell). Da erlebt man manchmal Überraschungen.
>
> Siehe auch den früheren Beitrag:
>
> MiWi schrieb:
>> bedenke das Du bei 20kHz je nach Genauigkeitsanforderung schon deutliche
>> Probleme mit du/dt (auch Anstiegszeit genannt) der verwendeten OPs
>> bekommst.

Ich kann dergutenweka zur zustimmen - die Überraschungen in der Realität 
sind manchmal sehr überraschend.



Doch wenn man sich hinsetzt und die Simulation richtig macht.... dann 
(und nur dann) kommt da schon was brauchbares heraus.

iaW: Wir haben für unseren Detektor @ 40kHz LTSpice lange und sehr 
gründlich auch mit parasitären Effekten bemüht und am Ende waren die 
gemessenen mit simulierten Kurven nicht nennenswert unterscheidbar. 
Allerdings war das nur möglich weil die Vorläuferschaltung eines anderen 
Entwicklers deutliche Probleme gezeigt hat und unser Kunde uns dahr alle 
Zeit gegeben hat um diesen Dingen auf den Grund zu gehen und einen 
Lösung zu finden....

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