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Gleichwert analog erfassenHallo, Ich möchte die Signalsymmetrie (Gleichwert) einer analogen Spannung per Drehspulinstrument erfassen. Das Signal kann von DC bis 50kHz reichen. D.h. z.B. soll das Instrument mit Mittelstellung 0 bei reinem Sinus nicht ausschlagen. Hat hier jemand einen funktionsfähigen Schaltungsvorschlag für mich? Danke und schöne Weihnachten 🎄 Moin,
2 Draehte? Gruss WK Jein. :-) Wenn das Signal z.B. 5Hz hat zappelt der Zeiger munter hin und her, da die Trägheit noch nicht ausreicht.. Moin, OK, dann halt noch einen Tiefpass. Nur musste dann halt mal eine untere Frequenz definieren, ab der es nicht mehr "wackeln" soll. Und wenn die sehr tief ist, wird's halt auch sehr lange dauern, bis da was vernuenftiges angezeigt wird. Gruss WK
Da hilft nur, zum ablesen mit dem Kopf im Takt mitwackeln ... ;-)) Deswegen schrieb ich ja: von DC bis 50kHz Wenn es einfach wäre, würde ich nicht fragen.. 😉 PS: Ich weiß, dass dies technisch möglich ist - nur nicht wie. Ich habe so ein selbstgebautes Gerät bei einem Kunden gesehen. Nur ist der Entwicker (noch ein echter "Analog-Hase") seit vielen Jahren in Rente und in das Gerät durfte ich nicht reingucken.. Moin,
Das hilft aber nicht weiter. Du /musst/ mit dir eine Frequenz ausmachen, unterhalb der der Zeiger dann noch wackeln darf. Sonst wird das nix. Also tolerierst du einen mit 1Hz wackelnden Zeiger? Nein? 0.1Hz? 0.001Hz? 1pHz? Aber dann wirst du nicht mehr erleben, dass das Ding was anzeigt, weil du vorher sterben wirst. Gruss WK Ich habe gerade nochmal nachgesehen: Das Gerät soll ab 0.2Hz sinnvolle Ergebnisse liefern. Darunter zeigt es Offset 0 an.. Dann korrigie ich meine Anforderung: 1Hz bis 50kHz.. 😀 Da das Gerät Spannung benötigt, wird die Messung irgendwie "aktiv" durchgeführt. Rein passiv per Tiefpass würde das ja ewig dauern. Da er gerne sehr komplizierte OP-Schaltungen gebaut hat (des öfteren auch Schaltungskorrekturen als "3D" in die Höhe), bei der niemand so richtig durchgestiegen ist, vermute ich hier auch so ein Konstrukt. 😉
Auch das ging nicht ab 0Hz, z.B. für 0.01Hz. Moin, OK, die naechsten Salamischeibchen. Mal gucken, wann das Brot voll ist :-) Dann nimmste halt einen Tiefpass, der das Wackeln bei 0.2Hz auf ein dir genehmes Mass reduziert und eine Schaltung, die z.b. per Monoflop rauskriegt, ob das Signal mit <0.2Hz wackelt und wenn ja, die Messung unterbricht. Wie hoch ist denn die Spannung, die da gemessen werden soll? Was hat das Messgeraet fuer einen Vollauschlag, was fuer einen Innenwiderstand? Was haste fuer Spannungsversorgung? Gruss WK Zwei Dioden, zwei Kondensatoren, Differenzspannung messen.
Das Prinzip könnte die Lösung sein! Kondensatoren laden, Differenz ermitteln und wieder entladen. Dann das Spiel wieder von vorne.. Das Messgerät vom Kunden wird mit 230V versorgt. Eingang hat 1Meg, Spannungsbereich wählbar von 0.1Vss bis 100Vss.
Das ist aber eben nicht der "Gleichwert einer analogen Spannung", wenn diese Spannung nicht symmetrisch ist. Du kannst damit also bestenfalls den Gleichwert z.B. einer Sinusspannung ermitteln.
Und bei "unreinem Sinus" oder gar einer PWM mit 1% 10V und 99% -10V?
Wie wäre es denn, wenn du das eigentlich Problem beschreibst, und eben nicht das, was du daraus machen möchtest? Ich habe eine analoge Spannung (treppenartig) von +8V bis -8V und muss den Gleichwert auf -0.6V abgleichen. Das wäre die Aufgabe. Das Messgerät bei einem (anderen) Kunden macht genau das und ich muss dies irgendwie nachbauen. Da es portabel für den Serviceeinsatz sein muss, ohne PC und dergleichen.
Salamibrot. Wie wäre ein uC mit Analogeingang ?
Wenn ich das wollte, hätte ich nicht im Analogbereich bzw. hätte ich überhaupt nicht gefragt.. Welche Salamischeibe fehlt dir noch?
Wenn ich den Effektivwert vom positiven und negativen Anteil bilde, müsste die Differenz aber auch bei nicht-symmetrischen Spannungen korrekt sei. Oder habe ich hier einen Denkfehler?
Genauigkeit, Frequenzen bzw. Zeitdauer, Spannungsstabilität der Stufen etc. und offenbar die Einschränkung dass du nicht programmieren kannst .
Vielleicht. Auf jeden Fall ist die analoge Ermittlung von Effektivwerten bei komischen Spannungsverlaeufen nicht trivial und dauert bei tiefen Frequenzen auch elend lange.
Nimms mir nicht krumm, aber das hat doch weder Hand noch Fuss. Wenn nichtmal dir selber so recht klar und stabil ist, was du da machen willst, wie soll das was werden? Gruss WK
Mache ich nicht. 😀 Mehr habe ich auch nicht, da das alles noch in der Entwicklung/Erprobung ist. Es gibt noch keine konkrete Anforderungen.. 😀
Genauigkeit ist noch nicht definiert. Wenn ich auf 50mV komme, reicht das vorerst. Frequenzen sind noch nicht festgelegt. Daher vorerst: 1Hz bis 50kHz Zeitdauer? Was meinst du damit? Die Messdauer? Wenn sich der Zeiger innerhalb 2-3 Sekunden beruhigt, reicht das. Spannungsstabilität? Was meinst damit? Das Messsignal kann für die Messung "festgehalten" werden, d.h. es ändert sich nicht. Es muss der Pegel der positiven und negativen Verstärkung abgeglichen werden, so dass ein negativer Gleichwert vorliegt. PS: Ich kann programmieren, aber die Lösung soll analog umgesetzt werden. Gefällt mir auch nicht, da ich softwaremässig leichter Änderungen machen kann. Das ist aber nun mal die Vorgabe. Punkt.
Ah ja. Vorhin waren es noch 0.2 Hz.
Das klappt bei unterer Grenzfrequenz von 1Hz nur sehr bedingt. Selbst das beste Meßverfahren muß mindestens eine Periode des Signals "sehen" um den DC-Anteil zu ermitteln. Und das beste Verfahren nutzt einen µC und sampled das Signal (sehr schnell, Größenordnung 100..1000-mal pro Periode) um dann den DC-Anteil zu bestimmen. Klappt nur nicht mehr bei 50kHz. OK, die Zahl hast du dir eh nur aus dem *rsch gezogen. Aber µC willst du ja nicht. Bleibt also ein analoger Tiefpaß höherer Ordnung mit mehreren OP (ok, würde man auch eher als SC-Filter bauen). Und damit der das Zittern des Zeigers gut unterdrückt, muß man die Grenzfrequenz Faktor 4 oder besser 10 unterhalb die minimale Signalfrequenz legen. Mit 1Hz bist du dann bei 4..10 Sekunden. Also entweder sind deine Anforderungen vollkommen unrealistisch oder das Bestehen auf einer Analogschaltung paßt nicht dazu. Oder beides. @Axel S.
Du bist aber schon ziemlich sensibel. Dass der Frequenzbereich über fast 4 Zehnerpotenzen die Sache in keinster Weise vereinfacht, da hat er ja schon durchaus Recht. Deshalb wäre es auch sinnvoll, für einen realistischen Bereich und eben nicht für einen gewünschten Bereich zu entwickeln. Auch wenn bald Weihnachten ist und man sich da was wünschen darf...
Für einen kompletten "Treppenzyklus"? Wie sieht so eine "Treppe" im echten Leben aus? Ist das eine "Sägezahntreppe" oder ist es eine "Dreieckstreppe"? Das hat nichts mit sensibel zu tun, sondern einfach nur etwas Anstand. Vielleicht bin ich auch schon zu alt, dass ich das so sehe. Der reell benötigte Bereich ist von DC (hier bin ich auf 1Hz gegangen) und 47kHz (ich auf 50kHz). Ich gehe jetzt einfach nochmal auf unseren Kunden zu, der ein solches Messgerät besitzt und bitte um Informationen. Mal sehen, ob da etwas dabei heraus kommt. Ich weiß, dass die Aufgabe nicht trivial ist - darum auch die Frage hier. Bei 0/8/15-Standard hätte ich nicht fragen müssen.. ;-) Ich persönlich mag es auch lieber digital, da man hier mehr Spielraum hat - ist aber vorab ausgeschlossen worden. Punkt. Da kann ich nicht daran rütteln. Die Signalform sieht aus wie eine Treppe. Kein Dreieck, kein Sägezahn. Ob diese auf-/oder absteigend ist, kann variieren. Unterer und oberer Pegel sind immer +/-8V. Nur die Amplitude, Dauer und Anzahl der Stufen variieren. Und natürlich die Frequenz, in der sich der Verlauf wiederholt. Je Höher die Frequenz, desto weniger Stufen sind vorhanden. Bei 10Hz sind es etwa 30 Stufen. Leider habe ich momentan kein Beispiel für so einen Verlauf hier..
Aber wenigstens monoton steigend oder fallen und für die Zeit des Abgleichs in allen Zyklen gleich?
Natürlich meinte ich einfach eine "linear ansteigende Treppe". Denn wie gesagt: wenn die Signalfolge nicht symmetrisch ist, dann fällt die Spitzenwertermittlung und anschließende Mittelwertbildung aus. Denn so ein Signal hätte dann den Mittelwert 5V, obwohl leicht erkennbar ist, dass das nicht der Fall ist:
Ständig, auch während des Abgleichs? Ja, das Signal ist monoton steigend oder fallend. Während des Abgleichs kann die Signalform "festgehalten" werden, d.h. die Form ändert sich dann nicht. Der Abgleich erfolgt über ca. 10 Stützpunkte unterschiedlicher form und Frequenz. In der Praxis ist der Abgleich aber bereits nach dem dritten Stützpunkt abgeschlossen. Die von dir dargestellte Form kann so nicht auftreten, da Start und Ende immer bei +/- 8V sind. Auch der Wechsel von +8V nach -8V (oder umgekehrt, je nachdem ob ansteigende oder abfallende Signalform) erfolgt mit einer harten Flanke von ein paar µs. Eben wie eine Treppe, bei dem der Treppenbauer Tritthöhe, -breite und Anzahl Stufen variiert.. ;-) PS: Momentan erfolgt der Abgleich über ein 60tEUR, programmierbares LeCroy-Oszi von der Entwicklung mittels Flächenberechnung. Könnte ein "RMS to DC Converter" helfen? https://www.analog.com/en/parametricsearch/11023#/ Die Bandbreite liegt bei allen über 50 kHz
Ja, die Idee hatte ich weiter oben schon einmal. Positiven und negativen Effektivwert (von 0V aus gesehen) bilden und Differenz ermitteln..
Aber anscheinend noch nicht alt genug, um gelernt zu haben, dass für sinnvolle Antworten auch eine vollständige (umfassende) Beschreibung der Aufgabenstellung notwendig ist. Und scheibchenweise liefern ist da keine geeignete Variante. Sorry, wenn dir das wieder sauer aufstößt, aber ist vmtl. nicht nur meine Meinung. Aber zur Fragestellung: Was soll da groß möglich sein, außer Tiefpass hoher Ordnung? Signalform ist ja quasi beliebig, zumindest nicht genau spezifiziert. Tastverhältnis ebenso. Wenn zumindest die Nulldurchgänge präzise sind könnte man jeweils über exakt eine Periode integrieren und dann zurücksetzen. Mit 1 Meg Innenwiderstand wird das Signal aber vmtl. bereits zu sehr verschliffen. Wenn das Messgerät vom "Kunden" deutlich schneller als die bisherigen Vorschläge (4-10 Sekunden Latenz) reagiert liegt das vmtl. an Randbedingungen, die wir und vielleicht auch du noch nicht kennen.
Also ein "diskreter Sägezahn". Dann geht das wegen der Symmetrie mit der Spitzenwertermittlung und der Mittelwertbildung. Ich würde im Großen und Ganzen solche "ideale Gleichrichter" nehmen, den ermittelten Wert pro Periode sampeln und je zur Hälfte addieren:
Passt nicht zum vorher beschriebenen. Die Rede war von immer + und - 8V. Das nehme ich als exakten Wert, also 8.000V. Damit da irgendwie ein Offset rauskommt muss mindestens die Treppe ungleichmäßig sein. Also kein diskreter Sägezahn.
Musst dann halt integrieren und nach jeder Periode zurücksetzen. Oder nen Tiefpass, der verzögert aber stärker. Danke an Alle, die konstruktiv hier beigetragen haben. Ich werde in die Richtung experimentieren.
Ja, es wäre wohl am einfachsten, wenn man mal ein paar Signale aus der Realität zu Gesicht bekommen würde. Der Extremfall gegenüber einem Sinus wäre ein pulsbreitenmoduliertes Rechteck. Also abwechselnd einer von zwei Spannungswerten, der "Gleichwert" wird in der symmetrischen 50%-Mitteleinstellung zu Null, und zu 0 und 100% hin ein negativer oder positiver Maximalwert.
Ja, die "Treppe" sollte natürlich nicht so aussehen:
Sondern schlimmstenfalls so mit "gleichverteilten" Stufen (so wie der erwähnte Treppenbauer eben eine Treppe bauen würde):
Moin, Ich glaube, er meinte: Gepriesen sind die Skifahrer. Oder vielleicht doch was anderes. Mein Eindruck ist: Diese Salami hat noch ziemlich viele Scheiben... scnr, WK
Dann heul doch. Diese Kombination aus Salamitaktik und Mimimi ist doch nicht auszuhalten. Dann soll Dein Chef eben ein Ingenieurbüro beauftragen, zunächst die Anforderungen gemeinsam herauszufinden und darauf aufbauend ein Konzept zu entwickeln. Aber jemanden vorzuschicken, der nicht einmal ansatzweise zwischen Ist-Zustand, tatsächlichen Anforderungen, Rahmenbedingungen und völlig aus der Luft gegriffenen Wunschvorstellungen unterscheiden kann, ist doch zum Scheitern verurteilt.
Baschd scho! Ich hatte auch nicht vor auf deine Anfrage, bedingt durch den gewählten Wortlaut und die Salamitaktik, mit mehr als nur allgemeinen Ausführungen einzugehen. Dafür ist mir meine Zeit einfach zu schade. Nicht umsonst läßt man sich derartige Beratung in der freien Wirtschaft mit einem dreistelligen Stundensatz entlohnen. Also: nur zu! Ich mampfe Popcorn und genieße die Show.
Das Instrument wird nicht unterscheiden können, ob es ein "reiner Sinus" oder sonstwas für eine Signalform ist. Mittelwert bleibt Mittelwert. Ich würde einen Tiefpaß nehmen und auf den ADC eines MCs geben. Der Tiefpaß mittelt bei 1kHz..50kHz und der MC integriert bei 1Hz..1kHz über eine Periode. Somit hat man nach spätestens 1s einen neuen Meßwert.
Der Tiefpass wäre der sowieso notwendige Antialiasing Filter.
Was bei 50kHz, auf 50mV genau, viel mehr Spass mit ultraschnellen OpAmps macht als der alternde Nerd beherrschen wird.
Gast
#7564413
Drehspulinstrument mit Öl füllen.
Bei noch niedrigeren Frequenzen (Periodendauer im Bereich mehrerer Jahre) soll sich auch Pech eignen.
Gast
#7564780
Der Nulldurchgang muss nicht mal sehr genau sein, nur "gleich". Solange das Umschalten schnell genug erfolgt und das Zeigerinstrument für die nächste Periode das Ergebnis sieht. Das ist mit uC natürlich einfacher und der Kunde hat es vielleicht auch digital realisiert, aber analog geht's natürlich auch.
Blindes experimentieren wir dir nichts nützen. Du solltest ein Konzept entwickeln. Deine Anforderungen bzgl. Minimalfrequenz (DC, 0.2Hz, 1Hz?) und Erkennungsgeschwindigkeit für einen neuen Pegel müssen unter einen Hut gebracht werden. Antwort schreibenBitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben. |
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