Frequenzteiler 1:1000, analog

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Frequenzteiler 1:1000, analog

    










BID = 1089084

nabruxas

Monitorspezialist



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Ich habe vor einiger Zeit ein Messgerät gebaut, welches neben der Messung verschiedene analoge Signale als Referenz wiedergeben kann. Der Einfachheit halber nahm ich als "Generator" einen VS1053B ,also MP3 Player um ein mit 0,01Hz amplitudenmoduliertes Signal mit 10kHz Träger wiederzugeben. Ausgewertet werden am Ende nur die 0,01Hz. Das funktioniert auch sehr gut.

Jetzt hat sich aber die Anforderung geändert und ich kann keinen Träger mehr verwenden, da das zu prüfende Gerät auch den Träger einbezieht und daher ein großer Messfehler entsteht.

Ich würde gerne beim MP3 Player bleiben, denn damit kann ich fast jede Kurvenform erzeugen. Fast, eben. Denn der Bereich in dem das Teil spielt ist 20-20kHz.
Ich brauche aber die 0,01Hz.

Frage:
Gibt es einen analogen Teiler, der zB. 1:1000 teilt, damit ich nicht alles umbauen muß?


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BID = 1089092

BlackLight

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Brauchst Du nicht eher nur einen Tiefpass der nur alles unter z.B. 1 Hz bzw. 0,1 Hz durchlässt?








BID = 1089101

nabruxas

Monitorspezialist



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Der Sender/Empfänger, ist ein VCNL4010 und extrem empfindlich. Hier kann ich auch rein gar nichts ändern, denn er ist eingegossen. (Ein wirklich interessantes Bauteil). Das mit dem Tiefpass wird beim Testgerät ziemlich sicher nichts.

https://www.vishay.com/docs/84138/designingvcnl4010.pdf

Der Chip gibt in dieser Konfiguration alle 10ms einen Burst von 153µs Länge mit 390.625kHz aus.

Hier die funktionierende Kurzfassung meiner Konstruktion:
Ich empfange das IR Licht, verstärke es und sende es mit einem 0,01Hz überlagerten Sinus zurück. So erhalte ich Änderungen die ein bestimmtes Muster haben müssen. Sinn der Übung ist zweierlei. Erstens ob ein Kabelbruch beim Sensor vorliegt und zweitens ob der Sensor selbst funktioniert.
Die 0,01Hz erzeuge ich derzeit mit einem externen Funktionsgenerator.


Ich habe schon an einem XR2206 gedacht aber da ich verschiedene, durchaus genaue aber langsame Testfrequenzen brauche ist das Käse. Der MP3 Player macht in der AM Version hier einen sehr guten Job, doch das geht aber nicht mehr, denn der VCNL4010 erkennt die 10kHz ganz locker, auch dann wenn ich den Träger am Generator mit -40dB absenke.




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[ Diese Nachricht wurde geändert von: nabruxas am 25 Okt 2021 19:09 ]
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Link repariert.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 28 Okt 2021 14:10 ]

BID = 1089193

perl

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Zitat :
um ein mit 0,01Hz amplitudenmoduliertes Signal mit 10kHz Träger wiederzugeben
Bei der AM entstehen zwei Seitenbänder im Abstand von 10mHz zum Träger. Deren Intensität ist ein Maß für den Modulationsgrad, und auch die Phasenlage ist genau definiert und problemlos berechenbar.


Zitat :
Jetzt hat sich aber die Anforderung geändert und ich kann keinen Träger mehr verwenden, da das zu prüfende Gerät auch den Träger einbezieht und daher ein großer Messfehler entsteht

Ich weiss nicht genau, wo die Reise hin gehen soll.
Verstehe ich recht, dass du jetzt nur den 10kHz Träger unterdrücken willst, und nur die beiden Seitenbänder, USB bei 10kHz-10mHz und OSB bei 10kHz+10mHz, erzeugen willst?



BID = 1089194

nabruxas

Monitorspezialist



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Zitat :
...nur den 10kHz Träger unterdrücken...


Zitat :
USB bei 10kHz-10mHz und OSB bei 10kHz+10mHz, erzeugen


Ja, genau. Wobei ein Seitenband reichen wird.

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BID = 1089195

BlackLight

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Ok, dann hatte ich es ganz falsch verstanden!

Wenn ich jetzt wieder mit einer Kette von zig (scharfflankigen) Op-Amp Bandfilter/Bandpass/Tiefpass bei 10 kHz ankomme, gibt es Ärger. Oder? Ein paar dB werden - wie gesagt- nicht reichen.


Gibt es in dem Bereich 10 kHz keine „Absorber“ mit hoher Güte (Q), die Leistung absorbieren?
Kenne sowas eher aus der Optik oder sonst wo her.

Edit:
Oder direkt den Träger modulieren? Kenne mich leider zu wenig aus.
"Jack of all trades, master of none" .


[ Diese Nachricht wurde geändert von: BlackLight am 28 Okt 2021 12:35 ]

BID = 1089196

perl

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Zitat :
Wobei ein Seitenband reichen wird
Vermutlich nicht.
Denn wenn auf der Übertragungsstrecke unkalkulierbare Dämpfungsschwankungen auftreten, hast du nur noch die Frequenz als Information.
Dafür müsstest du aber die Frequenz mit einem Fehler von höchstens 10-5bestimmen, und für eine entsprechende Langzeitstabilität braucht man schon recht gute Quarzoszillatoren. Evtl nimmt man dann als Referenz besser ein Rubidium-Normal, einen DCF77-Empfänger, oder GPS.

Wenn du lediglich Doppelseitenband-Modulation mit unterdrücktem Träger (DSB) machst, geht dir nur die Information über den Modulationsgrad verloren. Die Trägerfrequenz und die Modulationsfrequenz lässt sich aus den beiden Seitenbändern rekonstruieren.


P.S.:

Zitat :
Der Chip gibt in dieser Konfiguration alle 10ms einen Burst von 153µs Länge mit 390.625kHz aus.

Ich habe das DB und die AN jetzt nicht genau studiert, aber was hat das mit den 10kHz zu tun?



[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 28 Okt 2021 14:13 ]

BID = 1089197

perl

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Zitat :
Wenn ich jetzt wieder mit einer Kette von zig (scharfflankigen) Op-Amp Bandfilter/Bandpass/Tiefpass bei 10 kHz ankomme, gibt es Ärger. Oder?
Mit wem sollte das Ärger geben?
Den Träger kannst du am Modulator auch ohne Filter bestimmt um 40dB absenken, aber so steilflankige Filter schaffst du mit Analogtechnik wegen der Bauteiltoleranzen nicht.
Das ist dann die Domäne der DSP.

BID = 1089244

BlackLight

Inventar

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Offtopic :

Zitat : perl hat am 28 Okt 2021 13:26 geschrieben :
[...] aber so steilflankige Filter schaffst du mit Analogtechnik wegen der Bauteiltoleranzen nicht.
Hallo perl, Danke für die Antwort. Die Bauteiltoleranzen hab ich ganz ignoriert.
Selbst wenn man es abgleicht, bleiben Temperatureffekte und primär Alterung bestimmt ein kaum fassbares Problem.

Marco Reps hätte bestimmt Spaß an der Sache, einen Aufbau ala Fluke 732A zu fabrizieren.

Wobei, wenn ich mich nicht verrechnet habe wäre der Temperatureffekt nicht so "schlimm".
Annahme: Widerstand mit 50 ppm/K und lineares Verhalten zwischen Widerstand und Grenzfrequenz:
50 ppm/K mit 10 kHz wären 0,1 mHz/K.
Im Vergleich 10 mHz (0,01 Hz) Seitenbandabstand.

C0G verhält sich mit guten 30 ppm/K ähnlich.

Aber dann reichen keine 10 mHz sondern in der "Mitte" hätte man nur noch 5 mHz Abstand, bei 2 K Stabilität kommen schnell mal ±1 mHz (2x (±0,2 mHz ±0,2 mHz)) vom R+C zusammen und wahrscheinlich noch zig Effekte die ich nicht einmal auf dem Schirm habe.
Also viel Kopfweh und viel Lehrgeld kann da draufgehen.
(Bauteilalterung hab ich extra ausgelassen, da kenne ich mich noch weniger aus.)

Danke, sehe ich ein. Ist nicht praktikabel.

BID = 1089245

BlackLight

Inventar

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Edit:
Irgendwas stimmt mit meiner Rechnung nicht, denn 10 (kHz) * 50 (ppm) sollte 5E... sein, nicht 1E...

10 kHz * 50 ppm/K sind 0,5 Hz/K? (500 mHz/K)
Also viel zu groß!

->

BID = 1089353

nabruxas

Monitorspezialist



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Ich hatte viel Arbeit und wenig Zeit, da mich dieses Projekt schon hetzt.


Zitat :
was hat das mit den 10kHz zu tun?


Gar nichts. Wie ich schon schrieb, konnte ich bei der Vorgängerversion ein langsames Signal auf einen 10kHz Träger AM modulieren. Der Empfänger hat damals den 10kHz Träger herausgefiltert. Jetzt ist das nicht mehr möglich, da der Empfänger viel genauer ist und eben auch auf die 10 kHz reagiert.

Warum 10Khz?
Weil der MP3 Player eine Bandbreite von 20...20kHz hat und 10kHz sich damit abspielen lassen und Frequenzen im mHz Bereich eben nicht.


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BID = 1089357

perl

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Zitat :
konnte ich bei der Vorgängerversion ein langsames Signal auf einen 10kHz Träger AM modulieren. Der Empfänger hat damals den 10kHz Träger herausgefiltert
Wo ist denn bei dir die Information versteckt?

Der Träger allein enthält ja keine Information, ausser dass er vorhanden ist.
Ähnliches gilt für die Seitenbänder. Aus deren Abstand kann man immerhin noch die Modulationsfrequenz ableiten, nicht aber deren Amplitude.
Frequenz und Amplitude der Modulation bekommst du erst, wenn du auch die Amplitude eines (Rest-) Trägers als Referenz zur Verfügung hast.

Aber auch dann muss sich für eine Informationsübertragung irgend etwas verändern. Mit konstanten Signalen kommst du nicht weit.

Oder dient die 10mHz AM nur als Hilfsträger für eine langsame Phasen- oder Quadraturmodulation oder sonst etwas trickreiches?




BID = 1089809

nabruxas

Monitorspezialist



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Ich habe jetzt eine komplett andere Lösung gefunden die auch funktioniert.
Ich nehme ein Digipot MC4161-104E. So kann ich die Spannung langsam ändern.

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BID = 1089811

nabruxas

Monitorspezialist



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Neuer Tag, neuer Spaß!

Der Prüfadapter für den VCNL4010 ist jetzt aufgebaut und er funktioniert mit einer IR-Empfangsdiode auch soweit gut. Im wesentlichen ist es ein Spiegel der das zurückwirft, was der VCNL aussendet. IC2A und IC2C Dazu kommt noch die Manipulation um den veränderten Abstand zu simulieren. IC2B (siehe Prüfadapter V1.0)

Der VCNL 4010 hat eine geringe Reichweite. Um diese zu erhöhen, kann man die interne IR- Sendediode abschalten und gegen zwei externe, in Serie geschaltete LED ersetzen. Damit wird die Reichweite auf 1 Meter erweitert. (siehe AN)

Ich will also nun beide IR Sende LED testen und habe deshalb zwei Empfangsdioden genommen, verstärke auch hier jeweils wie gehabt. Um die Empfänger umzuschalten nehme ich einen 4066. Doch da habe ich ziemliche Probleme mit der vollkommenen Abschaltung des Eingangssignals. Wenn ich entweder R2 oder R9 am jeweiligen OPV Ausgang entferne, habe ich eine Umschaltung
Ich will das aber elektronisch machen und habe dafür einen 4066 genommen. Der Leckstrom im offenen Zustand reicht aber aus um am Ausgang immer noch Änderungen sehen zu können, die mittels PC visualisiert werden!
Ich habe verschiedene Variationen probiert, alles erfolglos.
1.) 4066 schließt die Empfangsdiode kurz
2.) 4066 schließt den Gegenkopplungswiderstand kurz um die Verstärkung auf 1 zu fahren
3.) 4066 öffnet den Ausgang des OPV
4.) Eine Kombination aus 2 und 3

Irgendwie bin ich total mit dem falschen Fuß aufgestanden, suche eine Möglichkeit damit entweder IC2A oder IC2D vollkommen die Klappe hält.
Für die Ansteuerung ist ein TTL Pegel von der MCU vorhanden.




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[ Diese Nachricht wurde geändert von: nabruxas am 11 Nov 2021 10:21 ]


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