Hallo Perl,
danke für deine Antwort.

Zitat : perl hat am 29 Sep 2014 15:00 geschrieben :

> 1.) Vermutlich fehlen Abschirmungen. Bau den ganzen Kram mit Ausnahme des Netzteils mal in eine blecherne Keksdose ein.

Hmm, ja, das kann es sein.
Ich werde mal schauen wo ich hier so eine Dose her bekomme.
Momentan habe ich alles in einer Plexi-Box, weil es als Anschauungsobjekt dienen soll.
Da ist eine Keksdose leider weniger gut, aber wenn es hilft, dann ist es die Lösung.

Zitat : perl hat am 29 Sep 2014 15:00 geschrieben :

> 2.) Kann man machen, dann wird eben alles übersteuert. Ist praktisch, wenn man ohnehin Impulse, z.B. für eine Geschwindigkeitsmessung, braucht.

Ja, stimmt, hmm, so hatte ich mir das nicht vorgestellt.
Vermutlich muss ich dann einfach einen Bereich definieren in dem das System linear funktionieren soll.
Eine AGC ist vermutlich eine Lösung aber bestimmt viel Arbeit.

Zitat : perl hat am 29 Sep 2014 15:00 geschrieben :

> 3.) Sollte man machen, allerdings fürchte ich, dass du mit deinen Kenntnissen Schwierigkeiten haben wirst eine Verstärkung von 10.000 zu beherrschen.

Ja, das stimmt, die hohen Verstärkungen können sicher zu einigen Problemen führen.
Das ist recht lustig, denn ich komm von der anderen Seite des Frequenzspektrums. Ich kann dir ein 300 GHz MMIC entwerfen, aber mit Basisbandverarbeitung habe ich keine Erfahrung (außer was man eben so theoretisch im Studium lernt).
Ich würde ziemlich gerne auf dem Gebiet auch Erfahrungen sammeln.
Hast du Tipps wie ich einen passenden Verstärker bauen kann?
Ist wie bei MMIC z.B. Rückkopplung und Oszillationen das Problem?

Zitat : perl hat am 29 Sep 2014 15:00 geschrieben :

> 4.) Du wirst auch mit noch so viel Verstärkung keine 6Hz hören können. Vielleicht platzen dir die Trommelfelle oder es fliegen dir die Haare vom Kopf, aber hören ist nicht.

Stimmt! Ich war gerade auf Wikipedia und habe mir den Hörbereich angeschaut. Die untere Grenzfrequenz ist mit 16 bis 21 Hz angegeben. D.h. Bewegungen von ca. 10cm/sec. Da ich das Radar nicht austauschen will, muss ich damit wohl leben.

Zitat : perl hat am 29 Sep 2014 15:00 geschrieben :

Falls die Grenzfrequenz des Verstärkers zu hoch liegt, dann verwende größere Kondensatoren, falls der Lautsprecher das limitierende Element ist, dann nimm einen Kopfhörer. Ein Kopfhörer erscheint sowieso sinnvoller, denn das reduziert den Bauteileaufwand und den Stromverbrauch und es vermeidet die Gefahr akustischer Rückkopplung.

Kopfhörer scheidet aus, da die Bewegung für jeden hörbar sein soll.
Größere Kapazitäten ist sinnvoll, aber da der gekaufte Preamp in SMD ist, kann ich das nicht machen. Auch deswegen die Frage nach Selbstbau.


Also,
1) Brummen. Keksdose testen.
2) Übersteuern. Anwendebereich definieren und die Verstärkung entsprechend einstellen. Gibt es Alternativen? Automatic gain Control?
3)4) Tipps wie ich doch einen passenden Verstärker bauen kann? Wo fange ich am besten an zu lesen?

Danke,

Sebastian

Zitat :

D.h. Bewegungen von ca. 10cm/sec. Da ich das Radar nicht austauschen will, muss ich damit wohl leben.

Nein, das musst du nicht.
Du kannst natürlich versuchen mit einem oder zwei (bessere Bandbreite) rauscharmen Operationsverstärkern das Signal so weit zu verstärken, dass es clippt und zusätzlich noch mit einem Schmitttrigger ein sauberes Rechteck draus machen.
Damit kannst du zwar immer noch keine 6Hz hören, aber du hörst die Oberwellen als Knattern.

Zitat :

Ist wie bei MMIC z.B. Rückkopplung und Oszillationen das Problem?

Natürlich und bei so tiefen Frequenzen auch noch das 1/f-Rauschen und Popcorn.
Gegen diese Störungen hilft es die Opamps nicht beim billigen Jakob einzukaufen, sondern bei auf diesem Gebiet renommierten Herstellern.

Die Versorgung des 24GHz-Oszillators musst du auch ordentlich glätten, denn Frequenzschwankungen dort überlagern sich ja ein paar Schwingungen später mit der nun aktuellen Frequenz und führen am Mischerausgang zu Schwebungen bzw. Unruhe.
Flugzeughöhenmesser funktionieren so, indem sie die Oszillatorfrequenz sägezahnförmig modulieren und die entstehende NF messen. Das ist dann kein Dopplereffekt!

Evtl vermeidet man die 78xx Spannungsregler, denn sie sind als nicht sehr rauscharm bekannt, und mit einer langsamen Spannungsdrift kannst du ja leben.

Zitat : perl hat am 30 Sep 2014 03:31 geschrieben :

Zitat : D.h. Bewegungen von ca. 10cm/sec. Da ich das Radar nicht austauschen will, muss ich damit wohl leben. Nein, das musst du nicht. Du kannst natürlich versuchen mit einem oder zwei (bessere Bandbreite) rauscharmen Operationsverstärkern das Signal so weit zu verstärken, dass es clippt und zusätzlich noch mit einem Schmitttrigger ein sauberes Rechteck draus machen. Damit kannst du zwar immer noch keine 6Hz hören, aber du hörst die Oberwellen als Knattern.

Danke für den Tipp, aber ich denke, dass die untere Grenzfrequenz von 20 Hz reichen sollte.
Wenn nicht, dann kann ich mich darum später kümmern. Vielleicht sogar mit einem Frequenzvervielfacher? Dann kann man die Grenzfrequenz z.B. halbieren.

Zitat : perl hat am 30 Sep 2014 03:31 geschrieben :

Zitat : Ist wie bei MMIC z.B. Rückkopplung und Oszillationen das Problem? Natürlich und bei so tiefen Frequenzen auch noch das 1/f-Rauschen und Popcorn. Gegen diese Störungen hilft es die Opamps nicht beim billigen Jakob einzukaufen, sondern bei auf diesem Gebiet renommierten Herstellern. Die Versorgung des 24GHz-Oszillators musst du auch ordentlich glätten, denn Frequenzschwankungen dort überlagern sich ja ein paar Schwingungen später mit der nun aktuellen Frequenz und führen am Mischerausgang zu Schwebungen bzw. Unruhe. Flugzeughöhenmesser funktionieren so, indem sie die Oszillatorfrequenz sägezahnförmig modulieren und die entstehende NF messen. Das ist dann kein Dopplereffekt! Evtl vermeidet man die 78xx Spannungsregler, denn sie sind als nicht sehr rauscharm bekannt, und mit einer langsamen Spannungsdrift kannst du ja leben.

Schwankt die Spannung bei 78xx so stark, dass sie sich innerhalb von einer Messung (Laufzeit RF Signal) ändert? Verrückt, das hätte ich nicht gedacht.

Gegenfrage: Was würdest du machen, wenn du gerne ein 24 GHz Dopplerradar mit einem Lautsprecher verbinden würdest um zu demonstrieren wie ein Doppler Radar funktioniert. Wie würde dein System aussehen?
Wie würdest du die Spannungsversorgung realisieren? Wie Die Aufbereitung des IF Signals?

Danke,

Sebastian


[ Diese Nachricht wurde geändert von: canabaer am 30 Sep 2014  8:32 ]

Irgendwo hatte ich mal ein Schaltbild von so einer 24GHz-Antenne für Geschwindigkeitsmessung.
Da war am 24GHz-Oszillators auch nur ein 78xx (05?)
Für den Rest so ein Spannungswandler 12V auf 2X9V (?).
Ansonsten einige Opamps wie sie jeder Händler hat. Was spezielles war mir da gar nicht aufgefallen

Welchen Aufwand man betreiben muss, hängt ja ganz maßgeblich von der Stärke des Echos ab. Letztlich geht es immer um den Signal-Rauschabstand.

Zitat :

Den exakten Ausgangspegel des Radarmoduls kenne ich auch nicht.

Du kannst das auch mit einem gewöhnlichen Gleichspannungsmessgerät messen.
Das Ausgangssignal besteht aus einer Überlagerung des relativ starken Sendesignals, welches am Detektor eine recht hohe Richtspannung von vermutlich einigen hundert Millivolt verursacht, und dem schwachen reflektierten Signal, das diese 100mV, je nach Phasenlage, ein bischen verstärkt oder ein bischen abschwächt.
Diese Amplitude kann man auch statisch messen, indem man den Reflektor vorsichtig verschiebt.
Der Abstand zwischen Minimum und Maximum beträgt aber nur 3,1mm, also wirklich vorsichtig vorgehen und nicht herumfuchteln.

Was die Intensität des reflektierten Signals angeht, so richtet sich die natürlich nach der Antenne, Sendeleistung, Art und Größe des Ziels und vor allem nach der so genannten Radargleichung, wonach die reflektierte Leistung mit dem Abstand zu 4.Potenz abnimmt.
Für die Spannung bedeutet das nur die 2.Potenz, aber auch das begründet noch eine starke Entfernungsabhängigkeit, wie du ja selbst gesehen hast.

Am einfachsten vermeidest du die Übersteuerung des Verstärkers, indem du nicht so nah an das Radar herangehst. Wenn die Entfernung zu deinem Zielobjekt um 50cm variiert, so ändert sich das Nutzsignal nur um etwa 50%, wenn die Mindestentfernung 2m beträgt, aber um das 7-fache, wenn die Mindestentfernung nur 30cm beträgt.

Im Übrigen beruht das Ausgangssignal dieses Sensors zwar auf dem Dopplereffekt, aber du erfährst nicht, ob es sich dabei um eine positive oder negative Frequenz handelt, sich das Ziel also nähert oder entfernt.
Bei den als Türöffner eingesetzten Radarsensensoren, die ja nicht die Tür aufmachen sollen, wenn jemand weggeht, findet man daher gewöhnlich keine planare Antenne, sondern einen Hohlleiter, an dessen Ende sich der Sender befindet und in Richtung zum offenen Ende befinden sich davor zwei Detektordioden im Abstand von lambda/4.
Damit erhält man ein Sinus- und ein Cosinus-Signal, die ja bekanntlich einen Kreis beschreiben.
Aus dem Umlaufsinn erfährt man, ob sich das Ziel nähert oder entfernt.
Natürlich kann man aus den Sinus- und Cosinusspannungen auch rechteckige machen und dann die Phasenlage mit ein bischen Dígitalkram auswerten.


P.S.:

Zitat :

ich denke, dass die untere Grenzfrequenz von 20 Hz reichen sollte.

Weisst du wie gross und schwer Lautsprecherboxen sind, die 20Hz wiedergeben können?
Mir scheint, du bist da auf dem falschen Dampfer.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  1 Okt 2014  1:12 ]

Hallo,

laut Datenblatt ist die zu erwartende Ausgangsleistung ca. 300uV.
Deswegen auch die empfohlenen 70 dB Verstärkung um das Signal auf 1V zu bringen.
Ich habe im Augenblick 0.5W Lautsprecher, dh die Grobe Hausnummer passt.

Dass das Signal sich mit Entfernung (r^4) und Radar-Querschnitt des Ziels ändert ist klar.

Dass ich eine Übersteuerung vermeiden kann indem ich nicht nah ran gehe ist auch klar.
Die Frage ist aber wie ich das System unempfindlich dafür machen kann.
Ich habe jetzt einige AGC auf OpAmp Basis + BJT+JFET gesehen.
Wenn ich die Regelzeit auf deutlich unter Dopplerfrequenz lege, ist damit dann eine sinnvolle gleichmäßige Aussteuerung möglich?

Dass ich mit einem IQ Radar höhere Freiheiten besitze und ich mit diesem Radar hier auch Nullpunkt Probleme haben kann, ist mir auch bekannt.

Ah, man lernt nie aus. Ich habe mir nie Gedanken gemacht welche Grenzfrequenzen so ein Lautsprecher hat.
Meiner hat laut Datenblatt eine Grenzfrequenz von 500 Hz.
D.h. wir können minimal 3 m/sec hören.
Das ist arg unbefriedigend.
Ich habe hier gerade noch einen Lautsprecher gefunden, der min 100 Hz kann.
Das wären dann 0.6 m/sec.
Von Lautsprechern habe ich leider wenig Ahnung.
Kann man die mechanisch "tunen" um die Grenzfrequenz zu verringern?
Wenn ich mir Subwoofer anschaue, dann scheint mehr Masse die Lösung zu sein.

Wegen der unteren Grenzfrequenz.
Was wäre, wenn ich zuerst rauscharm verstärken würde (mit gegebenenfalls AGC) und das Signal dann anschließend auf einen Gleichrichter geben würde.
Dann hätte ich die Frequenz verdoppelt.
Das Signal dann auf einen aktiven Tiefpassfilter.
Das mache ich 2x dann habe ich die Frequenz vervierfacht.
D.h. so kann ich den hörbaren Bereich vergrößern.
Sinnvoll oder Schwachsinn?

Grüße,

Sebastian

Zitat :

Kann man die mechanisch "tunen" um die Grenzfrequenz zu verringern?

Das nützt nur nicht viel.
Die heutigen Endstufen ICs haben so niedrige Innenwiderstände, dass die mechanische Resonanzfrequenz des Lautsprechers kaum zum Tragen kommt.
Wenn du bei so niedrigen Frequenzen Schall abstrahlen willst, musst du eine Menge Luft bewegen. Dazu braucht man entweder eine große Membran mit relativ wenig Hub oder eine kleinere Membran mit großem Hub.
Außerdem muß durch die Box, also den Kasten um das Lautsprecherchassis herum, ein akustischer Kurzschluß, durch welchen die Luft einfach um die Membran herum strömt, vermieden werden. Klar dass die Box dann stabile Wände haben muss, denn wenn sie mitschwingen, dann nützen sie nicht viel.

Den Kasten kann man auch nicht zu klein machen, weil dadurch nicht nur viel Kompressionsarbeit als Blindleistung anfällt, sondern weil wegen der adiabatischen Kompression auch nichtlineare Verzerrungen auftreten.
Durch Füllen des Gehäuses mit z.B. Steinwolle dämpft man nicht nur die Gehäuseresonanzen, sondern man verwandelt auch die adiabatische Kompression in eine isotherme, wodurch auch die Nichtlinearitäten verschwinden.


Normalerweise wird man der Lösung mit der großen Membran den Vorzug geben, weil eine kleine Membran, die einen großen Hub hat, auch hohe Geschwindigkeiten erreicht.
Das ergibt dann auch dort einen Dopplereffekt und Frequenzmodulation was sich durch unsaubere Wiedergabe -Bessel lässt grüssen- äussert.

Zitat :

wenn ich zuerst rauscharm verstärken würde (mit gegebenenfalls AGC) und das Signal dann anschließend auf einen Gleichrichter geben würde. Dann hätte ich die Frequenz verdoppelt.

Kann man machen, aber dann hast du keinen Sinus mehr, sondern 2f plus Oberwellen. Diese Oberwellen kann man natürlich hören, sofern sie nicht selbst zu tief sind, .

Zitat :

Dann hätte ich die Frequenz verdoppelt. Das Signal dann auf einen aktiven Tiefpassfilter. Das mache ich 2x dann habe ich die Frequenz vervierfacht. D.h. so kann ich den hörbaren Bereich vergrößern.

Wozu die Tiefpassfilter? Du willst doch reichlich Oberwellen am besten bis zur 200.sten, damit man etwas hört.
Vergiss nicht, das irgendwo bei 16Hz der Hörbereich zwar endet, aber schon weit darüber die Empfindlichlichkeit enorm nachlässt. Am empfindlichsten ist das Ohr bei Frequenzen in der Gegend von vielleicht 1..4 kHz, also da, wo Blätter rascheln und Zweige knacken, und die einfachste und brutalste Art so ein oberwellenreiches Spektrum zu erzeugen ist ein Impulsformer.
Also clippen oder Schmitttrigger verwenden.
Hört sich nicht schön an, aber man hört es wenigstens und braucht dafür nicht einmal große Lautsprecher und hohe Leistungen.

Zitat :

laut Datenblatt ist die zu erwartende Ausgangsleistung ca. 300uV

Unter welchen Bedingungen?
Wenn du mehr Reichweite brauchst, könntest du z.B. eine SAT-Schüssel verwenden. Das Modul müsste dann dorthin, wo sich normalerweise der LNB befindet und auch in diese Richtung schauen.
Hierzulande sind die SAT-Schüsseln fast immer Offset-Parabole, sie schielen also gewaltig, was die Ausrichtung etwas erschwert. Ich weiss nicht, wie das in jp aussieht.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  1 Okt 2014  5:40 ]

Hallo perl,

danke für deine hilfreichen Ausführungen.
Ich habe mir das durch den Kopf gehen lassen und werde weiter drüber nachdenken.
Die Idee mit dem Schmitt-Trigger o.ä. werde ich testen und bin gespannt wie es klingen wird.
Reichweite brauche ich nicht wirklich. Momentan komme ich auf max. 3m.
Das ist prima. Bei 30cm übersteuert dann aber alles. Deswegen die Idee mit der AGC.
Vielen Dank nochmal und ich werde mich melden wenn ich was neues habe.

Grüße,

Sebsatian

Zitat :

Deswegen die Idee mit der AGC.

Das Problem dabei ist, dass eine AGC eine Einstellzeit von einigen Perioden benötigt, da sie ja -ausser im Fall des IQ-Mischers- nicht wissen kann, wie sich das Signal entwickeln wird.

Ein Übersteuerung des Endverstärkers und das daraus folgende scharfe Clipping kann man am einfachsten verhindern, indem man beim Ansteuersignal die exponentielle I-U-Kennlinie einer Diode benutzt und die Spannung so logarithmiert. Das ergibt zwar immer noch Verzerrungen, aber es hört sich nicht gar so schlimm an.
Früher benutzte man in Telefonen dafür antiparallele Selendioden als so genannte Gehörschutzgleichrichter.
Germaniumdioden werden auch gehen, während Silizium wegen des höheren und schärferen Kennlinienknicks schlechter geignet ist. Vieleicht eignen sich aber dicke Si-Schottkydioden. Versuch macht kluch.

Das Modul liefert eine Ausgangsspannung von +-300mV.
In dieser Ausgangsspannung liegt der Detektionswert. Die Änderung dieser Spannungswerte machst du mit dem Lautsprecher hörbar.
Ich würde die Ausgangsspannung analog digital wandeln und dann mit einem µC die Digitalwerte in feste Frequenzen wandeln. So würdest du unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit einen an oder absteigenden Ton erhalten. Die untere und obere Frequenz sind dann frei wählbar. Einziger Nachteil auch bei 0V am Ausgang würdest du einen Ton erhalten.

_________________
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

Zitat :

Das Modul liefert eine Ausgangsspannung von +-300mV.

Woher hast du die Zahl? Oben waren es noch 300µV.

P.S.:

Zitat :

So würdest du unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit einen an oder absteigenden Ton erhalten

Eine Frequenzmodulation kann viel einfacher auch ohne vorheriger Digitalisierung machen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  3 Okt 2014 12:09 ]

Sorry das ist der Offset



_________________
Tippfehler sind vom Umtausch ausgeschlossen.
Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

Zitat : perl hat am  3 Okt 2014 11:46 geschrieben :

Zitat : Deswegen die Idee mit der AGC. Das Problem dabei ist, dass eine AGC eine Einstellzeit von einigen Perioden benötigt, da sie ja -ausser im Fall des IQ-Mischers- nicht wissen kann, wie sich das Signal entwickeln wird. Ein Übersteuerung des Endverstärkers und das daraus folgende scharfe Clipping kann man am einfachsten verhindern, indem man beim Ansteuersignal die exponentielle I-U-Kennlinie einer Diode benutzt und die Spannung so logarithmiert. Das ergibt zwar immer noch Verzerrungen, aber es hört sich nicht gar so schlimm an. Früher benutzte man in Telefonen dafür antiparallele Selendioden als so genannte Gehörschutzgleichrichter. Germaniumdioden werden auch gehen, während Silizium wegen des höheren und schärferen Kennlinienknicks schlechter geignet ist. Vieleicht eignen sich aber dicke Si-Schottkydioden. Versuch macht kluch.

Yeay, das werde ich auf jeden Fall testen.
Das klingt nach einem sinnvollen und einfach umzusetzenden Tipp.
Danke.

Ja, das mit der AGC ist nicht einfach.

Wegen der Einstellzeit:
Meine Überlegung war, dass man die Bewegung im einfachsten Fall als Überlagerung von zwei Sinusschwingungen sehen kann.
Ein Sinus mit kleiner Amplitude und relativ hoher Frequenz. Das ist das was wir detektieren bzw hören wollen.
Ein zweiter Sinus mit hoher Amplitude und geringer Frequenz. Das ist die zusätzliche Bewegung des Ziels, was das System im unerwünschten Fall übersteuert.
Das AGC müsste dann "nur" so schnell wie die unerwünschte Schwingung sein.
Aber für die Anwendung ist das vermutlich zu viel Aufwand.
Ich werde die Idee mit den Dioden probieren.
Nochmals danke,
Sebastian