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Filter - Triggerschaltung für Piezosensor |
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BID = 883208
halbmast Gerade angekommen
Beiträge: 6
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Hallo zusammen,
ich habe eine kleinen Piezosummer als Sensor in Verwendung und habe mittels Dasylab folgendes Signal aufgezeichnet.(Bild1) Bei meiner Messung gibt es ein Event das einen stärkeren Ausschlag verursacht als im Normalbertieb. Um was es sich dabei genau handelt soll erstmal nicht so wichtig sein. Im Signalverlauf sind es in diesem Fall 3 solcher Ereignisse. (1 kurzes in der mitte ca. und 2 längere danach)
Ich bräuchte nun folgendes für meine Auswertung:
Es sollen lediglich die Dauer und die Anzahl der Ereignisse erfasst werden. Es soll also am besten nur ein High-Signal ausgegeben werden sobald das Ereigniss eintritt.
Bin mir aber nicht sicher wie ich das genau realisieren kann.
Hab eventuell an einen Trigger gedacht (Schmitt z.B.) mit davorgeschaltetem Gleichrichter.
Problem an der Sache ist, dass das ganze ziemlich stromsparend sein muss. Habe als Versorgungsspannung nur eine 3V Knopfzelle CR2032 zur Verfügung.
Das Signal geht letzlich auf eine Elektronik die das alles Aufzeichnet, jedoch aus Energie/Leistungsgründen nicht zur Filterung etc. genutzt werden kann. (Läuft auch über die CR2032) Deswegen sollte es möglichst eine passive kleine Analogschaltung sein die nach dem Sensor platziert werden kann.
Hab leider wenig Erfahrung wieviel Strom dieser Trigger ziehen würde, bzw. ob die Spannung des Sensors ausreichend würde um die Dioden zu schalten und dabei nicht zu viel Signal verloren geht.
Habt ihr Alternativen bzw. könnte das klappen?
Vielen vielen Dank schonmal! Wenn was unklar ist einfach fragen!
Liebe Grüße
Tom
Signalstärke des Sensors ist in mV. Die Peaks sind etwa bei 250mV.
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BID = 883209
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12716 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| bzw. ob die Spannung des Sensors ausreichend würde um die Dioden zu schalten | Nein, 250mV reichen nicht mal sicher für eine Schottkydiode.
Es gibt Komparatoren, deren Stromaufnahme kleiner als 1µA ist und die auch mit sehr geringen Betriebsspannungen klar kommen. Zum Beispiel: LTC1540 (dieser nimmt nur 300nA auf) und hat sogar eine integrierte Referenzspannungsquelle, die mit sehr hochohmigen Widerständen eingestellt werden kann.
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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber. |
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BID = 883212
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Du brauchst doch gar nicht gleichzurichten. Solange die Spannungspitzen ca 0,5V nicht überschreiten, fangen auch die internen Schutzdioden von ICs nicht an zu leiten.
Allerdings sehe ich nicht, wie du diese Impulse von den übrigen Rauschspitzen unterscheiden willst.
Ich sehe ja nicht einmal mit bloßem Auge, wo genau die fraglichen Impulse liegen sollen.
Mit 3V Betriebsspannung kommt die 74HC Serie noch gut zurecht, und es gibt auch Micropower Operationsverstärker, die das Signal auf die dafür erforderliche Amplitude bringen. Vielleicht kannst du bei Verwendung eines solchen Opamps sogar auf weitere ICs verzichten und das Signal sofot mit einem µC weiterverarbeiten.
Ich kann leider die Zeitskala nicht erkennen. Je geringer die Stromaufnahme der Schaltkreise ist, um so lahmer reagieren sie im Allgemeinen auch. Das gilt auch und besonders für µPower-Opamps.
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BID = 883337
halbmast Gerade angekommen
Beiträge: 6
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Das ganze erstreckt sich über 20 Sekunden! Muss also nicht all zu schnell schalten.
Ich find die Impulse sieht man schon recht deutlich.. Haben ja in etwa die doppelte Amplitude im Vergleich zum Rest.
Mir geht es mehr darum ob es eine Möglichkeit gibt das ganze möglichst stromsparend zu triggern.
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BID = 883338
halbmast Gerade angekommen
Beiträge: 6
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Wie würdest du denn in meinem Fall den LTC1540 beschalten?
Sagen wir mal sobald das Signal über 200mV geht soll er ein Signal geben!
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BID = 883366
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12716 Wohnort: Cottbus
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Der LTC1540 ist so ohne weiteres doch nicht geeignet. Das Signal müsste vorverstärkt werden, wie es perl schon sagte.
Geeignet dafür wären bspw. LT6003 und LPV521
Zitat :
| Ich find die Impulse sieht man schon recht deutlich.. Haben ja in etwa die doppelte Amplitude im Vergleich zum Rest. |
Ja, nur wird der Komparator dann auch mit dieser Frequenz schalten, wenn das Signal so bleibt.
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BID = 883598
halbmast Gerade angekommen
Beiträge: 6
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Hallo zusammen,
habe nun den Piezo so angepasst, dass ich Signalstärken um die 1V im normalen Zustand und etwa 2V beim Auslösen des Events bekomme. Wollte jetzt mal einen Schottky-Gleichrichter + Glättungskondensator danach anhängen um eine glättere Kurve zu bekommen.
Trotzdem bleibt die Frage wie ich das 1V Signal filtern kann, sodass annähernd nur die 2V übrig bleiben.
Grüße
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BID = 883600
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12716 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| um die 1V im normalen Zustand und etwa 2V beim Auslösen des Events bekomme. |
Damit lässt sich schon eher arbeiten. Aber wie hoch ist denn nun die Frequenz des Signals?
Schottkydioden sind nämlich nicht die Schnellsten.
Zitat :
| wie ich das 1V Signal filtern kann, sodass annähernd nur die 2V übrig bleiben. |
Du willst also nicht nur ein 0/1-Signal, wenn die Amplitude 2V überschreitet, sondern den kompletten Signalverlauf?
Jetzt sag auch endlich mal, wozu didd Janze jut sein soll.
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BID = 883604
halbmast Gerade angekommen
Beiträge: 6
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Die Frequenz beträgt um die 3000 Hz!
Ich hätte zunächst einfach nur gern einen High-Pegel wenn das Signal in etwa 1,5V überschreitet.
Es geht um einen Motor mit verbauter Rutschkupplung, deren Auslösung ein stärkeres Vibrationsverhalten als der normale Motorbetrieb hat.
Diese Auslösung will ich detektieren. Wie oft und wie lange sie Auslöst. Später sollen dann vielleicht noch die einzelnen Rastungen gezählt werden. Ist aber erstmal nicht so wichtig.
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BID = 883633
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| Schottkydioden sind nämlich nicht die Schnellsten. |
Ach?
Das wäre mir allerdings neu.
Bisher dachte ich nämlich, Schottkydioden seien die Schnellsten. *)
Bei mir jedenfalls funktionieren welche bis 26GHz.
*) P.S.: Jedenfalls fast.
Tunneldioden können prinzipell noch schneller sein, sind aber weniger gebräuchlich.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 11 Apr 2013 14:35 ]
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BID = 883640
Kleinspannung Urgestein
Beiträge: 13356 Wohnort: Tal der Ahnungslosen
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Zitat :
perl hat am 11 Apr 2013 14:30 geschrieben :
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Bei mir jedenfalls funktionieren welche bis 26GHz.
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Offtopic :
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Was treibst du so mit/bei 26 GHz? |
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Manche Männer bemühen sich lebenslang, das Wesen einer Frau zu verstehen. Andere befassen sich mit weniger schwierigen Dingen z.B. der Relativitätstheorie.
(Albert Einstein)
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BID = 883657
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12716 Wohnort: Cottbus
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Zitat :
| Bisher dachte ich nämlich, Schottkydioden seien die Schnellsten. |
Ich meinte hierbei natürlich Sperrverzugszeit und auch nur normale Schottkydioden ala 1N5819. Und besagte 1N5819 weicht schon bei 10kHz etwas von der Norm ab.
Messung erfolgte mit einem 10k Lastwiderstand.
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BID = 883731
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Offtopic :
| Schön, schön,
- aaaaber:
Zitat :
| Messung erfolgte mit einem 10k Lastwiderstand. | Das ist viel zu viel.
Dabei fliesst ja noch kaum Strom, und du bekommst hauptsächlich die Sperrschichtkapazität zu sehen. Bei dem dicken Schottky-Gleichrichter ist die natürlich größer und evtl. siehst du auch schon den Sperrstrom.
Auch der Sinus ist nicht gut geeignet. Bis der die Polarität gewechselt hat, haben die Ladungsträger längst rekombiniert.
Nimm mal den 50 Ohm Abschlußwiderstand deines Scopes als Last, aber achte darauf, daß du ihn nicht überlastest!
Und anstatt des Sinus einen möglichst niederohmig eingespeisten Rechteckimpuls, der von +If auf -If umschaltet.
Auf induktionsarmen Aufbau achten.
Dabei bekommst du natürlich auch die Sperrschichtkapazität zu sehen, und es ist zunächst nicht offenbar, wie man Sperrschichtkapazität von Ladungsträgerstau unterscheiden soll.
Das ergibt sich aber, wenn man den Strom verändert, z.B. verdoppelt.
Da sich die Flußspannung der Diode dabei nicht wesentlich ändert, ändert sich auch die Ladung der Sperrschichtkapazität nicht, so daß der kapazitive Anteil des Impulses gleich bleibt.
Wenn aber zusätzlich noch nicht rekombinierte Ladungsträger aus der Sperrschicht abgeführt werden müssen, so wird ihr Anteil nun gemäß dem vorher geflossenen Strom größer sein.
Ein etwas anderes Verfahren, wie man die Stromabhängigkeit dieses Ladungsanteils bestimmen kann, und für das man auch langsame Scopes verwenden kann, findest du unten.
Aber auch hier muß der Aufbau HF-gerecht sein, und die Impulsflanke sehr steil. |
P.S.:
Zitat :
| Die Frequenz beträgt um die 3000 Hz! |
Wenn das bekannt ist, bietet es sich an ein mechanisches oder elektrisches Filter für diese Frequenz zu verwenden, um den Störabstand zu verbessern.
Trotzdem solltest du in deinem Bild mal die fraglichen Stellen einfärben, denn ich sehe immer noch keine, -oder eine Menge-, Signale, die in Frage kommen.
Möglicherweise ist die Grafik auch noch durch Unterabtastung verfälscht.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 12 Apr 2013 4:05 ]
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BID = 883761
Offroad GTI Urgestein
Beiträge: 12716 Wohnort: Cottbus
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Offtopic :
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Zitat :
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Zitat :
| Messung erfolgte mit einem 10k Lastwiderstand. | Das ist viel zu viel.
Dabei fliesst ja noch kaum Strom | Aber wenn man bedenkt, dass mit den Dioden ein Komparator gefüttert werden soll, wohl eher viel zu wenig, zudem ein Piezo praktisch keinen Strom liefern kann. |
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BID = 883778
perl Ehrenmitglied
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Zitat :
| zudem ein Piezo praktisch keinen Strom liefern kann |
Dafür ist die Spannung ja auch gering und zusammen ergibt das, dass diese Dinger so furchtbar hochohmig gar nicht sind.
Mit dem zu hohen Widerstand meinte ich ja auch deine Meßschaltung.
Wenn du so große Dioden mit so geringen Strömen verwendest, spielt der Ladungsträgerstau gegenüber der Sperrschichtkapazität praktisch keine Rolle mehr.
Bei der zur Diskussion stehenden Anwendungschaltung braucht man wahrscheinlich überhaupt keinen Gleichrichter. Da wird es reichen, wenn der Komparator eine Halbwelle des Pickels sieht.
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