Eingangsimpedanz Opamp Halbwellengleichrichter Im Unterforum Alle anderen elektronischen Probleme - Beschreibung: Was sonst nirgendwo hinpasst
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Eingangsimpedanz Opamp Halbwellengleichrichter |
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BID = 886610
Lupin III. Schriftsteller
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Ich habe pyroelektrische Sensoren, die laut Datenblatt (hier) ein Signal proportional zur IR-Flussänderung ausgeben. Die Sensoren sind in einer Gas-Strecke und haben jeweils unterschiedliche Filter-Fenster, die an das Infrarot-Absorptions-Spektrum bestimmter Gase (CO2, CO, NOx, SO2, usw.) angepasst sind. Gegenüber den Sensoren ist eine gepulste (~10Hz) Infrarotquelle. Ich bekomme also negative und positive Pulse am Ausgang des Sensors, deren Höhe von der Konzentration der Gase in der Gasstrecke abhängig ist.
Im Endeffekt möchte ich aber einfache Spannungen, damit ich die Werte mit einem I2C-ADC auslesen kann (ca. 1/s). Meine Idee ist daher einen Integrator bzw. noch einfacher ein RC-Glied an den Ausgang zu schalten, um einen Spannungswert proportional zur Pulshöhe zu bekommen. Damit das funktioniert, muss ich natürlich entweder den Puls beim Einschalten oder den beim Auschalten der Infrarotquelle "wegwerfen", da diese beinahe gleiche Höhe haben dürften und sich sonst aufheben würden. Dabei habe ich dann an einen Halbwellengleichrichter mit einem Operationsverstärker gedacht, um die Vorwärtsspannung einer einfachen Dioden-Gleichrichtung zu umgehen, da diese in der Größenordnung der Spannungspulse ist.
Meine Frage jetzt: welche Eingangsimpedanz hat einer dieser Opamp-Gleichrichter? Z. B. im Fall der Widerstandswerte (470kOhm) im Anhang. Da stehe ich an. Die Sensoren haben eine "Optimal output load" von 330kOhm. Ich möchte vermeiden, für jeden Sensor auch noch einen Impedanzwandler-Opamp zu brauchen, da ich insgesamt zwölf dieser Sensoren habe (3 Stück á 4 Kanäle). |
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BID = 886742
perl Ehrenmitglied
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Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Ich habe den Eindruck, daß du dir das etwas zu einfach vorstellst.
Zitat :
| haben jeweils unterschiedliche Filter-Fenster, die an das Infrarot-Absorptions-Spektrum bestimmter Gase (CO2, CO, NOx, SO2, usw.) angepasst sind | Das klappt nur, wenn außer dem zu messenden Gas kein weiteres anwesend ist, welches im entsprechenden Spektralbereich absorbiert. Aus diesem Grund verwenden die tatsächlichen NIDR-Analysatoren Filterzellen, die mit dem zu messenden Gas gefüllt sind, sowie Detektoren, die ebenfalls das zu bestimmende Gas als Absorber enthalten, wie z.B. die Golay-Zelle.
Letztendlich werten solche Geräte nur die hochspezifischen Flanken der Absorptionslinien aus.
Dementsprechend gering fallen auch die Signale aus.
In der Meßelektronik werden dann nach erheblicher Verstärkung Synchrongleichrichter verwendet, die Spannungen für Null, Meßgas und Referenzgas erzeugen.
Deine Gleichrichterschaltung und ihre Eigenschaften darfst du also ruhig vergessen.
P.S.:
Im Übrigen kannst du dir die Gleichrichterschaltung bei einer so geringen Frequenz auch schenken.
Wenn du das Signal des Detektors auf eine vernünftige Amplitude verstärkt hast, kannst du mit dem ADC des µC auch unmittelbar die Spannungswerte digitalisieren und Maxima und Minima softwaremäßig voneinander subtrahieren.
Fertig ist die Spitzenwertgleichrichtung.
Nur wirst du, wie gesagt,damit nicht viel Freude haben.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 11 Mai 2013 13:27 ] |
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BID = 887062
Lupin III. Schriftsteller
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Also die Sensoren sind schon für genau diese Art der Gasanalyse gemacht. Ich verlange außerdem keine Genauigkeit im Promille-Bereich, "Anwesenheit" zu erkennen und ungefähr etwas über die Konzentration sagen zu können reicht (die Sensoren wären laut Hersteller zu weit mehr fähig). Ein Grund für die vielen Kanäle ist auch, dass es Referenz-Kanäle und für manche Gase mehrere Kanäle in unterschiedlichen Bereichen des Spektrums gibt.
Das dauernde Lesen mit dem ADC wollte ich vermeiden, da die Peak-Form nicht so ideal ist, um das Minimum/Maximum auch wirklich zu samplen. Was ich bis jetzt von der Form her gesehen habe, könnte man das leicht dran "vorbeilesen", insbesondere wenn man viele Kanäle hat.
PS:
Falls jemand das obere Schaltbild für was auch immer ausprobieren sollte: die beiden Dioden sind verkehrt herum! Hat mich einige Zeit gekostet das rauszufinden. Ich habe als Vorlage klarerweise genau so eine erwischt, in der das auch schon falsch rum drin war...
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BID = 887069
perl Ehrenmitglied
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Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| die Sensoren sind schon für genau diese Art der Gasanalyse gemacht |
Du musst es ja wissen.
Zitat :
| da die Peak-Form nicht so ideal ist, |
Dann wirst du mit einer breitbandigen Gleichrichterschaltung erst Recht Schiffbruch erleiden, da diese auch jegliches Störsignal, sei es durch Rauschen, Übersprechen oder Mikrofonie verursacht, dem Meßergebnis hinzufügt.
Gerade aus diesen Gründen verwendet man ja Synchrongleichrichter oder Sample&Hold Schaltungen, da man damit einige der Störeinflüsse reduzieren kann.
Es ist auch nicht notwendig, daß du die AD-Wandlung genau in den Maxima oder Minima des Signals vornimmst, wenn dies nur stets zum gleichen Zeitpunkt nach dem Schalten der Lichtquelle geschieht.
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BID = 887134
Brizz Stammposter
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Beiträge: 386 Wohnort: Rheine
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Warum nimmst Du denn nicht die Schaltung so, wie Sie im Datenblatt beschrieben ist? Die einzelnen Messwerte kann man doch mit einem Medianfiler (Software) und einem nachgeschaltetem Tiefpass (Software) auswerten.
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