Moin Moin!
Folgender Sachverhalt:
Ein Stromsensor liefert mir ein Signal (DC 0-10V),es ist dem Strom eines Stromsensors (zwischen 0 und 50A) proportional, ich möchte halt den Strom als Anzeige in einem PC-System eingeben, das PC-Eingabesystem tastet mit 4kHz ab. Im Signal habe ich Frequenzanteile von 16kHz.
Im PC möchte ich einfach eine Anzeige haben die mir dann den Stromwert anzeigt (klappt dann über eine mathematische Umrechnung des Eingangssignals, da Verstärkung und Offset bekannt).
Das System funktioniert bereits, bis auf die Tatsache, dass der mir angezeigte Stromwert nicht ganz dem tatsächlichen entspricht.
Meine Idee:
Wenn ich mir jetzt ein einfaches LC Tiefpassfilter mit fg=2kHz baue, schneidet das das Frequenzspektrum bei 2kHz ab, sprich alle Signalanteile >2KHz werden mit 0 multipliziert, alle
Hallo
…das PC-Eingabesystem tastet mit 4kHz ab. Im Signal
habe ich Frequenzanteile von 16kHz.
Das war keine gute Idee (Aliasing).
Das System funktioniert bereits, bis auf die Tatsache, dass
der mir angezeigte Stromwert nicht ganz dem tatsächlichen
entspricht.
Könnte es sein, dass Du ein Aliasing-Problem hast?
Meine Idee:
Wenn ich mir jetzt ein einfaches LC Tiefpassfilter mit fg=2kHz
baue, schneidet das das Frequenzspektrum bei 2kHz ab,
den brauchst Tiefpass brauchst du sowieso.
sprich
alle Signalanteile >2KHz werden mit 0 multipliziert, alle
richtiger Messwert?
Hallo LaKo,
bevor Dir jemand bei Deinem Problem richtig helfen kann, solten noch manche Dinge klar werden, daher folgende Fragen:
-
Du sagst: „der angezeigte Messwert stimmt noch nicht mit dem tatsächlichen überein“ - hier stellt sich die Frage, wie Du den tatsächlichen Messwert ermittelst, denn vielleicht ist diese Messung bereits fehlerbehaftet.
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Du erwähnst, das das Signal des Stromsensors (0 - 10 V) Frequenzanteile von 16kHz besitzt. Die Frage hierbei ist, wie groß dieser Frequenzanteil im Verhältnis zum Gesamtsignal ist, bzw. im welchen Verhältnis die Effektivwerte zueinander stehen. Auf deutsch: nur wenn der Effektivwert des 16kHz-Signals sehr gering ist, kann dieser ohne größeren Messfehler einfach weggefiltert werden.
-
wäre ein RC-Tiefpass nicht geeigneter als ein LC-Filter um hohe Frequenzen im Signal zu beseitigen? Die Verfälschung ist bei einem reinen Gleichspannungs-Signal mit nachgeschaltetem RC-Glied = Null.
Ansonsten mittelt das RC-Glied das Messsignal hervorragend.
Obwohl das Sensor-Signal (0 - 10V) mit 4kHz abgetastet wird, macht es keinen Sinn, den Messwert öfter als 3 mal pro Sekunde am Bildschirm zu aktualisieren, da das Ablesen sonst nahezu unmöglich wird. Allein schon desshalb empfehle ich Dir den Einsatz eines RC-Gliedes mit verhältnismäßig großer Zeitkonstante (ca. 60ms).
Gruß, Alexander
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
nachtrag
Ein ganz einfacher Filterdesign-Rechner:
http://www.wa4dsy.net/filter/hp_lp_filter.html
Meine Idee:
Wenn ich mir jetzt ein einfaches LC Tiefpassfilter mit fg=2kHz
baue, schneidet das das Frequenzspektrum bei 2kHz ab, sprich
alle Signalanteile >2KHz werden mit 0 multipliziert, alle
Verfälsche ich dadurch
nicht stark mein Signal?
Falls die hochfrequenten Schwankungen zum Signal gehören, ja.
Weiß jemand Rat?
Falls das eine professionelle Anwendung ist, würde ich einen Messumformer (z.B. Gossen Metra Watt) vorschlagen.
Falls das eine einfache energietechnische Anwendung ist, würde ich statt des Stromsensors einen Stromzähler mit Impuslausgang (und ggf. Stromwandler davor) vorschlagen, der zum Verbrauch einen frequenzproportionalen Impuls ausgibt. Die Wertigket des Impulses ist so zu wählen, dass bei bei Vollast ca 10 Hz anlegen. Damit hast Du die Mittelwertbildung auf den Zähler abgeschoben, der das vom Hause besser macht.
Einfacher 1-Phasenzähler mit Impulsausgang ist z.B. ZWS SWHM 12.11.11.
MfG
C.
Hallo LaKo,
Hallo Alexander
bevor Dir jemand bei Deinem Problem richtig helfen kann,
solten noch manche Dinge klar werden, daher folgende Fragen:
- Du sagst: „der angezeigte Messwert stimmt noch nicht mit
dem tatsächlichen überein“ - hier stellt sich die Frage, wie
Du den tatsächlichen Messwert ermittelst, denn vielleicht ist
diese Messung bereits fehlerbehaftet.
Die Vergleichsmessung erfolgt mit einem Tektronix DSO 100MHz daher gehe ich davon aus, dass der verfälschte Wert der, der im PC ankommt ist. Eine FFT im Oszi zeigte mir dann die (unerwünschten)Frequenzanteile. Der Strom ist ein Gleichstrom, der natürlich nicht konstant ist (sonst bräucht man keinen sensor) aber sich nicht rasend schnell ändert. Theoretisch könnte er auch negativ werden, beim Laden der Batterien.
- Du erwähnst, das das Signal des Stromsensors (0 - 10 V)
Frequenzanteile von 16kHz besitzt. Die Frage hierbei ist, wie
groß dieser Frequenzanteil im Verhältnis zum Gesamtsignal ist,
bzw. im welchen Verhältnis die Effektivwerte zueinander
stehen. Auf deutsch: nur wenn der Effektivwert des
16kHz-Signals sehr gering ist, kann dieser ohne größeren
Messfehler einfach weggefiltert werden.
Die Anteile waren so gering, dass ich sie deswegen erst nicht beachten wollte.
- wäre ein RC-Tiefpass nicht geeigneter als ein LC-Filter um
hohe Frequenzen im Signal zu beseitigen? Die Verfälschung ist
bei einem reinen Gleichspannungs-Signal mit nachgeschaltetem
RC-Glied = Null.
Ansonsten mittelt das RC-Glied das Messsignal hervorragend.
Obwohl das Sensor-Signal (0 - 10V) mit 4kHz abgetastet wird,
macht es keinen Sinn, den Messwert öfter als 3 mal pro Sekunde
am Bildschirm zu aktualisieren, da das Ablesen sonst nahezu
unmöglich wird. Allein schon desshalb empfehle ich Dir den
Einsatz eines RC-Gliedes mit verhältnismäßig großer
Zeitkonstante (ca. 60ms).
Ja ein RC ginge auch wenn ich 1kOhm und 60uF nehmen würde käme ich auf eine Grenzfrequenz von 2,65 Hz, kann mit den Werten ja noch ein bischen hin und herschieben, da (so gut wie) kein Strom in den PC reinfliesst, kann der Widerstand ja auch nochn bischen größer werden, dafür der C kleier…
Ich kann ja mal ein wenig experimentieren.
Danke dir soweit!
Gruß
LaKo
Danke an bisherige Tipps
ich werde diese mal ausprobiern
Gruß
LaKo
Hallo rOs,
Nur um mit diesem Filter Signaltechnisch besser umgehen zu können:
der Exponentialfilter ist ein Tiefpass erster Ordnung (PT1).
bei der Darstellung xneu = xalt + (messwert - xalt) / n
erhält man
Tau = SampleZeit * n (Sampelzeit = 1/Abtastfrequenz)
und dadurch z.B.
fg = 1/(2piTau) = 1/(2*pi* sampelZeit * n)=Abtastfrequenz/(2*pi*n)
Gruß
achim