Erzeugung einer Spannung in einer niederohmigen Leitung

Dieses Thema im Forum "Elektrotechnik" wurde erstellt von matse90, 6 Sep. 2018.

  1. Hallo Leute,

    ich hab mal eine Frage und zwar ist die etwas länger.
    Ich schreibe grad meine Studienarbeit und weiß nicht wie ich an diese Frage heran gehen soll, aber mein Betreuer möchte die beantwortet haben.

    Ich habe eine Welle mit Dehnmessstreifen, diese Dehnmessstreifen(350Ohm) sind zu einer Vollbrücke verschaltet und die Auswertung läuft über einen Instrumentenverstärker (Verstärkungsfaktor=12:cool: und dann zu einen 24-Bit A/D-Wandler. Meine Empfindlichkeit /\frac{5}{2^{24} } vom A/D-Wandler ist also sehr hoch. Jetzt möchte er wissen, was für eine elektromagnetische Störung ich haben muss, damit dies meine Auswerteschaltung detektiert.
    Da die DMS nur 350Ohm haben, ist die Schaltung niederohmig und ist eigentlich kein Empfänger von EMV, aber wäre es trotzdem möglich durch eine sehr hohe Spannung und Frequenz in einer neben den DMS liegenden Leitung bzw. in den DMS selber eine Spannung zu erzeugen? und mit was muss rechnen? Geht es dabei um die Feldstärke?

    Danke schon mal
     
  2. Da der ADC intern um Faktor 128 verstärkt, können theoretisch Am Eingang des ICs Spannungen ab 38uV detektiert werden.

    Ures = 128*5V/2^24 = 38,15uV


    Vor allem induktive und/oder elektromagnetische Einkopplung ist ein großes Problem. Aber auch kapazitive Störeinkopplung ist denkbar, wenn man mit ungeschirmten Zuleitungen arbeitet.

    Uind = A*dB/dt


    Zuleitungen
    D ------------------------------------------| x128 --- ADC
    M ++++++++ Fläche A +++++++++
    S ------------------------------------------|____________
     
    #2 helmuts, 6 Sep. 2018
    Zuletzt bearbeitet: 6 Sep. 2018
  3. Danke Helmut.

    Ich habe ungeschirmte Zuleitungen und habe keine Probleme wenn ich ein Starkstromkabel daneben lege. Wie groß muss die Spannung, bzw das bewegte Feld noch sein, damit ich Störungen bekomme?

    und noch eine Frage, die vllt etwas dumm ist aber ich komm grad nicht drauf.
    Warum habe ich mit 5/2^24 eine höhere Auflösung als mit einem Verstärker, wäre es dann nicht sinnvoller den Verstärker weg zu lassen? oder müsste es 5/(2^24*128 )heißen?
     
  4. Induzierte Störspannung Uind

    Uindmagnetisch = A*dB/dt

    Näherung für Uindkapazitiv
    Uindkapazitiv = U^*2*pi*f*Ckopplung*Rdms

    Falls eien Mittelwertbildung über die Periodendauer der Störfrequenz gemacht werden kann, wird die Störung unterdrückt.

    Ohne Verstärker wäre das Signal viel näher am Rauschen des ADCs. Deshalb vorverstärken soviel wie möglich.
    Die 24bit gibt es nur nach Minuten langer Mittelwertbildung. Wenn du schnell auslesen musst, dann hast du wahrscheinlich nicht mal 16bit Auflösung von den 24bit. Die unteren 8bits sind dann Rauschen. Ein Blick ins Datenblatt öffnet einem die Augen. Die Leute bekommen immer glasige Augen, wenn sie 24bit lesen. Denen ist nicht klar, dass sie die nie erreichen werden.
     
  5. Danke. Interessantes Bauteil sowohl vom Preis, Funktionalität und der guten Spezifikationen.

    Man benötigt nur noch wenige externe Bauteile. Mit einer Ausleserate von 10Hz kann das IC sehr gut den Mittelwert bilden. Die Spezifikation für Rauschen sieht ja richtig gut aus. Mit der 10Hz Rate werden 50Hz Störungen sehr gut weggefiltert.

    Du hast doch bestimmt schon Messungen gemacht. Wieviel LSB wackeln bei kurzgeschlossenen Eingängen?
     
  6. Ich habe den auf 80Hz stehen. Ja ich habe Messungen gemacht, weiß aber nicht ganz genau was du meinst und sehr wahrscheinlich habe ich die Messung, die du meinst, nicht gemacht. Im Anhang hab ich dir ein Bild hochgeladen, mit einer Kennlinie vom Drehmomentenaufnehmer T40 HBM und einer Kennlinie die von meinem Messsystem aufgenommen worden ist. Die blaue Linie ist dabei mein Messsystem.
     

    Anhänge:

  7. Ich meinte jetzt eine Messung mit im Prinrip kurzgeschlossenem Eingang am ADC-Eingang und null Belastung am DMS.
     
  8. einfach die Signalleitungen vom ADC kurzschließen? Was erwartet mich bei dieser Messung?
     
  9. Man könnte sehen ob man wirklich fast bis zum letzten LSB ein verwertbares Ergebnis bekommt.
     
  10. kannst du mir erklären woher du die Formel hast? Literatur? Ich finde die nirgends.
     
  11. Näherung für (1/wC) >> Rdms

    Dann wird aus dem Spannungsteiler
    Ustör = U*R/(R+1/(jw*C)
    Ustör = U*R*jwC/(1+jw*R*C)

    die einfache Formel für w*R*C<<1

    Ustör = U*jw*R*C

    C ist ja im Bereich von einigen pF bis einigen 10pF. Für kleine Frequenzen passt dann diese Näherung recht gut.
     
  12. Die kapazitive Einkopplung kann man reduzieren, wenn man parallel zum Eingang einen Kondensator mit genügend großer Kapazität schaltet.
     
  13. Hallo Helmut,
    tut mir Leid, es hat etwas länger gedauert.
    Im Anhand siehst du ein Bild. Ich habe die Signaleingänge miteinander verbunden und der Wert ging direkt von '0' auf '14,5' und rauschte zwischen '14,50' und '14,60'. Was sagt mir das jetzt? Warum hat es sich bei 14,5 eingependelt?
     

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  14. Auszug aus dem Datenblatt.
    upload_2018-9-12_17-58-26.png

    Hast du direkt die die Eingänge kurzgeschlossen oder hattest du die Verbindung zur DMS-Brücke abgetrennt?
    Letzteres wäre schlecht da dann die Eingänge kein definiertes Potential haben.
     
  15. Ich habe die direkt miteinander verbunden. Im Anhang findest du meine Berechnung zum Rauschen.
     

    Anhänge:

  16. >Ich habe die direkt miteinander verbunden. Im Anhang findest du meine Berechnung zum Rauschen.
    Ich hoffe da war die DMS-Brücke trotzdem noch dran. War die bei der Kurzschlussmessung noch dran?
     
  17. Nein, die DMS-Brücke war nicht mehr dran
     
  18. Dann musst du zusätzlich die Eingänge auf eine erlaubte Spannung setzen. Deine Messung war jetzt eine Fahrkarte.

    upload_2018-9-12_18-29-25.png
     
  19. Also, heute habe ich nochmal eine Messung gemacht. Dabei ist die Signalleitung zu einander kurzgeschlossen und mit den DMS verbunden. Im Anhang das Foto.
    Leider passt das nicht mit meinen Berechnungen von einem Rauschen aus 96,93nV zusammen. Da der Wert 0,1 auf der Y-Achse aus dem Bild schon 700nV hat.
     

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