Hallo! Ich bins wieder mal mit einer Allgemeinen Frage. Welche Filter gibt es alles, wo sind die Unterschiede und wo wird welcher eingesetzt? Im speziellen suche ich einen Filter den ich vor meinen A/D Wandler bauen kann. Was heißt dabei Messfreuqenz 300Hz? Heißt das 300 Samples pro Sekunde? Wie muss ich einen Tiefpass od Hochpass berechnen bzw. welchen brauche ich? Danke Andreas
Hallo du brauchst einen Tiefpassfilter der bei 150 Hz keinen nenneswerten Signalpegel durchlässt. Das hängt von der Auflösung des AD Wandlers ab Stichpunkt ist: nyquist Gruß
Ich habe in meinem Fall kein Sinussignal oder etwas das sich viel ändert. Es handelt sich um einen Drucksensor mit einem A/D-Wandler in meinem Modellflugzeug. Im Moment habe ich einen 10 Bit A/D Wandler der aber durch einen 12 od 14 Bit ausgetauscht wird. Wie muss ich den Filter wählen wenn ich 100 Messungen pro Sekunde mache? Meine Frage hat sich auch darauf bezogen welche Filter es gibt und welche Unterschiede es gibt. Also welche Vorteile hat zB. ein Filter mit einem OpAMP im Gegensatz zu einem normalen Tiefpass.
Aktive Filter sind steiler als passive. Wenn ichs recht in Erinnerung habe, hat ein normaler RC-Filter 3 dB pro Oktave, ein LC-Filter 6 dB. Und mit OPV sind 18 und auch 24 dB Flankensteilheit kein Problem. MW
Andreas, nicht so einfach zu beantworten. Wenn Du einfach nur möglichst schnell messen möchtest, die einzelnen Werte jedoch NICHT für den Rückschluss für einen zeitl. Verlauf unterhalb 150 Hz herangezogen werden sollen, dann würde ich kein Filter vorsetzen. Das Ergebnis stellt dann einfach Momentanwerte dar. Sollen jedoch Verläufe unterhalb 150 Hz dargestellt werden, so braucht man ein steilflankiges Tiefpassfilter. Ob mit OP oder ohne, kommt auf die Bedürfnisse an. Aktive Filter kann man recht steilflankig machen bei geringem Aufwand, allerdings sind dann engtolterierte Bauelemente nötig. Die Auslegung von Filtern steht ausführlich im Tietze-Schenk. Dieter
QMichael: Normale RC-Glieder haben eine Steilheit von 6 dB/Okt, LC-Filter 12 dB/Okt. Dieter
@Dieter Filter 1. Ordnung 6db/Dekade Filter 2. Ordnung 12db/Dekade
Dieter Stotz wrote:
> Sollen jedoch Verläufe unterhalb 150 Hz dargestellt werden, ...
Was heißt das? Wenn ich das in Excel in ein Diagramm packe?
1) Ein AD-Wandler hat eine Abtastrate. 2) Abtasttheorem beachten, maximale Nutzfrequenz < 1/2 Abtastfrequenz --> besser mindestens faktor 4 dazwischen 3) TP davor, wenn sich das System selbst nicht wie ein TP verhält, ansonsten Faltungen.... Deine aussagen sind für mich unklar, kann dir daher nichts über die dimensionierung sagen.
Andreas, ich weiß ja nicht, was Du mit den Messwerten machst. Man könnte sie ja auch wieder über DAC ausgeben oder auch Tendenzen angeben. Letztere hätten z. B. wenig Sinn, wenn zwischen zwei Abtastungen sehr viel passiert und eigentlich andere Tendenzen vorherrschen. Oder vielleicht möchte man ein Spektrum errechnen...dann ist ein Anti-Aliasing-Tiefpass am Eingang unerlässlich. Aber wie gesagt: Wenn das irrelevant ist, braucht man das Abtasttheorem nicht zu beachten. Dann hat man halt die Werte, die abgetastet wurden. Dieter
Was wird denn mit dem Drucksensor gemessen, und was für ein Drucksensor ist das? Ich frage deswegen, weil die obere Grenzfrequenz des Signals Einfluss auf die Filterauslegeung hat. Die obere Grenzfrequenz des Signals hängt davon ab, wo der Druck gemessen wird. Ändert sich der Druck nur langsam, wie bspw. der Luftdruck im Freien bei Windstille, ist die Grenzfrequenz niedrig. Der Drucksensor reagiert auch nicht beliebig schnell und hat somit selbst Tiefpasseigenschaften. Wichtig ist, dass die höchste Frequenz (f1), die im Signal vorkommt und auch tatsächlich erfasst werden soll, möglichst ohne Abschwächung an den ADC gelangt, während die halbe Abtastfrequenz (f2) fast vollständig blockiert wird. Aus dem Verhältnis dieser beiden Frequenzen f2/f1 und dem maximal erlaubten Messfehler ergibt sich die erforderliche Ordnung des Filters. Während Filter 1. und 2. Ordnung noch leicht zu realisieren sind, steigt der Aufwand bei höherer Ordnung. Liegen f1 und f2 zu dicht beisammen, so dass men diese Frequenzen nur mit einem Filter sehr hoher Ordnung trennen kann, ist zu überlegen, ob man nicht die Abtastfrequenz erhöhen kann, so dass der Aufwand für das Filter gesenkt wird. Vielleicht stellst du am Ende dieser Überlegungen aber auch fest, dass du überhaupt kein Filter brauchst ;-) Drucksensor hört sich irgendwie langsam an.
Der Drucksensor ist in einem Höhenmesser verbaut. Höhe die erreicht wird max 300m innerhalb von 5 Sekunden. Also ein stetiger Anstieg der Spannung. Was ich Filtern will ist das rauschen. Wenn ich die Rakete oder mein Modellflugzeug auf den Boden lege und ich starte eine Messung dann habe ich keinen Konstanten wert. Einmal etwas höher einmal niedriger. Oder einen Schubmessstand für meine Modellraketenmotoren. Der Motor hat einmal kräftig Schub und dann nimmt er ab. Da ist Rauschen nicht brauchbar. Ist klar wenn ich ein Sinussignal habe das ich messen will, dass ich den Tiefpass nicht so wähle das mein Sinus Signal gar nicht mehr durch kommt. Aber wenn ich ein Signal habe das sich nicht Periodisch ändert was mach ich dann?
Ich würde mal mit einem einfachen RC-Tiefpass mit einer Zeitkonstante von etwa 3ms anfangen. Bei einer Steiggeschwindigkeit von 60m/s hinkt der Messwert damit etwa 18cm hinter dem Istwert her. Ist das zuviel? Die Grenzfrequenz des Filters liegt bei 53Hz, höhere Frequenzen werden mit etwa 6dB/Oktave abgeschwächt. Rauschen im kHz-Bereich wird damit einigermaßen unterdrückt. Bei niederfrequenterem Rauschen könnte man die Ordung auf 2 erhöhen, bei gleicher Grenzfrequenz. Enthält das Rauschen auch Anteile unter 50Hz, wird es schwierig, da die Unterdrückung diser Frequenzen mit einer größeren Signalverzögerung des Filters einher geht, was die Messgenauigkeit bei hohen Steiggeschwindig- keiten verschlechtern würde.
Andreas, Rauschen, welches vom Sensor bzw. dessen Verstärker kommt, kann man durch ein einfaches RC-Glied unterdrücken. Genausogut kann man es per Software filtern (das hat u. U. sogar den Vorteil, dass man die Auflösung steigern kann). Die Frage ist, wie groß die Zeit der Sprungantwort sein darf. Teilweise definiert man die Zeit dergestalt, dass man einen Einheitssprung generiert und am Ausgang schaut, nach welcher Zeit 90% dieses Sprunges erreicht sind (sog. T90). Danach kann man die Zeitkonstante des RC-Gliedes und wiederum die Auslegung der Komponenten berechnen, nämlich RC = T90/ln(10) Kaskadierte RC-Glieder sind natürlich auch möglich und haben Vorteile bzgl. Unterdrückung der höheren Frequenzen und/oder der Reaktionsgeschwindigkeit (je nach Auslegung). Dieter
Drucksensoren haben i. d. R. selbst eine Grenzfrequenz von ca. 30-50Hz, ich nehme daher mal an dass es sich um niederfrequentes Rauschen handelt. Was für ein Drucksensor ist es denn (Messbereich)? Ich vermute übrigens, dass dir der Tausch auf 12- oder 14bit ADC nichts an Genauigkeit bringt, da du dann schon in die Hysteresefehler des Sensors kommem dürftest
Wenn du den Steigflug von deinener Rakete bestimmen willst messe einfach so schnell wir möglich (außer du hast nicht so viel Speicherplatz) und verlege die Filterung auf den PC. Wenn der Speicher begrenzt ist kannst du auch auch z.B 64 10 Bit Werte in einem 16Bit int aufaddieren, und so einen Mittelwert bilden.
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