Beschleunigungssensor-Signal "verrauscht"

[Christian S. (swoc)]

Hallo zusammen,

ich habe 3 verschiedene Beschleunigungssensoren (Foto Aufbau.jpg von 
links nach rechts: LIS3LV02DL,LIS3DH,LIS331DLH) auf eine 
Lochrasterplatine aufgebaut. Diese Lochrasterplatine wird auf eine Art 
Motherboard aufgesteckt, auf dem ein µC sitzt der die Kommunikation 
übernimmt. Die Beschleunigungssensoren werden über SPI konfiguriert bzw. 
ausgelesen.
eingestellte Abtastraten:
-LIS3LV02DL:160Hz
-LIS3DH:100Hz
-LIS331DLH:100Hz

Die Diagramme (LIS3LV02DL.jpg,LIS3DH.jpg,LIS331DLH.jpg) zeigen die 
Beschleunigungswerte einer Vor-/Rückwärtsbewegung. (z-Achse in 
Bewegungsrichtung)

Mir ist aufgefallen, dass bei den Sensoren LIS3DH und LIS331DLH die 
Werte ein "Rauschen" aufweisen, während beim LIS3LV02DL saubere Werte 
ausgelesen werden.
Dieses Rauschen tritt aber nur während der Bewegung auf, im Ruhezustand 
sind die Werte auch sauber.
Die Sensoren wurden laut Datenblatt beschalten (einzige Änderung: 100µF 
statt 10µF).

Kann sich jemand erklären, warum bei 2 Sensoren das Signal "verrauscht" 
und bei einem Sensor sauber ist?
Wenn der Aufbau schuld sein sollte, dann müsste doch bei allen 3 
Sensoren die Signale gleich sein.
Könnte der interne Aufbau der Sensoren Schuld sein? (LIS3DH und 
LIS331DLH sind "low power")

Ich bin für jeden Hinweis dankbar.
Wenn ihr zusätzlich Info benötigt bitte einfach Bescheid geben.

Gruß
Christian

[Wolfgang H. (Firma: AknF) (wolfgang_horn)]

Hi, Christian,

was sagen denn die Datenblätter der Sensoren über Empfindlichkeit, 
Skalierung - und vor allem über das Tiefpassverhalten des Sensors?

Ansonsten: Jeder Sensor rauscht. Ein Sensor ohne Rauschen ist kaputt 
oder hat keinen Strom.

Ciao
Wolfgang Horn

[Bastler (Gast)]

Erdbeben?

[hro (Gast)]

Wenn das auf den Platinchen die einzige Elektronik ist: Mach einen 
aktiven Tiefpass dahinter. Und nimm wirklich nur die Frequenzen, die Du 
wirklich brauchst. Die LIS-Sensoren sind eigentlich recht gut. Es gibt 
viele ANDERE s.g. Beschleunigungssensoren, die eher die Bezeichnung 
Rauschgenerator verdienen wuerden.

Bedenke bei Deinem Aufbau, dass der Sensor nahezu keine Masse hat. Wenn 
in 100km ein Zug vorbei faehrt, dann vibriert der mit (ich uebertreibe 
gern ein wenig). Das sollte man beim spaeteren mechan. Aufbau bedenken.

Gruss hro

[Knut (Gast)]

Mich würde viel mehr interessieren wie du diese Ausgangskurve 3 mal
hintereinander fast deckungsgleich hinbekommen hast. Hast du den Sensor 
in Ruhelage ausgelesen?


Knut

[Christian S. (swoc)]

Hallo zusammen,

erstmal danke für die Beiträge.

@Wolfgang:
Empfindlichkeit ist bei allen 3 Sensoren 1024LSB/g
Bandbreiten:
 - LIS3LV02DL: 40Hz (=digital filter cut-off frequency)
 - LIS3DH: 50Hz (keine Angaben zur cut-off frequency)
 - LIS331DLH: 50Hz (low pass filter cut-off frequency 74Hz)

@Bastler:
Erdbeben kann ich glaub ich ausschließen. Ich habe diese Messungen 
mehrere Male wiederholt und immer wieder dasselbe Ergebnis bekommen.

@hro:
Der Schaltungsaufwand sollte so gering wie möglich sein. Außerdem werden 
die Beschleunigungsdaten an einen PC gesendet und mit LavVIEW 
aufbereitet.
Dann würde ich den Tiefpass eher dort implementieren. Ich befürchte 
allerdings, dass ich mir damit für meine Anwendung wichtige
"Nutzinformation" wegfiltere. Das werde ich aber noch ausprobieren.

@Knut:
Ich habe das "Messgerät" an die Rückseite einer Schublade befestigt und 
versucht, diese 3mal gleich zu öffnen und zu schliessen.

Gruß
Christian

[Udo S. (urschmitt)]

Wenn ich das richtig überschlage ist die "Rausch"-Frequenz im Bereich 
der Eckfrequenz der angegebenen Tiefpasse (komisches Plural?).
Der "unverschauschte" Sensor hat eine etwas niedrigere Eckfrequenz und 
vieleicht auch noch ein etwas steileres Filterverhalten.
Das Rauschen könnte z.B. das Rucken der Gleitflächen bei einem 
Gleitlager oder auch Vibrationen bei dem Auszug der Schublade sein.

Übrigens würde ich dir auf jeden Fall raten zusätzlich ordentlich analog 
zu filtern. Aliasingeffekte die du beim Wandeln reinbekommst kann auch 
das beste LabView Programm nicht mehr rausrechnen.

Manchmal ist Analog einfach besser :-)

p.s. Die Idee mit der Schublade ist prima.

[Christian S. (swoc)]

Hallo Udo,

ist dann nicht die Gefahr größer, dass ich mir auf dem "analogen" Weg 
vom Beschleunigungssensor über den Filter zum A/D-Wandler Störungen 
einfange?

Was genau verstehst du unter "ordentlich" analog filtern? Ein Tiefpass 
mit steilem Filterverhalten (mit OPV aufgebaut)?

Gruß
Christian

[Udo S. (urschmitt)]

Christian Swoboda schrieb:
> ist dann nicht die Gefahr größer, dass ich mir auf dem "analogen" Weg
> vom Beschleunigungssensor über den Filter zum A/D-Wandler Störungen
> einfange?
Nur wenn du dir absolut sicher bist, daß du keinerlei relevante 
Signalanteile mit Frequenzen >= Abtastrate/2 hast kannst du auf analoge 
Filterung verzichten.

Christian Swoboda schrieb:
> Was genau verstehst du unter "ordentlich" analog filtern? Ein Tiefpass
> mit steilem Filterverhalten (mit OPV aufgebaut)?
Jepp, bei den niedrigen Frequenzen einen aktiven Tiefpass z.B. 4. 
Ordnung mit Butterworth Charakteristik. Siehe z.B. die Bibel Tietze 
Schenk "Halbleiterschaltungstechnik".

[Titar (Gast)]

Das sieht weniger nach Rauschen, als mehr nach Schwingen aus.
Vielleicht solltest Du versuchen, die Schwingneigung zu reduzieren. 
Vielleicht enthalten die Datenblätter dazu einige nützliche Tipps.