Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Analoge RC Filterung messen


von Holger (Gast)


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Hallo,
ich stehe vor folgender Aufgabe, welche ich mittels einem AVR lösen 
möchte (Tiny13 und Mega8 liegt hier gerade herum)
Ich habe eine Schaltung in der eine RC-Tiefpassfilterung vorgenommen 
wird (einfaches RC-Glied 50Ohm+1-10uF Kondensator). Angelegt sind 
Frequenzen zwischen 100-200 Hz.

Meine Aufgabe ist es, eine kleine Testplatine zu gestalten, welche den 
RC-Teil der eigentlichen Leiterplatte testet, ob dieser funktioniert, 
d.h. Leiterbahnen korrekt sind und die Bauteile korrekt gelötet sind und 
funktionieren.

Ich habe mir das so gedacht, dass ich mit einem AVR eine Frequenz > 
200Hz an einem Ausgang generiere auf diese Ausgangsleitung den 
RC-Tiefpass schalte (RC-Gleid in Reihe eine Ende in die Leitung, eines 
auf Masse) und nach dem RC-Tiefpass mit einem anderen AVR die ankommende 
Frequenz messe und prüfe ob diese kleiner als 200Hz ist.
Funktioniert das so? Hätte jemand einen Vorschlag für die grobe 
Hardware? Wie man den AVR beschaltet ist mir klar, allerdings benötige 
ich einen Treiber am Ausgang oder wie realisiert man dass Signal von AVR 
zu AVR?

Softwaremäßig habe ich gedacht:
Signalgeber AVR einfacher CTC Mode
Signalempfänger im ICP Mode arbeiten lassen.

Für alle Vorschlage bin ich sehr dankbar.

Grüße aus NRW
Holger

von patrick (Gast)


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Nein, das wird so nicht funktionieren, weil der RC-Tiefpass ja zumindest 
als ideale Bauteile ein lineares Netzwerk ist. Wenn du hier also 200 Hz 
(sin) einspeist, dann kommen auch 200 Hz (sin) wieder heraus. Was sich 
allerdings ändert ist die Amplitude des Sinus und die Phase. Diese 
kannst du messen, was sicher auch alles mit einem Controller gehen 
sollte.

von Holger (Gast)


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Und wie stelle ich das an?

von patrick (Gast)


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Ich frage mich, warum man denn eine solche Testschaltung für einen 
einfachen RC-Tiefpass machen möchte ? Man sieht doch sofort ob da etwas 
falsch ist ?

von Holger (Gast)


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Nicht, wenn es der Firma, wo das geprüft werden soll, um 100000Stück/pro 
Jahr geht und das in eine gesamtautomatische Prüfung integriert werden 
soll. Mein Part als Lehrlich ist es, diese "einfache" (für Könner) 
Teilaufgabe zu übernehmen.

von patrick (Gast)


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Was ist denn die Vorgabe ? Soll das RC-Filter einfach nur irgendwie 
filtern oder müssen noch Grenzfrequenzen eingehalten werden ? Je nachdem 
ist die Messung leicht oder schwieriger ...

von Ralph (Gast)


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hier mal 2 Möglichkeiten.

1. Messen der Sprungantwort.
   * Eingang RC auf 1 schalten und dabei einen Timer starten
   * mit maximaler Abtastrate die Spannung vor und hinter dem RC Glied 
wiederholt messen und vergleichen
   * Timer werte bei 63 % und bei 99.99 %  Eingang zu Ausgangsspannung 
ablesen.
   * Aus diesen Timerwerten lassen sich die Kennwerte der RC berechnen.

( Haben die AVR's einen Komparator mit einstellbaren Schwellen ? könnte 
die Messung vereinfachen )


2. Frequenzen durchscannen.
   * Schmittrigger an den Ausgang des RC mit der Schaltschwelle auf dem 
Spannungswert der bei Grenzfrequenz anliegt
   * Ausgang Schmittrigger auf einen Capture Eingang des avr
   * An den Eingang des RC eine variable Frequenz ( erzeugt vom avr) 
anlegen, von 1/2  bis ca 2  soll Grenzfrequenz
   * Ist die Eingangsfrequenz < Grenzfrequenz ==> Schmitttrigger Ausgang 
toggelt mit der Frequenz
   * Ist die Eingangsspannung > Grenzfrequenz ==> Schmitttrigger bleibt 
auf dem aktuellen Pegel stehen.
   * ==> Grenzfrequenz ermittelt.

Die mathematischen Grundlagen wie du das das alles dimensionieren musst, 
nehme ich dir jetzt aber nicht ab.

von Holger (Gast)


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patrick schrieb:
> Was ist denn die Vorgabe ? Soll das RC-Filter einfach nur irgendwie
> filtern oder müssen noch Grenzfrequenzen eingehalten werden ? Je nachdem
> ist die Messung leicht oder schwieriger ...

Für den Funktionstest genügt es, wenn er irgendwie filtert.
Gemäß der Ausführung von Ralph klingt das wohl aber schwieriger als ich 
dachte.

von patrick (Gast)


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Also wenn es nur darum geht, dass es irgendwie funktioniert, könntest du 
einfach einmal eine Gleichspannung auf das Filter geben -> Diese muss 
praktisch ungedämpft durch gehen und dann eines oder mehrere 
Rechtecksignale mit unterschiedlichen Frequenzen auf das Filter geben -> 
Diese müssen sicher gedämpft werden. Die Spannungen könntest du mit 
einem ADC messen. Die Generation des DC- und Rechtecksignals geht mit 
einem Mikrocontroller. Allerdings musst du dir dann vernünftige 
Frequenzen für das Signal wählen und berechnen wie das Signal danach 
aussehen muss (Es kommt dann kein Rechteck mehr heraus). Eine andere 
Möglichkeit wäre auch noch, wenn du aus dem Rechteck einen Sinus 
generierst. Das müsste mit einem (sehr) steilen Filter machbar sein. 
Dann kannst du einfach die Amplitude des Sinus messen (z.B. mit einem 
Spitzenwertdetektor).

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