Encoder Signal 0, - 90°, +90° in +-sin +-cos umwandeln

[quaxy (Gast)]

Hallo,

ich habe eine Schaltung zum Auslesen eines Encoders welche mir aus einem 
sinusförmigen Signal welches bei 0° sowie +-90° abgegeriffen wird ein 
+sin sowie -sin signal und ein +cos sowie -cos Signal für die 
Weiterverarbeitung rechnen soll.
Die aktuelle Schlatung sieht so aus (siehe Dateianhang) wobei die Blöcke 
immer durch Operationsverstärker-Schaltungen realisiert sind.
So wie die Schaltung ist hat sie mehrer Probleme.
1. Die Operationsverstärker haben thermische Drifts, sodass das Signal 
am Ausgang nicht um 0V schwingt sondern einen Offset bekommt.
2. Um die unterschiedlichen Intensitäten am Eingang abzugleichen ist die 
Verstärkung der Transimpedanzverstärker über ein Poti einstellbar, das 
funktioniert jedoch nicht, da es die Phase verschiebt.
Die Frequenz in der das ganze arbeiten soll ist bei ca 1-5 MHz
Meine Frage:
Gibt es eventuell Fertige ICs die sowas können? Die Anwendung Encoder 
einzulesen sollte ja öfters vorkommen, wobei die meistens nur sin cos 
als Eingang haben soweit ich weis?
Wenn nicht hat irgendjemand Tipps wie man das besser Lösen kann? 
Einstellen der Verstärkung ohne Phasenschieben und eine Lösung wie man 
die Drift kompensieren kann?
Bin für alle Tipps dankbar

[Falk B. (falk)]

@ quaxy (Gast)

>ich habe eine Schaltung zum Auslesen eines Encoders welche mir aus einem
>sinusförmigen Signal welches bei 0° sowie +-90° abgegeriffen wird ein
>+sin sowie -sin signal und ein +cos sowie -cos Signal für die
>Weiterverarbeitung rechnen soll.

Erzeugen, nicht rechnen.

>Die aktuelle Schlatung sieht so aus (siehe Dateianhang) wobei die Blöcke
>immer durch Operationsverstärker-Schaltungen realisiert sind.

Kann man machen.

>So wie die Schaltung ist hat sie mehrer Probleme.
>1. Die Operationsverstärker haben thermische Drifts, sodass das Signal
>am Ausgang nicht um 0V schwingt sondern einen Offset bekommt.

Wie groß ist der? Wieviel kannst du tolerieren?

>2. Um die unterschiedlichen Intensitäten am Eingang abzugleichen ist die
>Verstärkung der Transimpedanzverstärker über ein Poti einstellbar, das
>funktioniert jedoch nicht, da es die Phase verschiebt.
>Die Frequenz in der das ganze arbeiten soll ist bei ca 1-5 MHz

Huh! Das ist mal flott!

>Gibt es eventuell Fertige ICs die sowas können? Die Anwendung Encoder
>einzulesen sollte ja öfters vorkommen, wobei die meistens nur sin cos
>als Eingang haben soweit ich weis?

Welcher Encoder arbeitet mit 5 MHz?
Welche Phasenverschiebung ist akzeptabel?

>Wenn nicht hat irgendjemand Tipps wie man das besser Lösen kann?

Ja. Beschreibe den Problem grundlegender. Siehe Netiquette. 
Vielleicht braucht man die Schaltung so gar nicht.

[Michael B. (alter_mann)]

Falk Brunner schrieb:
> Ja. Beschreibe den Problem grundlegender. Siehe Netiquette.
> Vielleicht braucht man die Schaltung so gar nicht.

rechtgeb

Der "südliche" Zweig der Schaltung scheint mir auch keine cos-Werte zu 
liefern, sondern auch nur den sin.
Zudem scheint mir, daß Deine Beschreibung auf genau 3 Werte hinausläuft:
+1, 0, -1 (in welcher Einheit auch immer). Was anderes kommt bei Sinus 
und Cosinus von 0, +90°, -90° nämlich nicht heraus.
Da könnte man das sicher einfacher ermitteln.

[Helmut S. (helmuts)]

Nimm nur die drei linken Blöcke(Transimpedanzverstärker (TIA)) und dann 
ab in den 3-Kanal A/D Wandler. Der Rest wird digital erledigt.
Warum sollten die TIA driften. Hast du die falschen Opamps genommen?

[Georg (Gast)]

quaxy schrieb:
> aus einem
> sinusförmigen Signal welches bei 0° sowie +-90° abgegeriffen wird

Wenn deine Beschreibung stimmt (was zweifelhaft ist), dann brauchst du 
fast überhaupt keine Schaltung: nimm -90° als Sinus, dann ist 0° der 
Cosinus und +90° -Sinus. Dazu noch ein Inverter für -Cosinus.

Gruss Georg

[MaWin (Gast)]

quaxy schrieb:
> Auslesen eines Encoders welche mir aus einem sinusförmigen Signal
> welches bei 0° sowie +-90° abgegeriffen wird

WAS liefert der Encoder ? Schaltsignale ? Oder enthält er 3 versetzte 
(Hall-)sensoren? Oder sind es Lichtschranken ( für 
Transimpedanzwandler).


Kläre das genauer, bei MHz kann der Encoder ja nicht mal 1mm gross sein.

[quaxy (Gast)]

Danke erst mal für die schnellen Antworten.

@falk: etwas Drift is prinzipiell schon tolerierbar, allerdings entsteht 
so viel Drift, dass das Signal aus dem Arbeitsbereich der 
nachgeschalteten Elektronik rausläuft. Ich nehme an dort ist ein 
AD-Wandler ist aber eine Proprietäre Schaltung von der ich nichts weiß.

Entschuldigung wegen der Lückenhaften Beschreibung, ich versuche es 
nochmals detaillierter:
Das Sinussignal am Eingang ist nicht statisch sondern wird über die Zeit 
t geschoben, d.H. das Signal am mittleren Sensor ist sig=sin(phi(t)) das 
Signal am 2. Sensor ist sig=sin(phi(t)+90°) und das Signal am 3. Sensor 
sig=sin(phi(t)-90°) wobei phi(t) die Phase in Abhängigkeit der Zeit ist 
die vom Zustand des Encoders abhängt. Außerdem gibt es zu allen 3 
Signalen noch 2 Vorfaktoren k und l. k ist bei allen 3 Signalen 
identisch, schwankt aber über die Zeit. l ist Zeitlich konstant 
unterscheidet sich aber zwischen den 3 Kanälen. sig=sin(phi(t)+d)*k*l 
wobei d 0°,+-90°

@Helmut,
Digital will ich es nur ungern machen, da ich das Signal hinterher 
wieder Analog brauche und die Frequenz recht hoch ist.

@ Georg
Der Nachteil hier ist, dass die Gesamtintensität der Signale nicht 
konstant ist (siehe nachgereichte Beschreibung)

[Georg (Gast)]

quaxy schrieb:
> Der Nachteil hier ist, dass die Gesamtintensität der Signale nicht
> konstant ist (siehe nachgereichte Beschreibung)

Da kannst du aber garnichts anderes machen als den jeweiligen 
Verstärkungsfaktor einstellen, in deiner Beschreibung l. k kannst du 
nicht kompensieren, da der Faktor unbekannt ist und sich auch aus den 
augenblicklichen Spannungen nicht ermitteln lässt, höchstens aus den 
Mittel- oder Spitzenwerten.

Gruss Georg

[quaxy (Gast)]

@ Georg

Ja einstellen schon, nur dabei wird in der aktuellen Schaltung, wo dies 
über einen einstellbaren Transimpedanzverstärker (Operationsverstärker 
mit Poti) realisiert ist durch Einstellen der Verstärkung auch die Phase 
verschoben, sodass man die Funktion nicht nutzen kann. Um die 
Verstärkung einmal einzustellen würde ich mit dem Oszi prüfen, welche 
Amplitude das Signal hat und es dann zwischen den Kanälen abgleichen. 
Die Verstärkung müsste nur so realisiert sein, dass es keinen Einfluss 
auf die Phase hat.

grüße

quaxy

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

"Gibt es eventuell fertige ICs?"
vermutlich nicht für 5 MHz, aber wenigstens ein Suchbegriff:
http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/synchroresolver-to-digital-converters/products/index.html
"Synchro/Resolver Converters"

[Falk B. (falk)]

@ quaxy (Gast)

>@falk: etwas Drift is prinzipiell schon tolerierbar, allerdings entsteht
>so viel Drift, dass das Signal aus dem Arbeitsbereich der
>nachgeschalteten Elektronik rausläuft.

Dann ist grundlegend was faul? Masseanschluss defekt?
Selbst die miesesten TIAs driften vieleicht ein paar Dutzend mV!

> Ich nehme an dort ist ein
>AD-Wandler ist aber eine Proprietäre Schaltung von der ich nichts weiß.

Was denn für ein AD-Wandler, wenn in deinem Blockschaltbild nur analoge 
TIAs drin sind?

>Entschuldigung wegen der Lückenhaften Beschreibung, ich versuche es
>nochmals detaillierter:

Gescheitert. Was soll das für ein Gerät und vor allem für ein Encoder 
sein? Das scheint hier keiner zu kennen.

>Das Sinussignal am Eingang ist nicht statisch sondern wird über die Zeit
>t geschoben, d.H. das Signal am mittleren Sensor ist sig=sin(phi(t)) das
>Signal am 2. Sensor ist sig=sin(phi(t)+90°) und das Signal am 3. Sensor
>sig=sin(phi(t)-90°) wobei phi(t) die Phase in Abhängigkeit der Zeit ist
>die vom Zustand des Encoders abhängt.

Willst du uns verarschen? Dass ein Sinussignal nicht statisch ist 
sondern sich zeitlich sindusförmig ändert ist ja wohl sonnenklar!

> Außerdem gibt es zu allen 3
>Signalen noch 2 Vorfaktoren k und l. k ist bei allen 3 Signalen
>identisch, schwankt aber über die Zeit. l ist Zeitlich konstant
>unterscheidet sich aber zwischen den 3 Kanälen. sig=sin(phi(t)+d)*k*l
>wobei d 0°,+-90°

Das ist das kleinste aller Problemen.

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