Auswertung eines Beschleunigungssensors ICP

[Edwin (Gast)]

Hallo

Ich habe einen ICP Beschleunigungssensor und möchte das Signal mit einem 
Oszi aufzeichnen. Da bei diesem Sensor Versorgung und Signal in einer 
Leitung geführt werden, muss ich noch eine Versorgung vor dem Oszi 
einkoppeln.
Gibt es dafür fertige ICs oder muss ich die Schaltung diskret aufbauen?
Die Messung muss nicht sehr genau sein, es geht mehr darum, die 
Frequenzen mit den größten Ausschlägen zu ermitteln.

Prinzipiell muss "nur" eine Stromquelle an die Sensorleitung 
angeschlossen werden und mittels Koppelkondensator vom Signal getrennt 
werden. Anschließend noch ein Impedanzwandler und das Oszi kann an einem 
Shunt angeschlossen werden.
Aber wie groß sollte der Kondensator ausgelegt werden, muss hier 
Rücksicht auf den Wellenwiderstand genommen werden bzw. wie ermittelt 
sich die Abschlussimpedanz?
Der Sensor kann mit einer Stromquelle von 2 bis 20mA betrieben werden, 
ist ein kleinerer Strom nur aus Energiespargründen (Akkubetrieb) 
empfehlenswert?

Danke im Voraus, mfg Edwin

[B&K (Gast)]

Es war einmal ein ...

Warum nennst Du nicht den Typ des ICP?
Der C wird wahrscheinlich mit dem Ri des Oszi die untere Grenzfrequenz 
festlegen, zeichen doch mal ein Schaltbild.

[Achim S. (Gast)]

Edwin schrieb:
> Prinzipiell muss "nur" eine Stromquelle an die Sensorleitung
> angeschlossen werden und mittels Koppelkondensator vom Signal getrennt
> werden. Anschließend noch ein Impedanzwandler und das Oszi kann an einem
> Shunt angeschlossen werden.

Warum der Aufwand? Wäre es zu einfach, das Oszi in AC-Kopplung zu nutzen 
und direkt am Sensor zu messen? Mit 10:1 Tastkopf sollte die 
Eingangsimpedanz hoch genug sein.

Edwin schrieb:
> muss hier
> Rücksicht auf den Wellenwiderstand genommen werden bzw. wie ermittelt
> sich die Abschlussimpedanz?

Bis zu welchen Frequenzen geht dein ICP? Vielleicht 30kHz? Dann wird 
keine Anstiegsflanke aus dem ICP kommen, die schneller als 10µs ist. 
Kannst ja mal ausrechnen, wie lange ein Kabel sein müsste, ehe du es als 
Wellenleiter betrachten musst.

[Edwin (Gast)]

B&K schrieb:
> Warum nennst Du nicht den Typ des ICP?
Sorry, vergessen: PCB 352C33
Hier noch das Datenblatt: 
http://www.pcb.com/contentstore/docs/PCB_Corporate/Vibration/Products/Manuals/352C33.pdf

> Der C wird wahrscheinlich mit dem Ri des Oszi die untere Grenzfrequenz
> festlegen, zeichen doch mal ein Schaltbild.
Nicht wenn ich dazwischen noch einen Impedanzwandler schalte.

@Achim:
Würde ich ja machen, wenn der Sensor nicht auch noch eine Versorgung 
bräuchte und eine Spannung ausgeben würde.
Aber du hast mich auf eine Idee gebracht, ich könnte einfach eine 
regelbare Spannungsquelle anhängen und die Strombegrenzung so weit 
reduzieren. Dann müsste man über einen Shunt mit dem Oszi in AC schon 
was messen?

[Achim S. (Gast)]

Edwin schrieb:
> Würde ich ja machen, wenn der Sensor nicht auch noch eine Versorgung
> bräuchte und eine Spannung ausgeben würde.

Na und: dass er eine Spannung ausgibt, freut das Oszi. Und den 
Gleichanteil der Spannung (die der Sensor zur Versorgung braucht) 
filtert die AC-Kopplung raus. Wo soll das Problem sein?

Deine Beschaltung des Impedanzwandlers würde übrigens nicht 
funktionieren (weil der Bias-Strom des OPV-Eingangs nicht durch den 
Koppelkondensator fließen kann). Der Koppelkondensator wird sich also so 
weit aufladen, dass dein OPV in Begrenzung geht.

[Achim S. (Gast)]

Ach ja: auch noch ein Kommentar zu folgendem

Edwin schrieb:
> ich könnte einfach eine
> regelbare Spannungsquelle anhängen und die Strombegrenzung so weit
> reduzieren. Dann müsste man über einen Shunt mit dem Oszi in AC schon
> was messen?

Du meinst ein Labornetzteil in Strombegrenzung? Ist nicht die erste 
Wahl, weil der Ausgangskondensator des Labornetzteils dafür sorgt, dass 
dessen Innenwiderstand bei höheren Frequenzen niedrig wird (auch wenn 
das Netzteil in Strombegrenzung läuft). Eine Spannungsquelle von z.B. 
12V und ein Serienwiderstand von 2kOhm wären im relevanten 
Frequenzbereich hochohmiger als dein Labornetzteil mit Strombegrenzung. 
Damit und mit einem Oszi in AC-Kopplung könntest du sofort losmessen.

[Edwin (Gast)]

Oh, ich hatte einen Denkfehler, dachte dass bei ICP-Sensoren immer ein 
Strom ausgegeben wird, sehe aber im Datenblatt, dass als Ausgang 100mV/g 
angegeben sind.
Hast recht, sollte sich einfach mit dem Oszi messen lassen.
Zwecks Bias-Strom: sollte ein Widerstand nach dem Kondensator nach Masse 
Abhilfe schaffen?

[Achim S. (Gast)]

Edwin schrieb:
> Zwecks Bias-Strom: sollte ein Widerstand nach dem Kondensator nach Masse
> Abhilfe schaffen?

Ja: mit einem Widerstand nach dem Koppelkondensator könntest du deinen 
Impendanzwandler betreiben. Den "Shunt" am OPV-Ausgang kannst du 
weglassen (der OPV-Ausgang muss nicht belastet werden, der treibt die 
Ausgangsspannung auch so).

Der einzige Vorteil deines Aufbaus gegenüber einer direkt Messung mit 
dem Oszi wäre, dass du mit dem Koppelkondensator und dem Widerstand 
gegen Masse die untere Grenzfrequenz frei wählen kannst (ansonsten hast 
du halt ein paar Hz von der AC-Kopplung des Oszis). Wenn du kleine 
Beschleunigungen messen willst könnte der OPV auch hilfreich sein, weil 
du ihm noch etwas Verstärkung mitgeben kannst.

Ein Nachteil gegenüber der direkten Messung mit dem Oszi ist, dass du 
eine bipolare Versorgung für deinen OPV brauchst.

[B&K (Gast)]

Auch der Impedanzwandler hat zusammen mit dem Koppel-C eine untere fg, 
nur halt weit unten.

Eine einfache unipolare Stromquelle mit einem FET plus Widerstand ist 
völlig ausreichend, gespeist mit 24...27V (die 12V des Netzteiles wären 
zu wenig). So hat es genügend Spannungshub in beide Richtungen da der 
ICP 7..12V Output-DC liefert, das Signal nicht geklippt wird, je nach 
Beschleunigung.
(Der WB-1372 meines Nickgebers verwendet eine aus der CR160 Reihe)