Hallo,
ich habe einen Sensor der eine Spanunung von 10V mit 1kHz ausgibt (der
Sensor soll einen Lastwiderstand von >100kΩ haben), diese Spannung soll
mit einem Spannungsteiler auf 3,3V runtergeregelt werden. Dann soll ein
Tiefpass mit der Grenzfrequenz von 100Hz kommen und danach ein ADC mit
einem Eingangswiderstand von 6MΩ.
Ohne den tiefpass habe ich einen Spannungsteiler von 68,1kΩ/34kΩ um 3,3V
zu bekommen und mit den 6MΩ (ADC) einen gesamtwiderstand von
>100kΩ zuhaben, nun ändert der parallel geschaltete Tiefpass ja alles
und ich steh ein bisschen auf dem schlauch, wie man R1, R2 R_tp und C_tp
dann berechnet.
und ist es sinnvoll anstatt R_tp und C_tp, einfach nur einen kondensator
parallel zum 2. Spannungsteiler widerstand zu machen?
Grüße und vielen dank!
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Ja, Rtp ist unnötig und belastet die Quelle nur. Der resultierende Widerstand des Spannungsteilers ist R1||R2 also etwa 20k. Das ist eine der wichtigsten Eigenschaften eines Spannungsteilers. Du kannst also ein C dimensionieren für R=20k. Was Du mit > 100k und belastung etc. meinst, weiss ich nicht. willst Du die 6M mit einrechnen? Dann musst Du halt R2 dementsprechend vergößern (oder R1 verkleinern), sollte aber unter der normalen R-Toleranz liegen. Auch hier wieder: R2||6M--> wirkliches R2.
Warum schaltest du den Kondensator nicht parallel zu R2, und nimmst R1 als Teil deines Tiefpasses?
Wühlhase schrieb: > Warum schaltest du den Kondensator nicht parallel zu R2, und nimmst R1 > als Teil deines Tiefpasses? Wenn schon so, dann ist R1||R2 Teil der Tiefpassberechnung. Wenn die Last am Sensor nicht kleiner als 100k sein darf, dann ist dies für höhere Frequenzen nicht mehr erfüllt. Dann sollte man R_tp verwenden. In der obigen Schaltung R1||R2+R_tp die Berechnungsgrundlage für den TP.
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Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte es so funktionieren. Gruß WIRO
WIRO schrieb: > Wenn ich mich nicht verrechnet habe, sollte es so funktionieren. Ja, passt für 100Hz Grenzfrequenz. Mehr als 100k Last am Sensor, weniger als 33k Quellimpedanz für den ADC-Eingang.
Stephan M. schrieb: > ich habe einen Sensor der eine Spanunung von 10V mit 1kHz ausgibt (der > Sensor soll einen Lastwiderstand von >100kΩ haben), diese Spannung soll > mit einem Spannungsteiler auf 3,3V runtergeregelt werden. Dann soll ein > Tiefpass mit der Grenzfrequenz von 100Hz kommen und danach ein ADC mit > einem Eingangswiderstand von 6MΩ. Welche Anforderungen werden an die Lösung gestellt? Soll sie billig sein, ist es eine Übungsaufgabe zur Impedanzberechnung, bezieht sich "Lastwiderstand" nur auf die DC-Komponente oder auf die 1kHz, wie häufig wird mit dem ADC abtasten, wie groß dürfen dabei die Fehler sein, welche Ladung benötigt der ADC beim Abtasten? Für eine praktisch bewertbare Lösung muss man da deutlich tiefer einsteigen.
Wolfgang schrieb: > Welche Anforderungen werden an die Lösung gestellt? Gute Frage. Ich würde noch zu bedenken geben daß ein Tiefpass 1. Ordnung lediglich mit 20dB/Dekade abfällt. Bei einer Dimensionierung auf 100Hz dämpft er die 1kHz PWM gerade mal mit 20dB. Also auf 1/10. Die "Gleichspannung" zappelt dann mit bis zu 330mV (abhängig vom Tastverhältnis). Das dürfte erheblich zu viel sein, wenn man nicht in Software nachfiltern will (aber dann hätte man die PWM auch gleich digital auswerten können). Man wird also entweder die Grenzfrequenz des Tiefpasses niedriger legen wollen oder einen Tiefpass höherer Ordung verwenden.
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HildeK schrieb: > Ja, passt für 100Hz Grenzfrequenz. Mehr als 100k Last am Sensor, weniger > als 33k Quellimpedanz für den ADC-Eingang. Inwiefern fließt die kapazität von C in den Lastwiderstand mit ein? kann man die bei der betrachtung weglassen oder sollte man die frequenzabhängige Impedanz dazurechnen?
Einfach mit LTspice simulieren Beitrag "Re: Frage zum Frequenzgang RC-Filter - Wo ist der Fehler?" Beitrag "Re: LTSPICE einfacher Parameter" Beitrag "Re: LTSpice: Arbeitspunkt mit bestimmter Bedingung herausfinden" Ltspice kann hier geladen werden https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html
Stephan M. schrieb: > Inwiefern fließt die kapazität von C in den Lastwiderstand mit ein? kann > man die bei der betrachtung weglassen oder sollte man die > frequenzabhängige Impedanz dazurechnen? Klar, als Last sieht die Quelle auch die Impedanz des Kondensators, bei hohen Frequenzen also mindestens 100k und bei DC 149k (ohne Berücksichtigung des ADC-Inputs). Die 33k Quellimpedanz des Teilers berechnet sich aus der Parallelschaltung der 100k und 49k; das gibt ohne C zunächst mal ≈32.9k - daher schon ohmisch weniger als 33k. Der Kondensator reduziert das nochmals, je nach Frequenz. Ich habe bei meinen Aussagen also nur die worst-case-Grenzen betrachtet und mit den Worten 'mehr' und 'weniger' angedeutet, dass der Kondensator auch noch wirkt.
Ebenso geht die Quellimpedanz des Sensors in die Berechnung ein. Für die Praxis sind die Quellimpedanz des Sensors sowie der Eingangswiderstand des ADC allerdings vernachlässigbar, wenn deren Werte zu denen der hinzugefügten Filterkomponenten großen "Abstand" haben. Gruß WIRO
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Würde das auch funktionieren mit einer Grenzfrequenz von ca 10Hz und das 3.3V am ADC abfallen oder beeinflusst die Impedanz des kondensators bei hohen Frequenten den spannungsteiler zu stark und deshalb wäre es sinnvoller 100k/49,9k/470nF(für Grenzfrequenz 10Hz) zu wählen?
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Die stärkere Beeinflussung des Spannungsteilers durch ein größeres C ist ja gerade gewünscht, wenn man eine geringere Grenzfrequenz möchte! Damit die gleichen Lastbedingungen und das Spannungsteilerverhältnis für f=0 trotz Änderung der Grenzfrequenz erhalten bleiben, sollte nur das C geändert werden, bei fg=10 Hz also verzehnfacht. Auf mein Bild bezogen: 100 kOhm, 49 kOhm, 480 nF (Ich habe im Beispiel keine Rücksicht auf Werte der E-Reihen genommen.)Nachkommastellen habe ich weggelassen, weil es für die Praxis bedeutungslos ist, ob bei diesem TP die Grenzfrequenz ein Prozent höher oder tiefer liegt. Gruß WIRO
Stephan M. schrieb: > Würde das auch funktionieren mit einer Grenzfrequenz von ca 10Hz und das > 3.3V am ADC abfallen oder beeinflusst die Impedanz des kondensators bei > hohen Frequenten den spannungsteiler zu stark und deshalb wäre es > sinnvoller 100k/49,9k/470nF(für Grenzfrequenz 10Hz) zu wählen? Du hast ganz oben geschrieben: Stephan M. schrieb: > (der Sensor soll einen Lastwiderstand von >100kΩ haben) also muss der 68k-Widerstand eben mindestens 100k haben, dann ist das für alle Frequenzen erfüllt, die der Sensor liefert. Also: Ja, 100k/50k/470nF wären richtig. Irgendwie ist mir noch immer unklar, was für ein Signal dieser Sensor liefert und warum du an der Stelle einen TP benötigst. Möglicherweise habe ich aber etwas überlesen ... Vielleicht hast du mal einen Link auf dessen Datenblatt?
HildeK schrieb: > Irgendwie ist mir noch immer unklar, was für ein Signal dieser Sensor > liefert und warum du an der Stelle einen TP benötigst. Nun. Der Sensor gibt den Meßwert offensichtlich als Tastverhältnis aus. Und da denkt er sich, es wäre am einfachsten, die PWM in einen Analogwert umzuwandeln und mit dem ADC zu messen. Das mit den 100K Lastimpedanz zweifle ich an, aber wenns schee macht...
Ganz am Anfang R1 und R2 mit der 10V-Spannungsquelle zu einer (neuen) Ersatzspannungsquelle zusammenzufassen, hätte das Problem u.U. übersichtlicher gemacht ...
Stephan M. schrieb: > Inwiefern fließt die kapazität von C in den Lastwiderstand mit ein? Das ist einfach: Es gibt DC, es gibt AC. Beide Fälle betrachtest Du separat. Für die Betrachtung bei DC, fliegen alle Kondensatoren raus (Widerstand unendlich), und alle Induktivitäten werden durch Kurzschluss ersetzt. Für AC genau umgekehrt: Alle Induktivitäten fliegen raus, Kondensatoren sind Kurzschlüsse. Die Realität bei einer bestimmten Frequenz (und Wellenform) ist irgendwo dazwischen. Sind alle Deine Anforderungen jeweils bei den Extremen DC und AC erfüllt, trifft das auch für alle Frequenzen und Wellenformen zu. Wenn nicht, musst Du eben genauer hinsehen.
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