Große Spannungsspitzen in der analogen Messung

' schrieb:Sehe gerade, das Allerwichtigste, auf was zu achten ist, wurde bisher noch gar nicht erwähnt.
(Ich gehe davon aus, das der Kraftsensor nicht isoliert ist, sondern irgendwo mit Masse verbunden ist. Wenn nicht, um so besser, aber dann gilt Untenstehendes nicht 1:1)

Das Wichtigste ist also:
1) Differentiellen Eingang verwenden.
2.) Der (+)-Input wird normal mit dem Sensorausgang verbunden.
3.) Der (-)-Input wird über eine extra Leitung mit einem Massepunkt unmittelbar am Sensor verbunden. Das Optimum wäre ein geschirmtes Doppeladerkabel für die beiden Leitungen.
Wenn Du das beachtest, dann kann das Signal nicht mehr durch Ausgleichsströme zwischen verschiedenen Massepunkten verfälscht werden, ja, es ist sogar ziemlich egal, wie die Massen ansonsten miteinander verbunden sind (aber verbunden sollten sie schon sein, und das Allerübelste sollte man vermeiden: Die Versorgungsspannung für PC und Untersuchungsobjekt aus voneinander weit entfernten Schukosteckdosen beziehen).

Erm Lucki,

Dein Tipp mit dem Differentiellen Eingängen ist schon gut, allerdings sollte man dann auch einen passenden Sensor haben und richtig beschalten!

Differentielle Eingänge haben eigentlich 3 Anschlüsse:
1) Nichtinvertiertes (Postives) Signal,
2) Invertiertes (Negatives) Signal
und
3.) Masse

Man betrachete das Schema des Instrumentenverstärkers:


(Das Bild is von http://de.wikipedia.org/wiki/Instrumenti...verstärker ausgeliehen)

Der Vorteil dieser Art der Verschaltung ist das Störungen, welche auf beide Eingänge(nicht-invert./invert.) wirken durch die Differenzbildung herausfallen. -> Bessere Unterdrückung der Gleichtaktstörungen.

Ansonsten sollte der Ursprungsposter vielleicht mal ein paar Oszi-Bilder mit/ohne Störungen zeigen.
Eventuell ist es dann, wie schon erwähnt, auch möglich die Störungen per RLC-Kombinationen vor der Messkarte zu filtern. Oder man müsste mal überlegen ob eventuell nicht auch mit Z-Dioden und/oder ner Clamping-Schaltung die Spannungsspitzen zu eleminieren sind.

Gruß, Rob

PS: Es ist zwar schön wenn man Störungen in Software beseitigen kann, leider geht das nicht immer und dann muss man halt auch mal in den sauren Apfel beissen und sich mit der analogen Welt befassen ;-)

' schrieb:Dein Tipp mit dem Differentiellen Eingängen ist schon gut, allerdings sollte man dann auch einen passenden Sensor haben und richtig beschalten!

Da muß ich Dir eher widersprechen. Wenn man in der komfortablem Situatuion ist, mit einem differentiellem Eingang messen zu können, dann hat man schon so gut wie gewonnen und brauche keinen speziell passenden Sensor mehr.
Nur wenn man keinen differentiellen Messeingang hat, dann ist guter Rat teuer. Dann ist die einzige wahre Lösung ein vom Ground isolierter Sensor. Die sind aber eher selten, vor allem dann, wenn es sich um Sensoren mit eigener Spannungsversorgung handelt. Man kann mit ausgeklügelter Erdungstechnik die Störungen mildern, und wenn die Signale groß sind spielen die Störungen auch kein Rolle. Das Problem wird aber damit nicht prinzipiell gelöst. Leider halbiert sich ja die Anzahl der auf der Messkarte verfügbaren Kanäle bei differenzieller Beschaltung. Wenn man alle Kanäle braucht, dann bleibt nichts übrig als einen Intrumentenverstärker so wie Du ihn abgebildet hat vor jeden Kanal zu schalten.
Die Beschaltungsart, die ich meinte ist im Bild unten rechts abgebildet:
   
Die darüber befindliche "verbotene" Konfiguration wird leider zu oft verwendet, und wird auch hier die Ursache für die Störungen sein.
Das Bild ist aber schlecht. Es wird nicht die Schirmung mit gezeigt. Vor allem aber sollten die beiden unterschiedlichen Grounds durch eine niederohmige Störspannungsquelle (z.B. 100mV) miteinender verbunden sein, um die Wirkungsweise der Störunterdrückung (oder Nichtunterdrückung) verstehen zu können. Das Bild ist stammt aus dem NI-Tutorial zu diesem Thema.
Ein empfehlenswertes, allerdings uraltes Buch zum Thema gibt es Hier (Antiquarisch für 1€ ) Die dort niedergelegten Erkenntnisse waren damals bahnbrechend für die Entwicklung der ersten vielstelligen Digitalvoltmeter mit µV-Auflösung. Vorher hatte man es immer nur mit dicken Erdverbindungen usw. versucht, statt richtig nachzudenken und der Sache mit wissenschaftlicher Analyse auf den Grund zu gehen.

' schrieb:Da muß ich Dir eher widersprechen. Wenn man in der komfortablem Situatuion ist, mit einem differentiellem Eingang messen zu können, dann hat man schon so gut wie gewonnen und brauche keinen speziell passenden Sensor mehr.

Nun, zwar ist ein differentieller Eingang immer vorzuziehen aber ohne elektrotechnische Kenntnisse kann auch das in die Hosen gehen. Wenn Du dann beispielsweise eine ungeerdete Spannungsquelle hast (isolierter Thermocouple oder einfach ein hochwertiger galvanisch isolierter Ausgang, dann ist gerade die differentiele Anschaltung nicht empfehlenswert, da sich das ganze System statisch aufladen kann und damit die Eingangsstufe des Verstärkers total übersteuern kann. Abhilfe ist natürlich möglich indem man, in bevorzugter Reihenfolge:

1) Returnpaths für die Biasströme zur Verfügung stellt, wie im ersten Bild der ersten Reihe gezeigt
2) die Spannungsquelle dann eben doch erdet
3) oder zumindest einen der Differentialeingänge mit Masse verbindet.

Aber ohne grundlegende eletrotechnische Kenntnisse ist das Anschliessen von Sensoren immer ein Roulettespiel das manchmal gut geht und manchmal eben nicht. Und selbst mit diesen Kenntnissen ist es manchmal eben Ausprobieren. Es sollte aber deutlich sein dass ein differentieller Eingang immer mit einem Sensor verbunden werden kann (zwingende galvanische Trennung zwecks Personensicherheit einmal ausgeschlossen), während das für einen nicht-differentiellen sehr oft nicht wirklich möglich ist ohne hohe Störungen oder extra Hardware die das Signal galvanisch entkoppelt.

Rolf Kalbermatter