Schermare un segnale analogico

il cavo schermato potresti prenderlo a 2 poli + calza; nei 2 poli ci fai passare il tuo segnale e la calza la colleghi alla massa di uno dei due dispositivi (non a tutti e due)

se il problema persiste potresti provare

1) ad amplificare il segnale in uscita dal sensore in modo da aumentare il rapporto S/N 2) a lavorare con una linea bilanciata 3) provare a filtrare i 400khz.. poi valuta te quali e quante di queste soluzioni apportare.. secondo me un pò di preamplificazione, un cavo schermato e magari un filtrino RC in ricezione migliorerebbero enormemente il segnale ricevuto a fronte di una minima variazione progettuale.. se poi la tratta è lunga magari ti toccherà sbilanciare il segnale.. ma alla fine lo fai benissimo con 2 operazionali!

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Davide C.
www.ingegnerando.it



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In che senso uno dei due dispositivi?

Spiego meglio il problema, che è molto più semplice e non ha bisogno di queste soluzioni complicate (a parte la terza, che può essere interessante...) Il sensore è in SOT23, grande un chicchino di riso, 3 pin. Gli devo portare 5v di alimentazione, la massa e lui mi restituisce una tensione in uscita che devo misurare. Non posso aggiungere nessun altro componente da questo lato del cavo. Dall'altra parte c'è un 7805 che lo alimenta (batteria 9v) e una scheda di acquisizione che legge il segnale. Il campionamento è a frequenza molto più bassa del rumore (100sps, rumore a 400KHz) per cui immagino che sarebbe auspicabile un filtro in ingresso. Come posso realizzarlo? Non mi risparmia la schermatura, vero? Filtreresti anche l'alimentazione?

Olivier

"Olivier" ha scritto nel messaggio news:VLp9h.54494$ snipped-for-privacy@twister1.libero.it...

bah ..., per caso google mi ha sputato un pdf di uno dei miei vecchi assistenti (nel senso che io ero lo studente e lui l'assistente) ... :-)

Nel tuo caso:

1) filtra l'alimentazione addosso al sensore (cond. in parallelo da 1uF) e sul PCB (altro cond. in parallelo da 1uF) 2) evita di chiudere il sensore su un ingresso ad alta impedenza lato ADC, e filtra. Ovvero (valori indicativi): [FIDOCAD ] RV 20 25 30 60 MC 25 60 0 0 040 LI 25 25 25 20 MC 150 20 3 0 010 MC 140 50 1 0 170 MC 115 40 0 0 080 MC 105 50 1 0 080 LI 105 50 105 40 LI 105 40 115 40 LI 125 40 130 40 LI 130 40 140 40 LI 140 40 140 50 MC 140 60 0 0 040 MC 105 60 0 0 040 TY 115 30 5 3 0 0 0 * 1k TY 125 50 5 3 0 0 0 * 1uF LI 140 40 150 40 TY 155 40 5 3 0 0 0 * ADC SA 105 40 LI 25 20 150 20 LI 105 40 30 40 SA 140 40 SA 75 95 TY 90 50 5 3 0 0 0 * 10k LI 45 15 80 15 EV 40 15 50 60 EV 75 15 85 60 MC 45 60 0 0 040 MC 80 60 0 0 040 LI 45 60 80 60

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simone.bern
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Questo non lo posso fare. Il sensore è saldato sul cavo e non posso aggiungere nient'altro. Inoltre un condensatore elettrolitico in qul punto subirebbe stress termici eccessivi.

Chiarissimo! però non capisco il ruolo della resistenza da 1K. Non crea un partitore resistivo con la resistenza da 10K falsando la misura? Cosa succede se non la metto?

Grazie 1000 per i consigli e ancora di più per la dispensina (bellissima, la leggerò bene nei prossimi giorni).

Olivier

"Olivier" ha scritto nel messaggio news:WfE9h.55140$ snipped-for-privacy@twister1.libero.it...

ehm... chi ha detto elettrolitico ? su un SOT23 io metterei un smd ceramico...

Non mi pare proprio. Se vedi il sensore come due generatori di tensione in serie (segnale + disturbo), non passa corrente continua su quella resistenza ( a meno di quella che entra nell'ADC, che è trascurabile) , mentre la componente alternata vede un carico capacitivo verso massa. Quindi quella resistenza non c'è, per il segnale di misura.

Non filtri. Se poi vuoi dire che la metti in corto, allora devi verificare nel datasheet se il sensore può essere collegato direttamente ad un carico capacitivo.

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simone.bern
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Già, hai ragione, ho interpretato male la cosa. Ora è molto più chiaro, tranne la resistenza da 10K che non mi spiego. Se non la metto il filtro funziona lo stesso, no?

Per quanto riguarda l'alimentazione purtroppo non sono in grado ne di procurarmi ne di saldare una capacità sul sensore (che è saldato direttamente sul cavo). Metto un condensatore in parallelo all'uscita del regolatore di tensione che alimenta i sensori? Sempre meglio di niente o è meglio niente? =)

Grazie Simone, molto di quel poco che so di elettronica l'ho imparato da te!

Olivier

"Olivier" ha scritto nel messaggio news:3LF9h.55422$ snipped-for-privacy@twister2.libero.it...

Si. Il circuito che ti ho proposto non è rigoroso, ma segue le seguenti idee generali:

1) Nel tuo caso, un ingresso ad ala impedenza è male, sia per la componente continua che per quelle in frequenza. Qualunque corrente I indotta da disturbi EMI sul segnale del tuo sensore produce ai capi della resistenza R su cui è chiuso una ensione IxR. Se R è dell'ordine delle centinaia di kohm avrai una certa tensione, se è dell'ordine di 10k, avrai una tensione molto minore. Ecco perchè suggerisco una resistenza di "terminazione" per il tuo segnale da montare sul PCB della scheda di acquisizione. Per le componenti alternate il carico di termiazione è il filtro RC. 2) cosa succede alle correnti continue sul tuo cavo schemato: vedi schemetto allegato. Supponi di trascurare la corrente che scorre sul conduttore di massa. Hai una corrente di alimentazione Icc1 e una corrente sul cavo del segnale di rutorno Icc2 pressochè identiche. Se racchiudi i due conduttori in un cavo schermato hai praticamente una linea bilanciata bifiliare schermata. Molto buono ! Tutto questo sotto l'ipotesi di prima che è tanto più valida quanto maggiore è Icc2 rispetto alla corrente di alimentazione del sensore. Questa corrente non la conosco ma posso immaginare che man mano che abbassi la resistenza di "terminazione" diventi sempre più trascurabile rispetto a Icc1 e Icc2. in ongi caso, anche se 'sta non fosse vera al 100%, guadagni sempre qualcosa. Il rischio è eccedere i limiti di corrente di uscita del sesore, verifica sul datasheet.

Ciao

--
simone.bern
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[FIDOCAD ]
LI 25 25 25 20
MC 180 20 3 0 010
MC 170 50 1 0 170
MC 145 40 0 0 080
MC 135 50 1 0 080
LI 135 50 135 40
LI 135 40 145 40
LI 155 40 160 40
LI 160 40 170 40
LI 170 40 170 50
TY 145 30 5 3 0 0 0 * 1k
TY 155 50 5 3 0 0 0 * 1uF
LI 170 40 180 40
TY 185 40 5 3 0 0 0 * ADC
SA 135 40
SA 170 40
LI 135 40 30 40
LI 25 20 180 20
MC 45 70 0 0 040
EV 40 5 50 70
MC 120 70 0 0 040
EV 115 5 125 70
LI 65 15 100 15
LI 65 15 70 10
LI 65 15 70 20
LI 100 35 65 35
LI 100 35 95 40
LI 100 35 95 30
LI 45 5 120 5
LI 45 70 120 70
TY 90 10 5 3 0 0 0 * Icc1
TY 65 30 5 3 0 0 0 * Icc2
TY 140 55 5 3 0 0 0 * 10k
MC 135 70 0 0 040
MC 170 70 0 0 040
LI 135 60 135 70
LI 170 60 170 70
MC 25 70 0 0 040
RV 20 25 30 70

"simone.bern" ha scritto nel messaggio news:ek9m0e$oj9$ snipped-for-privacy@aioe.server.aioe.org...

alta impedenza...

Ho capito bene. Fino ad ora mi immaginavo il disturbo come una TENSIONE alternata a valor medio 0 aggiunta al segnale, invece se capisco bene è una CORRENTE!

Questo discorso credo non si possa fare, perchè il segnale in uscita ha una corrente massima molto limitata (100uA, che limiterebbe la resistenza verso gnd a 15K) e la corrente di alimantazione ritorna verso massa (la schermatura). Però questo discorso mi fa pensare che utilizzando un sensore termico resistivo (ptc/ntc) avrei una linea bilanciata, giusto? Secondo te è più indicato un sensore di questo tipo per ambienti rumorosi?

Questo mi semplificherebbe la vita per un altro motivo: sono 3 giorni che divento matto a trovare un cavo schermato bipolare con una sezione esterna sotto i 3mm. Invece con un termistore basterebbe un cavo semplice (segnale + schermatura), giusto?

Olivier

Il giorno Sat, 25 Nov 2006 16:29:26 GMT, "Olivier" ha scritto:

Si, per il discorso dell' impedenza, una PT100 ha 100 ohm, una PTC tipica intorno ai 1000 ohm, però richiedono dei circuiti di linearizzazione a che un sensore non servono.

Si usano 2 filii + calza, alcune PT100 usano cavi a 3 fili per lunghe distanze, c'era un appnote che lo spiegava sul sito Microchip:

Comunque nel tuo caso probabilmente basta una buona filtratura prima del convertitore, al limite metti un operazionale con un low-pass Butterworth:

-- ciao Stefano

distanze,

Il problema della linearità non mi interessa più di tanto, ho un PC dietro alla misura che mi permette di fare tutti i conti che voglio, e ho la possibilità di tarare il sensore. L'unica cosa che non posso fare col PC è filtrare, per via della frequenza di campionamento troppo bassa rispetto al rumore.

Un operazionale eviterei volentieri di scomodarlo, anche perchè il mio fenomeno ha tempi caratteristici molto lunghi (qualche secondo) mentre il rumore è tutto ad altissima frequenza (400Khz, in realtà c'è anche un po di 50Hz di rete ma non mi danno fastidio). Non mi sembra una situazione difficile da filtrare! Ciò non toglie che io non ne sono capace... =)

Inoltre ho il problema della sezione del cavo, che dev'essere più piccola possibile. Cavi a 2 poli + schermo ne ho trovati solo da 3.5mm, cavi coassiali normali li trovo anche molto piccoli, il vantaggio starebbe tutto lì.

Una cosa del genere quindi non va?

[FIDOCAD] EV 40 35 60 110 EV 135 35 155 110 LI 50 35 145 35 LI 50 110 145 110 LI 145 75 210 75 LI 210 75 210 95 LI 40 75 15 75 LI 15 75 15 40 LI 50 35 35 35 LI 35 35 35 25 LI 15 40 15 25 RV 10 25 40 10 TY 20 15 5 3 0 0 0 * ntc LI 145 110 170 110 LI 170 110 170 120 MC 170 120 0 0 040 LI 200 95 220 95 LI 220 95 220 125 LI 220 125 200 125 LI 200 125 200 95 LI 210 75 235 75 TY 240 75 5 3 0 0 0 * adc TY 200 145 5 3 0 0 0 * generatore di corrente LI 210 125 210 135

Il giorno Sun, 26 Nov 2006 10:46:26 GMT, "Olivier" ha scritto:

Allora opterei per un sensore di temperatura in corrente, è molto immune ai disturbi intrinsecamente, e usa 2 fili:

ce ne sono altri sul sito AD.

-- ciao Stefano

Mi sono nuovamente collegato perche' "Olivier" mi ha chiamato in causa...

Secondo me, dato che

• la temperatura e' un segnale "lento"

• la corrente del sensore e' senza dubbio bassa,

• l' impedenza dell' acquisizione probabilmente alta (qualche 100inaio di k)

proverei a fare...

Sensore - 100ohm- - filo lungo a piacere - 100ohm- acquisizione | | 10nF [x7r] 1uF [x7r]

--massa sensore--| masse richiuse altrove? |-- massa acquisiz.

Si suppone che le due masse siano separate, ma connesse in qualche modo da qualche parte sul circuito, (con qualche impedenza nel mezzo, comunque)

A questo modo non carichi il sensore in modo puramente capacitivo (potrebbe non gradirlo.... guarda il datasheet...) aumenti l' impedenza che si presenta ad un eventuale corrente di rumore, riduci i giri di common mode in quanto ogni condensatore richiude verso la sua massa.

buona fortuna

--
Ciao da 
  _ ! _
 `^ _ ^'
Belldandy
(EMAIL  :  Belldandy*levami*@supereva.it)
(FIDO   :  2:334/403.150                )
(http://www.ltisystems.dyndns.org/files/)
( ------- Presidente del GERAK -------  )

Non ho capito molto bene, comunque non posso ASSOLUTAMENTE mettere altri componenti nell'estremità "sensore" dal cavo. Tutto quello che faccio lo faccio sul lato scheda di acquisizione.

Grazie! =)

Olivier

Molto interessante, domani ordino qualche sample per provarli! Sul sito dicono che basta un twisted pair anche per lunghe distanze, ma immegino che una schermatura non gli faccia male, vero?

Olivier

Il giorno Mon, 27 Nov 2006 00:22:43 GMT, "Olivier" ha scritto:

Io proverei senza, così il filo può essere molto sottile, poi ti basta un semplice filtro RC prima del convertitore (dopo la resistenza di caduta) per togliere ogni residuo di rumore.

-- ciao Stefano

Ho ordinato i samples. Sono anche meglio dei tc1047 che usavo prima. Il package è un po più grosso ma sono calibrati uno a uno e quindi molto più precisi! Se ho capito bene gli insegnamenti di simone, il filtro si applica così, vero?

Olivier

[FIDOCAD] EV 40 35 60 110 EV 135 35 155 110 LI 50 35 145 35 LI 50 110 145 110 LI 40 75 15 75 LI 15 75 15 40 LI 50 35 35 35 LI 35 35 35 25 LI 15 40 15 25 RV 10 25 40 10 LI 145 110 170 110 LI 170 110 170 120 TY 230 15 5 3 0 0 0 * adc LI 145 75 180 75 MC 180 75 0 0 080 LI 190 75 220 75 MC 220 75 3 0 040 TY 180 85 5 3 0 0 0 * Resistenza per "trasformare" il segnale in corrente in segnale in tensione LI 175 75 175 15 LI 175 15 185 15 MC 185 15 0 0 080 MC 205 10 3 0 170 LI 195 15 230 15 LI 205 10 205 15 MC 205 0 2 0 040 TY 185 5 5 3 0 0 0 * 1K TY 200 25 5 3 0 0 0 * filtro RC TY 165 130 5 3 0 0 0 * 5v TY 20 15 5 3 0 0 0 * AD590

Il giorno Mon, 27 Nov 2006 09:32:00 GMT, "Olivier" ha scritto:

Si, e deve essere il più vicino possibile all'ingresso del convertitore.

Per i segnali in corrente metterei un twisted arrotolato e al limite (ma se ne petrebbe fare anche a meno) la calza collegata a terra, non metterei un cavo coassiale con la calza a massa.

-- ciao Stefano

Ottimo, vuol dire che sto imparando qualcosa! =)

Quindi UTP o STP, giusto? Ovvero non deve passare corrente per la schermatura. Grazie 1000, appena arrivano i samples provo, magari prima faccio qualche test con un NTC.

Olivier