Terminierung eines Signals < Signaltheorie < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
Hallo.
Ich habe hier eine Messkette mit folgenden Komponenten aufgebaut:
Piezo Sensor mit Ladungsausgang --> Messverstärker M68R1 (Firma Metra Mess-und Frequenztechnik Radebeul) --> Messkarte Mi.31xx --> Software "SBench 5"
Mein Problem ist nun folgendes:
Führe ich meine Messung durch (Kraftmessung) werden die Signale selbst bei kleinster Verstärkung oben abgeschnitten. In dem Programm SBench kann ich für die Messkarte einen Widerstandswert einstellen. Bei den abgeschnittenen Werten habe ich mit 50Ohm gemessen. Setze ich diesen Widerstandswert auf 1 MOhm werden die Signale nicht mehr abgeschnitten, allerdings sind die Werte jetzt scheinbar doppelt so groß wie vorher.
Der Support von SBench meinte, mein Sensor wäre anscheinend für 50Ohm terminiert.
Meine Frage lautet nun: Was genau bedeutet Terminierung? Ich komme aus dem Maschinenbau und bin in der Messtechnik nicht sehr gut bewandert. Und kann das sein, dass die Signale wirklich genau den doppelten Wert bei 1MOhm besitzen oder ist das nur Zufall?
Grüße,
Mampfgnom
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 18:53 Fr 14.01.2011 | | Autor: | Infinit |
Hallo mampfgrom,
eine genaue Erklärung der von Dir beobachteten Phänomene kann ich nicht geben, da ich nicht weiss, wie sich die einzelnen Komponenten Deiner Messstrecke verhalten, immerhin hast Du ja Sensor, Verstärker, Messkarte und SW-Programm hintereinandergeschaltet und siehst jetzt einen Kurvenverlauf auf Deinem PC-Schirm.
Diese vier Komponenten übergeben ja bzw. bekommen an ihren Schnittstellen die Signale der anderen Komponenten und hier spielt der Begriff der Terminierung mit rein. Die Signale sollten möglichst unverfälscht übergegeben werden, gerade bei hochfrequenten Signalen bedeutet dies eine Anpassung der Ausgangsstufe einer Schaltung an die Eingangsstufe der darauffolgenden Schaltung. Auch wenn Dein Sensor einen Ladungsausgang besitzt, Du übergibt mit einiger Sicherheit keine Ladungen, sondern den Spannungsabfall an einem dafür entsprechend ausgelegten Widerstand. Ist der darauffolgende Verstärker nicht für diesen Spannungsbereich ausgelegt, so übersteuert er oder er dämpft das Signal. Entsprechendes passiert bei der Übertragung des Signals in die Messkarte und bei der für die Anzeige auf dem PC nötigen Digitalisierung. Um Fehlanpassungen zu vermeiden, gibt man am Ausgang solcher Schaltungen denjenigen Widerstand an, den die darauffolgenden Elemente,die man zusammenfassen kann, haben sollte, damit eben keine Verzerrungen (nichts anderes sind die abgeschnittenen Werte) auftreten. Gehe mal Glied für Glied der Messkette durch und schaue nach, ob diese Anpassung stimmt. Dein Sensor scheint ja wohl für 50 Ohm Terminierung wie man das nennt ausgelegt zu sein, und wenn Du dessen Signal auf einen hierfür nicht passenden Eingang des darauffolgenden Messverstärkers gibst, dann passiert genau das, was Du geschildert hast.
Wenn am Messverstärker bereits die OVL-Lampe aufleuchtet (Overload), ist der Eingang bereits übersteuert, ist dies nicht der Fall und die siehst trotzdem abgeschnittene Werte, so solltest Du die Verstärkung (Gain) mal zurückdrehen.
Das sind so ein paar Tipps aus der Ferne, ich hoffe, sie helfen.
Viele Grüße,
Infinit
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 10:06 Mo 17.01.2011 | | Autor: | mampfgnom |
Hallo und danke schon mal für deine Antwort.
Also es ist tatsächlich so, dass der Sensor eine Ladung abgibt und diese in den Messverstärker eingespeist wird. Dieser wandelt die Ladung in eine Spannung um.
Der Verstärker ist für einen Spannungsbereich von [mm] \pm [/mm] 10V ausgelegt. Mögliche Verstärkungen sind 0.1; 1; 10; 100; 1000 mV/pC.
Der Sensor besitzt eine Empfindlichkeit von 3.8 pC/N. Die maximale Kraft wird bei ca. 1.5kN liegen, also gibt der Sensor maximal eine Ladung von 5700pC ab. Beim kleinsten Gain des Verstärkers (0.1 mV/pC) gibt dieser also eine Spannung von 570 mV ab, was deutlich unter 10V liegt. Ich bin also schon in der kleinsten Verstärkung und habe immer noch ein abgeschnittenes Signal, obwohl das rechnerisch nicht passieren dürfte, oder habe ich hier einen Denkfehler?
Ich wundere mich immer noch, warum das Signal mit dem Widerstandswert 1MOhm in dem Programm nicht mehr abgeschnitten wird.
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| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 14:46 Do 10.02.2011 | | Autor: | mampfgnom |
Falls mal jemand ein ähnliches Problem haben sollte, hier die Lösung.
Der Sensor hat anscheinen einen Widerstand von ungefähr 50Ohm. Nun muss man sich die Messkette als Reihenschaltung vorstellen, in der es 2 Widerstände und eine Spannung gibt. Die Spannung ist das Signal des Sensors und die Widerstände sind Sensor und Messkarte. Stelle ich die Messkarte auf 50Ohm, verteilt sich die Spannung gleichmäßig nach der Spannungs-Teiler-Regel auf Messkarte und Sensor. Ich habe also 50% des Messsignals an der Messkarte anliegen. Erhöhe ich jetzt den Widerstand der Messkarte auf 1MOhm liegen ca. 99% des Messsignals an der Messkarte an. Zu den 50% kommen noch mal ca. 50% hinzu, was die Verdopplung des Signals erklärt. Ist eigentlich ganz simpel, wenn es einem erst mal vernünftig erklärt wird.
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