Схема датчика на ОУ.

@fodym · Регистрация: 15.11.2011

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

Есть нагрудный ремень пульсометра, передающий цифровой сигнал, модулированный частотой 5.3 кГц.
Сигнал я принял на LC-контур, а вот как дальше его детектировать и усилить для обработки микроконтроллером - тяму не хватает.
В наличии есть ОУ AZ324P-E1, питающийся от одного источника. На его входы нельзя подавать отрицательное значение больше -0.3В.
Сигнал с контура от 3 мВ до 2В, в зависимости от расстояния до передатчика. Осциллограф помех на 10мВ/дел не показывает, когда сигнала нет.
Помогите хотя бы структурой схемы, т.е., какие каскады собирать. Multisym уже измучал весь экспериментами, но результата достигнуть не могу.
Сигнал (смоделирован на компьютере) тут: http://odinsoft.net/Uptood/joined.wav

@dsodir · 18.11.2011, 12:07

Пропустить через ФНЧ чтобы отрезать высокую частоту и усилить раз этак в 1000. В результате при 3мВ на входе, на выходе у нас будет 3В а при 2В на входе, выходной сигнал упрется в потолок и превратится в меиндр, но пульс считать это не помешает.

@fodym · 18.11.2011, 12:16

Т.е., первый каскад - детектирование неусиленного сигнала с помощью ФНЧ на ОУ?
Как быть с условием, что нельзя превышать -0,3В? Мне видится два варианта - диод Шоттки с падением 0,3В, включенный параллельно контуру анодом на землю (но у меня его нет в наличии и надо будет искать) и усиление с виртуальной землей на делителе (только что потом дальше делать с этим сигналом?).
И о какой высокой частоте речь? 5,3 кГц? Так если я ее обрежу, я получу на выходе 0. Я могу его затем, конечно, усилить в 1000 раз, но смысл? :-) Или я что-то не так понял?

@BykTiho · 18.11.2011, 13:50

Фильтр как в обычном детекторном приемнике, настроенный на 5,3 кГц. Он уберет из входного сигнала несущую, оставив только полезный сигнал. Этот сигнал подать на вход ОУ.
Кстати, а где это было сказано, что по условию нельзя превышать 0,3В? Где нельзя? Если на выходе - то можно делитель поставить.

@bivysi · 18.11.2011, 14:31

надо АРУ. И надо показать форму сигнала картинкой

@fodym · 19.11.2011, 05:43

Сообщение от BykTiho

Фильтр как в обычном детекторном приемнике, настроенный на 5,3 кГц. Он уберет из входного сигнала несущую, оставив только полезный сигнал. Этот сигнал подать на вход ОУ.

Какое должно быть напряжение минимальное, чтобы детектор заработал, если падение напряжения на диоде порядка 0,6 В? Порыл справочник, не нашел такого параметра, хоть он довольно часто используется.

Кстати, а где это было сказано, что по условию нельзя превышать 0,3В? Где нельзя? Если на выходе - то можно делитель поставить.

Немного не понял вопроса. Мной было сказано в начале темы. Написано в даташите и у Хоровица с Хиллом. На вход нельзя подавать больше -0,3 В (минус 0,3), ибо поведение ОУ может стать непредсказуемым.

Сообщение от BykTiho

надо АРУ. И надо показать форму сигнала картинкой

Зачем АРУ? Мне ведь форма сигнала до детектора не важна.
Картинку нарисовал.

@mzw · 19.11.2011, 10:38

А зачем тебе детектор? Что ты хочешь делать дальше с сигналом?

@fodym · 19.11.2011, 11:35

Сообщение от mzw

А зачем тебе детектор? Что ты хочешь делать дальше с сигналом?

На МК подам, расшифрую, получу значение пульса (может, и скорость, она есть в сигнале). Есть беговая дорожка. А дальше уже на что энтузиазма и фантазии хватит - заменить родной микроконтроллер своим, подключить к компьютеру, чтоб рисовать графики тренировок и помнить их, отображение на мониторе параметров тренировки, под которые места нет на родном индикаторе, возможно, управление с компа (но хотелось бы все на МК сделать) или составление программы тренировки на компе и загрузка в дорожку, пульсозависимые программы, которых сейчас нет, доработка неудобного родного интерфейса, возможно, распознавание ходьбы и бега по изменению тока в двигателе (отдельный датчик).

@mzw · 19.11.2011, 12:20

Тогда я бы сделал так:

http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/11/20/7e82b2.jpg
R2 - подбор чувствительности (чтобы срабатывал при минимальном сигнале (3 мв), но не срабатывал при помехах. Для этого R1 нужно выбрать в 1000 раз больше, чем R2.
R5 - порог срабатывания детектора (чтобы не влияли одиночные помехи). Возможно, при этом R4 = 0.
И не забудь блокировки по питанию (и, может быть, на движки потенциометров - я их не нарисовал).
И не парься по поводу входов ОУ. В крайнем случае, для защиты, поставь два параллельно соединенных диода. Вот так:

http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/11/20/b0380e.jpg

@IT_Exp · 19.11.2011, 12:29

защитные диоды можно шоттки,
а на ОУ2 я бы ещё добавил гистерезис (через ПОС на неинвертирующий вход), а то напряжение на с2 может быть быть не очень "гладким" (в смысле нарастать- спадать не очень быстро - это может иногда приводить к нечёткой работе компаратора)

@mzw · 19.11.2011, 12:35

Согласен

@fodym · 19.11.2011, 12:52

Спасибо.
Встречно-параллельно поставить диоды на входе у меня была мысль, останавливало предупреждение, что не больше -0,3 В на вход можно, а падение на диоде обычно 0,6В.
И еще я только сейчас обнаружил, что лопух полный. В даташите нарисован коэффициент усиления на нужной мне частоте. Я прочитал его, как 45 раз, а там 45dB, т.е. 178 раз.
Скажи, зачем нужен R3 и как выбирать его номинал?

@IT_Exp · 19.11.2011, 12:57

R3 -для разрядки c2 между импульсами, иначе он как зарядится от первого импульса - так и останется. Нужно подобрать его так, чтобы с2 надёжно разряжался между цифровыми импульсами и не разряжался между импульсами несущей 5.3кгц. Кстати, важно именно произведение R3*C2 (постоянная времени)

Да вот ещё что подумал - защитные диоды лучше отделить от контура резистором - иначе они начнут шунтировать контур при большом сигнале, частота контура может съехать или ещё чего

а может тупо сделать среднюю точку на резисторах и нижнюю часть контура подключать к ней, а не к земле? тогда и диоды не нужны

@mzw · 19.11.2011, 13:10

Ограничение 0,3 в устанавливается из-за того, что ОУ в этом случае выйдет из линейного режима (это особенность его входного каскада). Тебе это без разница - он включен по схеме компаратора. При 0,6 в он может захотеть выйти из строя из-за открывания паразитных диодов на входе - для защиты ставятся диоды на вход. Но у тебя мощность входного сигнала минимальна, так, что ничего не сгорит.
Кстати, как компараторы лучше использовать LM393 илиLM339.

to Jonny0007: шунтирование контура при U>0,6 в ни к чему плохому не приведет - сигнал огромный и помехи не пройдут.

@fodym · 19.11.2011, 13:54

Что-то не выходит каменная чаша. Сигнал в минус уходит. И на выходе постоянное напряжение.
Операционник у меня только такой в наличии. Единственный в DIP.
http://odinsoft.net/Uptood/mysimsor.ms11

@mzw · 19.11.2011, 13:57

Что это?
Если можно - словами.

А по схеме - R4 - лишний, Положительная обратная связь введена некорректно - она будет влиять на заряд конденсатора.
Сейчас нарисую - как надо сделать.

@fodym · 19.11.2011, 14:07

Не знаю, как правильно ответить на вопрос "Что это?". На вход подается сигнал 30мВ (красная линия, 20мВ/дел).
То, что после диода - зеленая линия (100мВ/дел), почему-то в минусе. Была и в плюсе, на результат это не повлияло.
Синяя линяя, то, что на выходе, -0,5В. Причем что с R3, что без него - результат один.
R4 ввел как нагрузочный, думал, симулятор без него не хочет показывать правильно. Не помогло.

@IT_Exp · 19.11.2011, 14:15

R3 - от мегаома и выше, последовательно с неинвертирующим входом u1d - тоже резистор (оба резистора соединяются на входе u1d)
отрицательное напряжение - из-за двуполярного питания
а диод d1 может и совсем не нужен

а можно входы второго ОУ поменять местами подавать сигнал с с2 на инвертирующий вход - просто сигнал будет инверсный - а это может быть даже на руку - мега любит спадающий фронт на прерывании (если вы будете его использовать)

блин, пока писал mzw уже нарисовал

@mzw · 19.11.2011, 14:21

http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/11/20/f46d75.jpg
При этом импульсы на выходе будут проинвертированными (импульс - 0, отсутствие импульсов - 1).
Пороги компаратора примерно 1,43 В и 0,73 В

@mzw · 19.11.2011, 14:25

Что касается минуса - проверяй симуляцию. Ему взяться неоткуда - питание + и 0, после VD1 плюс.

Да, точно, из-за неправильно заданного питания.

@fodym 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.11.2011 Сообщений: 55
		1
	Схема датчика на ОУ. 18.11.2011, 11:55. Показов 17863. Ответов 46 Метки нет (Все метки) Есть нагрудный ремень пульсометра, передающий цифровой сигнал, модулированный частотой 5.3 кГц. Сигнал я принял на LC-контур, а вот как дальше его детектировать и усилить для обработки микроконтроллером - тяму не хватает. В наличии есть ОУ AZ324P-E1, питающийся от одного источника. На его входы нельзя подавать отрицательное значение больше -0.3В. Сигнал с контура от 3 мВ до 2В, в зависимости от расстояния до передатчика. Осциллограф помех на 10мВ/дел не показывает, когда сигнала нет. Помогите хотя бы структурой схемы, т.е., какие каскады собирать. Multisym уже измучал весь экспериментами, но результата достигнуть не могу. Сигнал (смоделирован на компьютере) тут: http://odinsoft.net/Uptood/joined.wav 0

@dsodir 0 / 0 / 0 Регистрация: 28.09.2010 Сообщений: 4,283
	18.11.2011, 12:07	2
	Пропустить через ФНЧ чтобы отрезать высокую частоту и усилить раз этак в 1000. В результате при 3мВ на входе, на выходе у нас будет 3В а при 2В на входе, выходной сигнал упрется в потолок и превратится в меиндр, но пульс считать это не помешает. 0

@fodym 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.11.2011 Сообщений: 55
	18.11.2011, 12:16	3
	Т.е., первый каскад - детектирование неусиленного сигнала с помощью ФНЧ на ОУ? Как быть с условием, что нельзя превышать -0,3В? Мне видится два варианта - диод Шоттки с падением 0,3В, включенный параллельно контуру анодом на землю (но у меня его нет в наличии и надо будет искать) и усиление с виртуальной землей на делителе (только что потом дальше делать с этим сигналом?). И о какой высокой частоте речь? 5,3 кГц? Так если я ее обрежу, я получу на выходе 0. Я могу его затем, конечно, усилить в 1000 раз, но смысл? :-) Или я что-то не так понял? 0

@BykTiho 0 / 0 / 0 Регистрация: 12.04.2010 Сообщений: 3,260
	18.11.2011, 13:50	4
	Фильтр как в обычном детекторном приемнике, настроенный на 5,3 кГц. Он уберет из входного сигнала несущую, оставив только полезный сигнал. Этот сигнал подать на вход ОУ. Кстати, а где это было сказано, что по условию нельзя превышать 0,3В? Где нельзя? Если на выходе - то можно делитель поставить. 0

@bivysi 0 / 0 / 0 Регистрация: 14.02.2010 Сообщений: 494
	18.11.2011, 14:31	5
	надо АРУ. И надо показать форму сигнала картинкой 0

@fodym 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.11.2011 Сообщений: 55
	19.11.2011, 05:43	6
	Сообщение от BykTiho Фильтр как в обычном детекторном приемнике, настроенный на 5,3 кГц. Он уберет из входного сигнала несущую, оставив только полезный сигнал. Этот сигнал подать на вход ОУ. Какое должно быть напряжение минимальное, чтобы детектор заработал, если падение напряжения на диоде порядка 0,6 В? Порыл справочник, не нашел такого параметра, хоть он довольно часто используется. Кстати, а где это было сказано, что по условию нельзя превышать 0,3В? Где нельзя? Если на выходе - то можно делитель поставить. Немного не понял вопроса. Мной было сказано в начале темы. Написано в даташите и у Хоровица с Хиллом. На вход нельзя подавать больше -0,3 В (минус 0,3), ибо поведение ОУ может стать непредсказуемым. Сообщение от BykTiho надо АРУ. И надо показать форму сигнала картинкой Зачем АРУ? Мне ведь форма сигнала до детектора не важна. Картинку нарисовал. 0

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	19.11.2011, 10:38	7
	А зачем тебе детектор? Что ты хочешь делать дальше с сигналом? 0

@fodym 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.11.2011 Сообщений: 55
	19.11.2011, 11:35	8
	Сообщение от mzw А зачем тебе детектор? Что ты хочешь делать дальше с сигналом? На МК подам, расшифрую, получу значение пульса (может, и скорость, она есть в сигнале). Есть беговая дорожка. А дальше уже на что энтузиазма и фантазии хватит - заменить родной микроконтроллер своим, подключить к компьютеру, чтоб рисовать графики тренировок и помнить их, отображение на мониторе параметров тренировки, под которые места нет на родном индикаторе, возможно, управление с компа (но хотелось бы все на МК сделать) или составление программы тренировки на компе и загрузка в дорожку, пульсозависимые программы, которых сейчас нет, доработка неудобного родного интерфейса, возможно, распознавание ходьбы и бега по изменению тока в двигателе (отдельный датчик). 0

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	19.11.2011, 12:20	9
	Тогда я бы сделал так: http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/11/20/7e82b2.jpg R2 - подбор чувствительности (чтобы срабатывал при минимальном сигнале (3 мв), но не срабатывал при помехах. Для этого R1 нужно выбрать в 1000 раз больше, чем R2. R5 - порог срабатывания детектора (чтобы не влияли одиночные помехи). Возможно, при этом R4 = 0. И не забудь блокировки по питанию (и, может быть, на движки потенциометров - я их не нарисовал). И не парься по поводу входов ОУ. В крайнем случае, для защиты, поставь два параллельно соединенных диода. Вот так: http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/11/20/b0380e.jpg 0

@IT_Exp MCSD: APP BUILDER 8794 / 1073 / 104 Регистрация: 17.06.2006 Сообщений: 12,602
	19.11.2011, 12:29	10
	защитные диоды можно шоттки, а на ОУ2 я бы ещё добавил гистерезис (через ПОС на неинвертирующий вход), а то напряжение на с2 может быть быть не очень "гладким" (в смысле нарастать- спадать не очень быстро - это может иногда приводить к нечёткой работе компаратора) 0

	19.11.2011, 14:25

Опции темы

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	19.11.2011, 12:35	11
	Согласен 0

@fodym 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.11.2011 Сообщений: 55
	19.11.2011, 12:52	12
	Спасибо. Встречно-параллельно поставить диоды на входе у меня была мысль, останавливало предупреждение, что не больше -0,3 В на вход можно, а падение на диоде обычно 0,6В. И еще я только сейчас обнаружил, что лопух полный. В даташите нарисован коэффициент усиления на нужной мне частоте. Я прочитал его, как 45 раз, а там 45dB, т.е. 178 раз. Скажи, зачем нужен R3 и как выбирать его номинал? 0

@IT_Exp MCSD: APP BUILDER 8794 / 1073 / 104 Регистрация: 17.06.2006 Сообщений: 12,602
	19.11.2011, 12:57	13
	R3 -для разрядки c2 между импульсами, иначе он как зарядится от первого импульса - так и останется. Нужно подобрать его так, чтобы с2 надёжно разряжался между цифровыми импульсами и не разряжался между импульсами несущей 5.3кгц. Кстати, важно именно произведение R3*C2 (постоянная времени) Да вот ещё что подумал - защитные диоды лучше отделить от контура резистором - иначе они начнут шунтировать контур при большом сигнале, частота контура может съехать или ещё чего а может тупо сделать среднюю точку на резисторах и нижнюю часть контура подключать к ней, а не к земле? тогда и диоды не нужны 0

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	19.11.2011, 13:10	14
	Ограничение 0,3 в устанавливается из-за того, что ОУ в этом случае выйдет из линейного режима (это особенность его входного каскада). Тебе это без разница - он включен по схеме компаратора. При 0,6 в он может захотеть выйти из строя из-за открывания паразитных диодов на входе - для защиты ставятся диоды на вход. Но у тебя мощность входного сигнала минимальна, так, что ничего не сгорит. Кстати, как компараторы лучше использовать LM393 илиLM339. to Jonny0007: шунтирование контура при U>0,6 в ни к чему плохому не приведет - сигнал огромный и помехи не пройдут. 0

@fodym 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.11.2011 Сообщений: 55
	19.11.2011, 13:54	15
	Что-то не выходит каменная чаша. Сигнал в минус уходит. И на выходе постоянное напряжение. Операционник у меня только такой в наличии. Единственный в DIP. http://odinsoft.net/Uptood/mysimsor.ms11 0

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	19.11.2011, 13:57	16
	Что это? Если можно - словами. А по схеме - R4 - лишний, Положительная обратная связь введена некорректно - она будет влиять на заряд конденсатора. Сейчас нарисую - как надо сделать. 0

@fodym 0 / 0 / 0 Регистрация: 15.11.2011 Сообщений: 55
	19.11.2011, 14:07	17
	Не знаю, как правильно ответить на вопрос "Что это?". На вход подается сигнал 30мВ (красная линия, 20мВ/дел). То, что после диода - зеленая линия (100мВ/дел), почему-то в минусе. Была и в плюсе, на результат это не повлияло. Синяя линяя, то, что на выходе, -0,5В. Причем что с R3, что без него - результат один. R4 ввел как нагрузочный, думал, симулятор без него не хочет показывать правильно. Не помогло. 0

@IT_Exp MCSD: APP BUILDER 8794 / 1073 / 104 Регистрация: 17.06.2006 Сообщений: 12,602
	19.11.2011, 14:15	18
	R3 - от мегаома и выше, последовательно с неинвертирующим входом u1d - тоже резистор (оба резистора соединяются на входе u1d) отрицательное напряжение - из-за двуполярного питания а диод d1 может и совсем не нужен а можно входы второго ОУ поменять местами подавать сигнал с с2 на инвертирующий вход - просто сигнал будет инверсный - а это может быть даже на руку - мега любит спадающий фронт на прерывании (если вы будете его использовать) блин, пока писал mzw уже нарисовал 0

@mzw 0 / 0 / 0 Регистрация: 19.09.2011 Сообщений: 1,835
	19.11.2011, 14:21	19
	http://we.iosyitistromyss.ru/uptoods/images/00/00/66/2011/11/20/f46d75.jpg При этом импульсы на выходе будут проинвертированными (импульс - 0, отсутствие импульсов - 1). Пороги компаратора примерно 1,43 В и 0,73 В 0