Pregunta de filtrado pasivo de paso bajo para una salida de transductor

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Tengo un sonido de timbre de una salida analógica de transductor de presión. Aquí está la única información sobre el instrumento: enlace

Permítame explicar brevemente el dispositivo y el problema:

Este dispositivo tiene una conversión interna analógica a digital en alguna etapa y emite esa información en su pantalla. La salida de los datos digitales mostrados en la pantalla se puede enviar a través de RS-232 directamente o como una salida analógica que se crea mediante la conversión digital a analógica. Tanto la salida RS-232 como la analógica envían los voltajes promediados desde el transductor a una velocidad de aproximadamente tres veces por segundo.

Por alguna razón tengo que usar la salida analógica. Grabo las lecturas de la salida analógica mediante un dispositivo de adquisición de datos que tiene una impedancia de entrada de 1GigaOhm. El dispositivo DAQ tiene muchas entradas analógicas y una de las entradas analógicas proviene de este transductor de presión a través de un cable BNC que tiene entre 10 y 15 metros de longitud. Todas las entradas analógicas comparten el mismo terreno y solo en el canal de este transductor estoy observando un ruido similar al de un timbre. Se observa el mismo ruido si conecto el BNC a un osciloscopio.

A continuación se muestra un ejemplo de la señal analógica del transductor en cuestión. Muestra la señal en series de tiempo durante 60 segundos, que se muestrea a 8000 Hertz y se traza en LTspice:

Acontinuación,siamplíolaseñal,vealostrespasosdevoltajediscretoqueenvíalasalidaanalógicadeltransductorporsegundo:

ParecequenohayunfiltrodereconstrucciónenlasalidadelDACdeltransductor.Peroenrealidadnoimportaenmicaso.Loquemásmolestaesensumayoríaesossaltoslocosenlosbordesqueavecesexcedenunvoltio.Yaquíabajo,estoyhaciendounzoomdirectoalbordedeltimbrey,alusarloscursoresdeLTspice,descubroqueelruidodeltimbreesdealrededorde1kHz:

AsíquedecidíusarunfiltropasivodepasobajoRCperosoloverifiquéLTspiceylosresultadosdelasimulaciónestándebajo(V1eslasalidadeltraductor;C1yR2representanelfiltrodepasobajo;R1eslaimpedanciadeentradadelcanaldeadquisicióndedatos;lagráficaverdesemuestradespuésdelfiltrado):

Yparaunamejorcomparaciónantes(azul)ydespuésdelfiltro(verde)aquí:

  

Aquí están mis preocupaciones y preguntas:

1-) Encontré la solución al filtrar. Me parece que la carga es insignificante debido a la gran impedancia de entrada del canal DAQ aquí. Entonces, ¿acuerda en este caso usar estos valores R2 C1 que son óptimos para que un filtro pasivo de paso bajo elimine 1kHz?

2-) ¿Crees que este filtro pasivo es suficiente aquí? ¿Es necesario el filtro activo (todavía no he construido ninguno)?

3-) ¿Cuál podría ser la razón de este timbre? ¿Podría ser la longitud de ¿BNC o efecto inductivo? (Parece que tenemos un DAC que emite una señal discreta de 3Hz enviada a través de un cable coaxial BNC)

    
pregunta user16307

2 respuestas

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1). Confirme la impedancia de salida de la salida del sensor analógico mediante la prueba de carga para ~ 50% de caída

  • los seguidores de emisor complementarios utilizados en amplificadores operacionales o discretos son conocidos por su resonancia con cargas capacitivas de cables de 100 pF / m y la limitación de la corriente causa una baja de la salida seguida de un exceso seguido de un timbre en la ganancia de bucle BW del amplificador operacional
    • Esto puede ser lo que está pasando
  • aquí es donde los convertidores de modo actual funcionan mejor 4-20mA con cable de retorno separado, par blindado o trenzado y manguito de ferrita CM.
  • agregue 100-300 series R en la fuente para verificar la reducción en el pulso de borde
  • luego cargue el destino con 1k para reducir el acoplamiento de ruido parásito y verifique la caída de voltaje, si corresponde. Es posible que necesite un búfer de amplificador operacional de potencia con una fuente de 120 ohmios y una carga de baja impedancia para rechazar el acoplamiento perdido o el cable Z que esté utilizando.

  • verifique con mediciones de alta velocidad adecuadas para el ruido de RF y LPF según sea necesario para descartar el ruido de alias de RF a una velocidad de muestreo de 8 kHz

    • considere 10mH CM estrangulación y límite de RF en la salida para 50 / 60Hz y hasta ruido

    • ejemplo de su ruido CM 50Hz que se muestra como una señal de modo diferencial (DM)

    • debido a una fuente desequilibrada y carga Z en el cable coaxial de 50 Ohm.

    • Es una pena degradar un instrumento con > SNR de 60dB hasta 20 dB con un cable analógico inadecuado tal vez SNR de 30 ~ 40dB con filtro

respondido por el Tony EE rocketscientist
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Suponiendo que la salida del instrumento (utilizada como sensor) tiene una entrada de presión realmente ruidosa y el funcionamiento interno del instrumento produce este tipo de salida de salto, las respuestas son:

  1. Sí, un filtro RC simple con corte de 1kHz es una solución aceptable

  2. Sí, los datos muestran que esto es lo suficientemente bueno;

  3. La razón más probable de que el timbre a 1kHz sea un defecto en el diseño del instrumento de la etapa de salida del DAC interno. El timbre de 1 kHz no se puede explicar por la falta de coincidencia de cable / carga.

NOTA LATERAL: Parece bastante obvio que la selección de este sensor es inadecuada para la naturaleza de la señal de presión de entrada. El instrumento indica un "tiempo de ajuste" de ~ 0.5 s, lo que limita el espectro de las señales de entrada a niveles de presión bastante estáticos.

    
respondido por el Ale..chenski

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