Фильтр для акселерометра.

ru_radio_electr — 06.01.2010 Правильно заданный вопрос - половина его ответа. По сему я задам вопрос избыточно, чтобы была ясна суть. Пост предназначен для "аналоговых злодеев", в частности для di_halt, но кто внесёт посильную лепту помощи - буду беспредельно признателен!

По своей диссертационной работе я провожу испытания колебаний жёсткой ошиновки (ЖО). Чтобы не вдаваться в технические тонкости, я просто приведу картинку:



Говоря простым язком, это алюминевая труба. В центр которой ставится даткий ускорения и пишутся собственные колебания этой трубы в вертикальной и горизонтальной плоскости. Схема измеренияя следующая



Датчик ускорения - простейший аналоговый акселерометр, в виде микросхемы, который устанавливается в корпус от телефонной розетке. По четырёхжильному телефонному проводу, длинной 100 метров, к нему подаётся питание, и снимается аналоговый сигнал. Для гальваноразвяязки датчик питается от пальчиковых батарей (количество которых зависит от напряжения питания датчика). Регистрируется эти колебания цифровым осциллографом в режиме самописца. Частота колебаний ЖО не более 1-5 Гц.



Всё было замечательно, пока мы использовали одноосный датчик ускорения. Но одноосного датчика оказалось недостаточно. Следовательно нужен двухосный.
Я скажу сразу, что сделал два разных датчика, на разных акселерометрах, от разных производителей, с разными парамметрами. А баги были одни и те же. Собственно говоря рассматриввать мы будем один датчик. Я взял микросхему lis3l02as4, которую когда-то получил в образцах. Соорудил, в соответствии со схемой из даташита:



Едиснтвенное, что по питанию не стал ставить электролитические конденсаторы. Стоит только керамика на 0,1 мкФ. Цифровые цепи в соответствии с даташитом посадил все на землю. Фильтрующие конденсаторы взял с охеренным запасом, аш 0,1 мкФ. Сделал второй датчик без онных конденсаторов (да, просто забыл). Соорудил блок питания (БП), и проверил на свёрнутой 100 метровой бобине провода. Всё работало в "офисных условиях"







Я успокоился, что датчик работает и смело уехал на испытания. Но на испытаниях меня ждал ОБЛОМ! Когда мы размотали этот сто метровый провод. и подключили датчик, то у меня начались какие-то дикие генерации, которые по ампллитуде превосходили полезный сигнал и всячески его забивали. Причина ясна: 100 метров смотанного провода являются индуктивностью, которая компенсирует ёмкости, а при размотанном проводе - ёмкость становится чудовищной, что и вызывает генерацию. Электрических наводок на объекте нет и быть не может (это полевые испытания в прямом смысле этого слова!). По сему следует сетовать только на электронику.

Я начал проводить дома исследования этого дела. Для начала размотал по квартире 100 метров провода, и ничего кроме 50 Гц наводок не поймал. Датчик даже отказывался работать. Тогда я взял провод покороче, и начал испытания с ним. Я сфотографировал осциллограммы генерации. Для начала провод смотан:



На малом напряжении (0,1 вольт примерно) видно начало генерации. Период следования импульсов примерно 20 мкс!



После чего, я развернул провод в длинную петлю, убрав индуктивности, и амплитуда этих имульсов явно увеличилась (шум по середине - наводка 220 вольт)



Это при трёх метровом телефонном проводе! А теперь увеличим даже мысленно это всё в 33 раза. И получаем херню. Главное, я бы даже не брался за эту задачу, если бы не знал, заведомо точно, что есть одноосный датчик, заведомо работающий (который мне к сожалению недоступен) при данных уусловиях, без всяких наводок и генераций!

Я открыл даташит, и начал втыкать. Там сказанно, как я понял, что выходное сопротивление датчика составляет 110 кОм



Самое любопытное, что датчик без конденсаторов прекрасно ловит наводки 220 вольт, но меньше генерирует всякую ботву



Собственно говоря мне видится решение в RC-фильтре, чтобы компенсировать ёмкость проводов. Но только я слабо себе представляю как его реализовать, если уже стоит такой же фильтр в моём датчике (выходное сопротивление датчика 110 кОм и конденсаторы 0,1 мкф на землю), а погоды это не делает, только хуже.

В общем, что делать и кто виноват?

З.Ы. Интересно, кто-нить осилит этот трактат. А ещё интереснее - поможет ли...

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Архив