Signaloffset

[niklis]

Hallo@all,

folgende Frage, die fuer manch einen sicher leicht zu beantworten ist.
Ich habe eine Piezokeramik auf einem Alubalken montiert und greife die entstehende Spannung ab, welche durch Dehnung an der Bauteiloberflaeche entsteht.
Bedauerlicherweise registriere ich auch im unangeregeten Zustand, sei es durch thermische Dehnung, plastische Verformung des Balkens nach Montage, etc.eine Spannung am Kristall.

Ich benoetige aber zur Regelung ein Signal, welches im unangeregten Zustand eine Spannung von 0V aufweist.
Ich benutze SIMULINK.

Vielen Dank fuer eine Antwort

[dwod]

Hi,
ist die Keramik virtuell oder real O:)

Die klassische Methode wäre die Verwendung in einer Brückenschaltung um die externen Einflüsse (Temperatur etc.) zu kompensieren.


m.f.G.

Wolfgang

[Manf]

Ist das ein piezoelektrischer Sensor oder ein piezoresistiver Sensor?

Der piezoresistive Effekt beruht auf der Veränderung eines spezifischen Widerstands durch mechanische Beanspruchung.
Aufgrund seiner kubischen Gitterstruktur hat Silizium ein isotropes Widerstandsverhalten. Dies ändert sich jedoch unter Einfluss einer mechanischen Spannung. Silizium ist nur in einem begrenzten Bereich verformbar (spröde), sein elektrischer Widerstand ist jedoch stärker veränderbar.

Der piezoelektrische Beschleunigungssensor -aufnehmer arbeitet nach dem piezoelektrischen Prinzip. Somit kommt es bei einer mechanischen Deformation (Kompression oder Scherung) zu einer Ladungstrennung und damit zu einer abgreifbaren Ladung (bzw. Spannung) an den aufgedampften Elektroden.

[niklis]

Ist die Keramik virtuell oder real?


Die PZT Sensor ist real. Soweit ich weiss benoetigt man fuer eine Brueckenschaltung mehr als einen Messgeber; es liegt jedoch nur einer als Sensor vor.



Ist das ein piezoelektrischer Sensor oder ein piezoresistiver Sensor?


Der Sensor ist ein piezoelekrischer Natur, Ich greife die generierte Spannung an Ober- und Unterseite ab, allerdings dient er nicht zum messen der Beschleunigung.

[Manf]

Bis Du Dir sicher, dass Du mit dem piezoelektrischen Wandler für statische Messungen auf dem richtigen Weg bist?
(vorsichtig ausgedrückt)
Manfred

[niklis]

Der Sensor soll die Vibration des Balkens registrieren.

Das der Sensor fuer statische Messungen ungeeignet ist, habe ich bei der Kalibrierung festgestellt; die Spannung sinkt zurueck auf den Startwert. Ich nehme mal an, dass sich die Partialladungsverschiebung innerhalb der keramik ueber den Eigenwiderstand ausgleicht?

[Manf]

Ja, in Mikrofonen und bei Plattenspielern werden solche piezoelektrischen Wandler eingesetzt. Ab ein paar Hz wird es also gut funktionieren können.
Manfred

[niklis]

Ja, funktionieren tut es. Nur macht mir der Signaloffset der Keramik zu schaffen.
Ich nehme mal an, dass es fuer dieses Problem bereits eine Loesung gibt, da ich vermute, dass sowas in der Elektronik oefters vorkommt.

[Manf]

Beim Mikrofon sieht die Eingangsschaltung so aus:

http://www.elexs.de/kap7_5.htm
http://www.elexs.de/opvmikro.gif

[niklis]

Vielen Dank fuer die Quelle. Auf die schnelle kann ich die Schaltung allerdings nicht verstehen.

[ogni42]

Das Prinzip ist, den Offset durch den Kondensator abzublocken.

[Robotronix]

es ist ein (Wechselspannungs-) Verstärker.
durch den C (330n) am Eingang wird dein Signaloffset eleminiert, nur die durch die Balkenvibration erzeugten Spannungsänderungen gelangen an den nichtinvertierenden Eingang des OP.
Und damit am Ausgang nicht die Mittenspannung als statisches Signal erscheint ist er ebenfals kapazitiv ausgeführt.

[niklis]

Vielen Dank, ich werde es versuchen!

[niklis]

Laesst sich das nicht auch ohne OP realisieren?

[shaun]

Die Abtrennung des Gleichanteils erfolgt ausschliesslich durch den Kondensator, insofern könnte sich Deine "Schaltung" auf eben diesen beschränken, allerdings muss der Wert passen. Wieso hast Du an Deinem Piezo-Sensor überhaupt eine Gleichspannung, die hat da eigentlich nichts zu suchen...

[niklis]

Danke fuer den Tipp. Solange der Sensor noch nicht angeregt ist sollte er keine Spannung liefern. Da ich keine elektronischen Bauteile verwenden wollte, habe ich jetzt folgendermassen gemacht:
Kurz nach Einschalten steigt die Spannung asympthotisch an, Warum ist mir unbekannt. Daher schalte ich das Signal erst nach 9s zu. Von der neunten zur zehnten Sekunde zweige ich das Signal ab, integriere es und subrahiere es vom Originalsignal. Die resultierende Spannng ist dann nahezu Null.