TDR Messgerät Entwicklung

[wkrug]

Die Impedanz könnte man verifizieren indem man das Kabel hinten mit einem Abschlusswiderstand abschließt bis kein Impedanzsprung mehr sichtbar ist.
Das werd Ich dieser Tage mal testen.

[Moppi]

Ja, das ist wahrscheinlich Feintuning am Ende. Wichtig ist die zeitlich korrekte Erfassung. Jetzt hast Du ein Oszilloskop benutzt. Das muss in einen Schaltungsaufbau übergehen, der das digital gestufte Signal so genau erzeugt, dass er die gelbe Kurve möglichst genau abbildet. Obwohl zur Fehlererkennung gar nicht so viele Stufen notwendig sind. Es müssen mehrere Stufen über Nullinie und mehrere Stufen unter Nullinie sein, um alle Fehlerarten aus der Kurve zu erkennen. Und dafür genügen erstaunliche 2 bis 4 (also insgesamt 4-8 Stufen oder auch ein paar mehr, wenns sein muss). Dutzende oder hunderte Komparator-Stufen bringen zwar optisch eine schönere Kurve, aber die Aussagekraft steigt nicht im gleichen Maß.

[wkrug]

Und dafür genügen erstaunliche 2 bis 4 (also insgesamt 4-8 Stufen oder auch ein paar mehr, wenns sein muss). Dutzende oder hunderte Komparator-Stufen bringen zwar optisch eine schönere Kurve, aber die Aussagekraft steigt nicht im gleichen Maß.

Da hast Du zu 100% recht.
Ich möchte aber auch die Impedanz grob abschätzen können und dafür sind dann schon mehrere Stufen erforderlich, weil die Spannung im ersten Moment vom Innenwiderstand und der Impedanz des Messlings abhängig ist.
Und dafür braucht es dann mehr Stufen.
Da der TDC7200 auch eine Totzeit hat sind Längen unter 3m nicht erfassbar - Leider.
Als nächstes werde Ich wohl den Microcontroller einbauen und mit dem TDC verbinden.
Über den USART könnte Ich dann die Werte zum PC übertragen und mit EXCEL schöne Kurven zeichnen.
Ich brauch dazu allerdings erstmal einen DIL Adapter für den TDC, den Ich erst bestellen muss.

Weitere Entwicklung, noch nicht ausgegoren!?:
Meine derzeitige Idee wäre im fertigen Gerät die Kurve zu zeichnen und dann mit einem Cursor ( Drehencoder ) entlang zu fahren.
Die Taste am Drehencoder würde Ich dann zum Umschalten zwischen den Einstellparametern verwenden.
Das würde mir eine aufwändige Signalauswertung im Controller ersparen.
Die gemessenen Werte ( TOF, Impedanz, Länge ) unter dem Cursor sollen dann im Klartext angezeigt werden.
Üblicherweise machen aber die Displays immer die größten Probleme   .
Momentan wäre das mein Favorit:
Display Link

[Moppi]

Ich habe noch die kleinen Display. Paar Zentimeter breit und hoch. Um so eine Kurve darzustellen würden die ausreichend sein. Mit so großen Displays habe ich keine Erfahrung.

[wkrug]

Ich hab noch mal den Wellenwiderstand nachberechnet.
Das Kabel hätte laut Anzeige 69Ohm.
Bei der Verifizierung mit einem Poti bin Ich auf 82Ohm gekommen.
Ich finde das ist jetzt nicht so schlecht.
Zudem könnte man das am fertigen Gerät noch Anpassungen vornehmen

[Moppi]

Als Versuchsaufbau sollte das in Ordnung sein. Für die Endschaltung sollten die richtigen Bauteile verwendet werden, so wenig Jitter als möglich, kurze und korrekte Verbindungen auf der Platine, saubere und schnelle Signale und deren Erfassung muss ebenso gut sein. Das wird dann den Unterschied machen ob es mehr eine Schätzung wird oder eine genaue Messung.

[wkrug]

Das positive Rechteck zur Messung wird vermutlich relativ wenig Jitter haben, da er immer mit der gleichen Controller Routine startet und vom gleichen Timer Interrupt gestoppt wird.
Ich hab mir die Datenblätter vom 74LVC14 und dem 74ACT14 angeschaut.
Die Low nach High Zeit ist bei beiden Chips am Ausgang gleich. Das Delay vom Eingang zum Ausgang innerhalb des Chips ist im Prinzip egal, weil der Startimpuls ohnehin mit einem Komparator am Ausgang des 74AHC14 abgenommen wird.
Der 74AHC14 kann aber im Gegensatz zum 74LVC14 ( soll mit 3,3V laufen ) mit 5V betrieben werden, was mehr Energie in den Messling - Das Kabel - bringt.
Davon erhoffe Ich mir weniger Probleme mit Rauschen und anderen nicht erwünschten Artefakten.
Auch das Delay durch den Komparator spielt keine entscheidende Rolle weil der Start und der Stopp Komparator im gleichen IC sind.

Mein derzeitiger Plan schaut so aus:
1. Ich setze die Vergleichsspannung für den Stopp Komparator auf den niedrigsten Spannungswert.
2. Ich konfiguriere den TDC auf steigende Stopp Flanke.
3. Ich aktiviere den TDC für einen Messzyklus.
4. Ich setze den Ausgang für den Impuls, der 74AHC14 verstärkt den Impuls und versteilert die Flanken ( Schmitt- Trigger ).
Dadurch bekommt der TDC dann seinen Start Impuls.
5. Ich starte den Timer und gebe den Timer Interrupt zum Stoppen der Messung frei. Die Messung läuft nun.
6. Der Timer Interrupt stoppt den Impuls, verhindert weitere Interrupts und setzt mir ein Flag.
7. Im Hauptprogramm wird nun der TDC Ausgelesen, die TOF Werte berechnet und in einem Speicher gepuffert - Mit dem dazugehörigen D/A Wert.
8. Der DAC wird auf den nächsten Schritt erhöht und es geht weiter mit Schritt 2. bis alle D/A Werte durchlaufen sind ( mal 128 geplant ).

Dann möchte Ich das Spiel mit absteigenden D/A Werte wiederholen, allerdings soll dabei der Stopp Impuls für den TDC mit der fallenden Flanke des Komparators getriggert werden.
Damit sollten dann auch die absteigenden Werte der Messung sichtbar werden, also auch Kurzschlüsse am Ende oder im Kabel.

Anschließend würde Ich die Werte sortieren - Vermutlich mit der Bubble Methode, weil die am wenigsten Speicher braucht.

Aus diesen Werten sollte sich dann eine Kurve erstellen lassen die dann in etwa einem Oszillogramm entspricht.
Was klar damit nicht funktionieren wird ist die Feststellung von kapazitiven oder induktiven Lasten im, oder am Ende des Kabels.
Eventuell könnte man da eine zweite Messbuchse zum Anschließen eines Oszilloskops einbauen?

Das Endziel wäre mit einem Cursor diesem quasi Oszillogramm entlang zu fahren und die dort gemessenen Werte, sowie die dazugehörige Kabellänge und Impedanz anzuzeigen.

So mal der Plan, aber das ist wie gesagt irgendwo Schritt 14 oder 15.