Selbstbau NF-Klirrfaktormessgeraet

[Martin Klaiber]

Ich bräuchte dringend ein NF-Klirrfaktormessgerät, mit dem man bei
(angenähert) beliebigen Frequenzen alle Harmonischen einzeln messen
kann. Da ich das nur für mein Hobby brauche und käufliche Geräte,
die das bieten, sehr teuer und für mich damit unwirtschaftlich sind,
dachte ich an einen Selbstbau.

Der klassische Aufbau mit durchstimmbaren Filtern wird vermutlich zu
aufwendig, oder?

Alternativ dachte ich an ein digitales Gerät, also ADC, DAC und ľC. Der
Controller gibt über den DAC einen generierten Sinus aus, misst mit dem
ADC gleichzeitig die Antwort, und wertet per FFT die Harmonischen aus.

Nun frage ich mich, ob dieser Ansatz mit gängigen Controllern machbar
ist. Ich würde z.B. gerne einen AVR verwenden, damit habe ich bereits
Erfahrungen gemacht. Die Auswertung müsste nicht in Echtzeit erfolgen,
aber die Ansteuerung des ADC und DAC schon.

Angenommen, ich benutze einen 12bit-ADC und taste mit 100kHz ab, dann
müsste ich mindestens 200.000 Byte/s einlesen und abspeichern, wenn ich
den ADC parallel auslese. Dazu käme noch ein gewisser Overhead für die
Ansteuerung des ADC und er müsste gleichzeitig noch den DAC bedienen
können. Das sollte ein AVR eigentlich schaffen, oder?

Wenn nicht, was wären die Alternativen? Wäre es sinnvoller, einen ADC
zu verwenden, der sich über SPI ansteuern lässt? Und sollte ich lieber
einen fertigen DDS-Chip verwenden, statt den Sinus selbst zu erzeugen?

TIA, Martin

 

[Markus Imhof]

Martin Klaiber wrote:

Ich bräuchte dringend ein NF-Klirrfaktormessgerät, mit dem man bei
(angenähert) beliebigen Frequenzen alle Harmonischen einzeln messen
kann. Da ich das nur für mein Hobby brauche und käufliche Geräte,
die das bieten, sehr teuer und für mich damit unwirtschaftlich sind,
dachte ich an einen Selbstbau.

Als allererstes: in welchem Bereich (Frequenz und Klirr-%) willst Du messen?

Der klassische Aufbau mit durchstimmbaren Filtern wird vermutlich zu
aufwendig, oder?

Alternativ dachte ich an ein digitales Gerät, also ADC, DAC und ľC.
Der Controller gibt über den DAC einen generierten Sinus aus, misst
mit dem ADC gleichzeitig die Antwort, und wertet per FFT die
Harmonischen aus.

Nun frage ich mich, ob dieser Ansatz mit gängigen Controllern machbar
ist. Ich würde z.B. gerne einen AVR verwenden, damit habe ich bereits
Erfahrungen gemacht. Die Auswertung müsste nicht in Echtzeit erfolgen,
aber die Ansteuerung des ADC und DAC schon.

Warum nicht einfach eine _gute_ käufliche Audio-Karte (wird wohl eine
externe werden müssen) nehmen, die 24 bit und 96 kHz unterstützt? Dann hast
Du im PC auch gleich die Rechenleistung, die Du für die Auswertung brauchst.

Gruß
Markus

 

[Kurt Harders]

Hallo Martin,

Martin Klaiber wrote:

Ich bräuchte dringend ein NF-Klirrfaktormessgerät, mit dem man bei
(angenähert) beliebigen Frequenzen alle Harmonischen einzeln messen
kann. Da ich das nur für mein Hobby brauche und käufliche Geräte,
die das bieten, sehr teuer und für mich damit unwirtschaftlich sind,
dachte ich an einen Selbstbau.

Wenn Dir die Mesung bis >5% Klirrfaktor reicht, wird ein Selbstbau
denkbar sein, wenn nicht, wie bei den Fertiggeräten, hat der Preis auch
seine Ursache . <0,1% Klirrfaktor zu messen heisst eben eine um den
Faktor 1000 kleinere Spannung zu Filtern.

Alternativ dachte ich an ein digitales Gerät, also ADC, DAC und ľC.
Der Controller gibt über den DAC einen generierten Sinus aus, misst
mit dem ADC gleichzeitig die Antwort, und wertet per FFT die
Harmonischen aus.

Wessen Harmonische? Die der Karte oder die des Messlings?

Angenommen, ich benutze einen 12bit-ADC und taste mit 100kHz ab, dann
müsste ich mindestens 200.000 Byte/s einlesen und abspeichern, wenn
ich den ADC parallel auslese. Dazu käme noch ein gewisser Overhead
für die Ansteuerung des ADC und er müsste gleichzeitig noch den DAC
bedienen können. Das sollte ein AVR eigentlich schaffen, oder?

12 Bit sind 4096 Schritte. Damit wird die zu messende Oberwelle, die ja
den Faktor 1000 kleiner ist als die Grundwelle, mit 2 Bit gemessen.

Gruß, Kurt
--
Kurt Harders
MBTronik - PiN - Präsenz im Netz GITmbH
mailto:news@kurt-harders.de
http://www.mbtronik.de

 

[Rainer Ziegenbein]

Martin Klaiber wrote:

Ich bräuchte dringend ein NF-Klirrfaktormessgerät,

Darueber denke ich auch gerade nach.

mit dem man bei (angenähert) beliebigen Frequenzen alle
Harmonischen einzeln messen kann.

Du musst wirklich die Harmonischen einzeln messen? Klirrfaktor
(=Effektivwert der Oberwellen) langt Dir nicht?

Der klassische Aufbau mit durchstimmbaren Filtern wird
vermutlich zu aufwendig, oder?

Glaub ich nicht. Der klassische Aufbau arbeitet mit einem
Sperrfilter fuer die Grundwelle; das ist nicht so schlimm
(z.B. "versteilerte" Wien-Robinson-Bruecke).

Alternativ dachte ich an ein digitales Gerät, also ADC,
DAC und ľC.

Volldigitales Geraet ist natuerlich in der Anwendung
komfortabler, weil der Brueckenabgleich wegfaellt. Ich denke
aber, die Entwicklungsarbeit ist keineswegs kleiner als beim
analogen. Und das digitale Geraet ist auch nicht notwendig
genauer als das analoge.

Warum nicht beides kombinieren? Also aktives Sperrfilter fuer
die Grundwelle, (evtl. umschaltbarer) Verstaerker fuer das
Oberwellen-Signal, Erfassung und Analyse desselben mittels
Soundkarte und PC.

Vorteile: Wenig Bau-Aufwand (nur Sperrfilter und Verstaerker),
genaue und bequeme Signalanalyse am PC, moderate Anforderungen
an die Soundkarte.
Sperrdaempfung von mehr als 40dB sind lt. Literatur leicht
erreichbar - die Anforderungen an die Soundkarte sinken also
drastisch, weil die Grundwelle auf die Groeszenordnung des
Messsignals herabgedrueckt wurde. Den Grundwellenrest kann
man ja nach der FFT unterdruecken.

Einziges Problem ist, dass Du die Amplitude des Anregungssignals
getrennt erfassen musst.

Wenn nicht, was wären die Alternativen? Wäre es sinnvoller,
einen ADC zu verwenden, der sich über SPI ansteuern lässt?
Und sollte ich lieber einen fertigen DDS-Chip verwenden, statt
den Sinus selbst zu erzeugen?

Kanonen? Spatzen?


Grusz,
Rainer

 

[Lars Mueller]

Martin Klaiber wrote:

Ich bräuchte dringend ein NF-Klirrfaktormessgerät, mit dem man bei
(angenähert) beliebigen Frequenzen alle Harmonischen einzeln messen
kann. Da ich das nur für mein Hobby brauche und käufliche Geräte,

Beliebige Frequenzen geht nicht und widerspricht sich mit der Aussage
"NF".

die das bieten, sehr teuer und für mich damit unwirtschaftlich sind,
dachte ich an einen Selbstbau.

Was genau willst du messen? Für reinen NF-Bereich genügt oft die
vorhandene Soundkarte. Besorge dir eine Software, die das Spektrum
anzeigt.

Lars

 

[Rainer Ziegenbein]

Kurt Harders wrote:

Wenn Dir die Mesung bis >5% Klirrfaktor reicht, wird ein
Selbstbau denkbar sein, wenn nicht, wie bei den Fertiggeräten,
hat der Preis auch seine Ursache . <0,1% Klirrfaktor zu
messen heisst eben eine um den Faktor 1000 kleinere Spannung
zu Filtern.

Das sind 60dB Sperrdaempfung - das geht notfalls noch mit einem
passiven Filter (Doppel-T-Filter). Wobei das nicht zur Nachahmung
empfohlen ist - der Filterabgleich dauert naemlich ewig ;-)

Der Preis der Fertiggeraete steckt mMn mehr in den anderen
Eigenschaften wie Driftarmut, Langzeitstabilitaet, bequeme
Handhabbarkeit.

Angenommen, ich benutze einen 12bit-ADC und taste mit 100kHz
ab, [...]

12 Bit sind 4096 Schritte. Damit wird die zu messende Oberwelle,
die ja den Faktor 1000 kleiner ist als die Grundwelle, mit 2 Bit
gemessen.

Deswegen wuerde ich beides kombinieren. Bei sehr moderaten 40dB
Sperrdaempfung ist die zu messende Oberwelle ploetzlich nur noch
Faktor 10 kleiner. Das sind dann ca. 8 Bit.

Grusz,
Rainer