[Tanya 4]

К сожалению сейчас не могу ни проверить, ни посчитать. Мне просто интересно, что по-Вашему там будет.

И все-таки давайте рассматривать не момент включения, а установившееся термодинамическое равновесие. И учитывать инертность спирали, которая за 1-2 полупериода и нагрется толком то не успеет.

Вот Вы и вникли в проблему.

Автору нужно очень точно вычитать фон, поэтому такой сыр-бор. А в "установившемся равновесии" (которое не устанавливается с нужной точностью) провал (пусть не полный) одного полупериода?

Мне тут только что одна, возможно, глупая мысль пришла.

Если у автора засветка только лампами накаливания, то поставить еще одну лампочку (идентичную), питаемую от той же сети, детектор на нее идентичный (с кабелем) и после усилителя управляемый делитель (умножающий ЦАП). Подбирая коэффициент деления, добиваемся (динамически) нулевого сигнала на 100 Гц. Ну не совсем нулевого.

Остаток добиваем кубической интерполяцией сэмплов фоновой засветки. Два измерения до и два после импульса подсветки.

Еще можно вместо ТИ усилителя взять IVC102 или DDC от TI.

Там ворота можно открывать-закрывать на интегратор.

[MaxBMSTU 0]

Вот Вы и вникли в проблему.

Автору нужно очень точно вычитать фон, поэтому такой сыр-бор. А в "установившемся равновесии" (которое не устанавливается с нужной точностью) провал (пусть не полный) одного полупериода?

Мне тут только что одна, возможно, глупая мысль пришла.

Если у автора засветка только лампами накаливания, то поставить еще одну лампочку (идентичную), питаемую от той же сети, детектор на нее идентичный (с кабелем) и после усилителя управляемый делитель (умножающий ЦАП). Подбирая коэффициент деления, добиваемся (динамически) нулевого сигнала на 100 Гц. Ну не совсем нулевого.

Остаток добиваем кубической интерполяцией сэмплов фоновой засветки. Два измерения до и два после импульса подсветки.

Еще можно вместо ТИ усилителя взять IVC102 или DDC от TI.

Там ворота можно открывать-закрывать на интегратор.

Нет, к сожалению не только лампами накаливания.

Кстати, с DDC112 работал как-то раз, в итоге от трансимпедансного усилителя можно бОльшего отношения сигнал-шум добиться.

 

В итоге, в сухом остатке:

-> использовать ли синхронизацию относительно 50 Гц частоты 8 кГц - 50/50, надо пробовать. А какую схему для синхронизации - так и не определились.

-> поставить на выходе трансимпедансного усилителя ФВЧ для удаления помех от засветок, в том числе и 100 Гц (может быть ФВЧ сделать цифровым фильтром), а на самом трансимпедансном усилителе организовать ФНЧ для ограничения полосы и защиты от наложения спектра

-> выбрать АЦП ADS1672 вместо ADS1675, так как и 625 KSPS достаточно

-> организовать цифровую фильтрацию данных на скорости 625 KSPS

-> алгоритм работы сделать следующим: значения с АЦП во время подсветки светодиода усреднять, значения без подсветки (в течение 100 мксек) усреднять тоже и два усреднённых значения вычитать. Полученные значения уже отфильтровывать ЦФ для ограничения полосы полезного сигнала 0...40 Гц.

-> выполнить коррекцию ёмкости кабеля для уменьшения фототоков утечки на экран посредством повторителя напряжения на OPA827

Если у кого-нибудь будут дополнительные предложения или коррекции высказанных тезисов, с удовольствием выслушаю.

[тау 29]

Нет, к сожалению не только лампами накаливания.

можно покаркать? :) и еще лампами дневного света с электронными балластами и малым временем свечения люминофора. А также , чтобы служба мёдом не казалась, и перспективными светодиодными светильниками с электронным импульсным балластом, килогерц на 50-150. Медведев скоро таки запретит лампочки Ильича, могобыть.

 

-> использовать ли синхронизацию относительно 50 Гц частоты 8 кГц - 50/50, надо пробовать. А какую схему для синхронизации - так и не определились.

имхо аналоговую не стОит , цифровую можно и приспособить. В смысле регулировать период подсветки 125 мкс медленно и печально с точки зрения подстройки под фазу сети, путем исключени\добавления некоторых циклов\клоков каких-нибудь.

 

 

-> организовать цифровую фильтрацию данных на скорости 625 KSPS

не забудьте про 5.5 мкс Settling Time, которое надо еще и увеличить в связи с ненулевым фронтом аналогового сигнала от подсветки.

-> алгоритм работы сделать следующим: значения с АЦП во время подсветки светодиода усреднять, значения без подсветки (в течение 100 мксек) усреднять тоже и два усреднённых значения вычитать. Полученные значения уже отфильтровывать ЦФ для ограничения полосы полезного сигнала 0...40 Гц.

не надо сразу вот так и усреднять. Лучше усреднять разницу между интерполированными значениями фонофой засветки и собственно отсчетами во время подсветки (для каждого момента Ti) . тем самым 6.28нА , о которых Вы писали как о помехе во время мкксимального фронта внейшней засветки, можно будет нейтрализовать (теоретичски).

[alexkok 0]

В итоге, в сухом остатке:

-> использовать ли синхронизацию относительно 50 Гц частоты 8 кГц - 50/50, надо пробовать. А какую схему для синхронизации - так и не определились.

Синхронизация в данном случае вредна, т. к. ВЧ помехи привязанные к частоте сети будут детектироваться синхронно.

Лучше выбрать частоту оцифровки некратной частоте сети, тогда помехи будут "размазываться".

Скважность светодиода лучше выбрать равной 2, кратной частоте оцифровки и использовать только вторую половину отсчётов и на вершине и в паузе. Значения в первой половине искажены в процессе установления усилителя и уровень интермодуляции там намного выше.

-> поставить на выходе трансимпедансного усилителя ФВЧ для удаления помех от засветок, в том числе и 100 Гц (может быть ФВЧ сделать цифровым фильтром), а на самом трансимпедансном усилителе организовать ФНЧ для ограничения полосы и защиты от наложения спектра

Имхо обратносмещенного фотодиода, нагруженного на резистор 100к - 1М и разделительного конденсатора (как фильтр первого порядка) вполне достаточно. Цифровой ФВЧ само собой должен быть.

-> выбрать АЦП ADS1672 вместо ADS1675, так как и 625 KSPS достаточно

-> организовать цифровую фильтрацию данных на скорости 625 KSPS

Завышено в несколько раз.

-> алгоритм работы сделать следующим: значения с АЦП во время подсветки светодиода усреднять, значения без подсветки (в течение 100 мксек) усреднять тоже и два усреднённых значения вычитать. Полученные значения уже отфильтровывать ЦФ для ограничения полосы полезного сигнала 0...40 Гц.

Сначала вычитать из отсчётов на вершине отсчёты в паузе и только потом усреднять разности.

-> выполнить коррекцию ёмкости кабеля для уменьшения фототоков утечки на экран посредством повторителя напряжения на OPA827

Если у кого-нибудь будут дополнительные предложения или коррекции высказанных тезисов, с удовольствием выслушаю.

Изменено 27 октября, 2009 пользователем alexkok

[Alexashka 0]

Лучше усреднять разницу между интерполированными значениями фонофой засветки и собственно отсчетами во время подсветки (для каждого момента Ti) . тем самым 6.28нА , о которых Вы писали как о помехе во время мкксимального фронта внейшней засветки, можно будет нейтрализовать (теоретичски).

Кстати дельная мысль...оцифровывать фон непрерывно, и делать интерполяцию этих отсчетов на момент включения светодиода. И интерполированное значение вычитать в импульсе. С лампами накаливания, учитывая их инертность, это точно сработает. А вот с другими -трудно сказать...

[khach 38]

Решение из прошлого века.

Моторчик, синхронный, с ветрушкой. Именно синхронный, асинхронный некатит. Синхронизируется с сетью очень хорошо. Постоянная времени фильтра десятки-сотни секунд. Ну и синхронный детектор сигнала с синхронизацией от вертушки. Сдвиг по фазе учесть в обработке сигнала (неизвестно на какую из трех фаз сядет моторчик, а какая генерит помеху).

Эстеты могут написать модель моторчика с маховиком для микроконтроллера. Только в моделе надо учитывать моменты разгона-торможения ротора во время одного периода синуса с достаточной точностью- десяток точек или более на период.

[MaxBMSTU 0]

Кстати дельная мысль...оцифровывать фон непрерывно, и делать интерполяцию этих отсчетов на момент включения светодиода. И интерполированное значение вычитать в импульсе. С лампами накаливания, учитывая их инертность, это точно сработает. А вот с другими -трудно сказать...

Ну, я себе представляю это так: Шаг 1. Время подсветки светодиода 25 мксек, в течение которых отсчёты интерполируем МНК (кстати, мне МНК не совсем нравится малой устойчивостью к помехам, но другого на ум пока не приходит) по возрастающей экспоненте. Берём асимптотическое значение, к которой стремится экспонента (Исходим из гипотезы, что фото сигнал возрастает по экспоненте). Шаг 2. Берём 100 мксек, когда светодиод не светит. Разбиваем на 4 участка. В каждом участке проводим усреднение. Четыре усреднённых отсчёта используем для экстраполятора, который определит значение фона, когда была засветка светодиодом. Из величины асимптоты, полученной на первом шаге, вычитаем экстраполированное значение и получаем результирующий отсчёт. Всё это выполняется для каждого отсчёта аппаратно, "на лету". Результирующая выходная частота отсчётов 8 кГц. Как организовать экстраполятор - это, конечно, вопрос. А если ещё учитывать 100 мксек от предыдущего отсчёта, то можно обойтись только интерполятором для восстановления отсчёта фона во время подсветки светодиодом. Сейчас буду писать мат. модель в MatLab'е и смотреть графики величины ослабления фона от частоты засветки в зависимости от применяемого алгоритма.

 

имхо аналоговую не стОит , цифровую можно и приспособить. В смысле регулировать период подсветки 125 мкс медленно и печально с точки зрения подстройки под фазу сети, путем исключени\добавления некоторых циклов\клоков каких-нибудь.

Это само собой будет. Можно будет изменять частоту 8 кГц в пределах +-1кГц с шагом 1 Гц. Я, кстати, попробовал определить частоту, при которой комбинационная помеха от помехи 50 Гц с учётом разброса +-0.5 Гц была бы как можно дальше от нуля, а лучше вообще не попадала в 0..40 Гц, но такой частоты не существует. Поэтому подобрать 8 кГц для конкретной частоты сети в конкретном месте я смогу, но в другом месте - это не получится.

[_Pasha 0]

Как организовать экстраполятор - это, конечно, вопрос.

Имхо, надо интерполировать в соседних интервалах по 100мкс, со всевозможными условиями гладкости (сплайном, например), т.е. получается сплайн по 4 точкам до засветки и по 4 - после. Значение фона во время засветки на предыдущем этапе вычисляете по сплайну итд. для след цикла работы. Усреднения внутри 25мксек для повышения С/Ш.

ЗЫ: а есть гарантия, что во время засветки не полыхнул какой-нить протуберанец? :) То-то же... Значит, надо еще делать стат. обработку с отбраковкой данных - медианную фильтрацию, например. Да и во время измерения фона за дисперсией значений поглядывать...

[MaxBMSTU 0]

Имхо обратносмещенного фотодиода, нагруженного на резистор 100к - 1М и разделительного конденсатора (как фильтр первого порядка) вполне достаточно. Цифровой ФВЧ само собой должен быть.

 

Завышено в несколько раз.

 

Сначала вычитать из отсчётов на вершине отсчёты в паузе и только потом усреднять разности.

1. Ну уверен, что это будет лучше. Думаю, что с учётом разрешения 10 пА фотовольтаический режим будет по шумам применить целесообразнее, чем фотодиодный. В принципе, можно схемку посчитать. Будет время, попробую.

2. А сколько должно быть? При 625 KSPS на весь период 125 мксек будет всего лишь 78 отсчётов. С учётом усреднения и интерполяции этого вполне достаточно, но и меньше будет не очень хорошо. К тому же не забудем про спектр амплитудно-импульсного сигнала, частоту Найквиста и требованиям к ФНЧ от наложений. Здесь можно будет хотя бы обойтись фильтром 2-ого порядка, построенного сразу же на трансимпедансном усилителе, который заодно и полосу ограничит.

3. Не понял, если учесть фронт 5,5 мксек, то из каких отсчётов подставки вычитать? Которые идут сразу же после завершения подсветки светодиодом?

 

 

 

Имхо, надо интерполировать в соседних интервалах по 100мкс, со всевозможными условиями гладкости (сплайном, например), т.е. получается сплайн по 4 точкам до засветки и по 4 - после. Значение фона во время засветки на предыдущем этапе вычисляете по сплайну итд. Усреднения внутри 25мксек для повышения С/Ш.

Согласен, имхо, будет самый оптимальный по С/Ш вариант. А вот по поводу амплитуды подсветки - вопрос.Убрать фронт 5,5 мксек? Ведь даже когда он заканчивается, всё равно есть наклон. А вот если все точки в пределах 25 мксек интерполировать, то точки из первых 5.5 мксек также внесут свою лепту в конечный результат, повышая С/Ш. Только вот по поводу МНК сомневаюсь. Может какой другой алгоритм есть?

 

Решение из прошлого века.

Моторчик, синхронный, с ветрушкой. Именно синхронный, асинхронный некатит. Синхронизируется с сетью очень хорошо. Постоянная времени фильтра десятки-сотни секунд. Ну и синхронный детектор сигнала с синхронизацией от вертушки. Сдвиг по фазе учесть в обработке сигнала (неизвестно на какую из трех фаз сядет моторчик, а какая генерит помеху).

Эстеты могут написать модель моторчика с маховиком для микроконтроллера. Только в моделе надо учитывать моменты разгона-торможения ротора во время одного периода синуса с достаточной точностью- десяток точек или более на период.

Я думал об этом варианте в самом начале, но конструктивно его выполнить физически невозможно. Доступ в конструкцию запрещён, доступ в оптический канал - тоже.

[_Pasha 0]

А вот по поводу амплитуды подсветки - вопрос.Убрать фронт 5,5 мксек?

Явно напрашивается противоречие меежду целями усреднения - повышения С/Ш, и целью не вдаваться в форму импульса засветки светодиода - т.е интегрирование.

[MaxBMSTU 0]

Явно напрашивается противоречие меежду целями усреднения - повышения С/Ш, и целью не вдаваться в форму импульса засветки светодиода - т.е интегрирование.

Я так понимаю, что чем больше априорной информации о сигнале, тем лучше. Если априорно известна форма импульса - почему бы её не воспользоваться? Тем более, что это только увеличит С/Ш вычисляемого во время подсветки значения?

[alexkok 0]

1. Ну уверен, что это будет лучше. Думаю, что с учётом разрешения 10 пА фотовольтаический режим будет по шумам применить целесообразнее, чем фотодиодный. В принципе, можно схемку посчитать. Будет время, попробую.

Обратносмещенный фотодиод имеет на порядок более высокий динамический диапазон.

Шумы при сильной внешней засветке должны быть примерно те же.

2. А сколько должно быть? При 625 KSPS на весь период 125 мксек будет всего лишь 78 отсчётов. С учётом усреднения и интерполяции этого вполне достаточно, но и меньше будет не очень хорошо.

По минимуму достаточно 16кГц, но с синхронизацией по светодиоду.

По одному отсчету на второй половине вершины и паузы.

Фактически это будет преобразователь частоты в ноль.

К тому же не забудем про спектр амплитудно-импульсного сигнала, частоту Найквиста и требованиям к ФНЧ от наложений. Здесь можно будет хотя бы обойтись фильтром 2-ого порядка, построенного сразу же на трансимпедансном усилителе, который заодно и полосу ограничит.

Для измерения амплитуды это излишне.

Но ФНЧ с частотой среза около 10кГц, чтобы подавить засветку от флуоресцентных ламп, не помешает.

3. Не понял, если учесть фронт 5,5 мксек, то из каких отсчётов подставки вычитать? Которые идут сразу же после завершения подсветки светодиодом?

Из отсчёта взятого на вершине вычитать отсчёт в паузе.

Я уже писал, что лучше взять скважность равную двум.

Согласен, имхо, будет самый оптимальный по С/Ш вариант. А вот по поводу амплитуды подсветки - вопрос.Убрать фронт 5,5 мксек? Ведь даже когда он заканчивается, всё равно есть наклон.

Вот поэтому и нет смысла использовать отсчёты в первой половине, усилитель ещё не установился.

Изменено 28 октября, 2009 пользователем alexkok

[MaxBMSTU 0]

Обратносмещенный фотодиод имеет на порядок более высокий динамический диапазон.

Шумы при сильной внешней засветке должны быть примерно те же.

 

По минимуму достаточно 16кГц, но с синхронизацией по светодиоду.

По одному отсчету на второй половине вершины и паузы.

Фактически это будет преобразователь частоты в ноль.

 

Для измерения амплитуды это излишне.

Но ФНЧ с частотой среза около 10кГц, чтобы подавить засветку от флуоресцентных ламп, не помешает.

 

Из отсчёта взятого на вершине вычитать отсчёт в паузе.

Я уже писал, что лучше взять скважность равную двум.

 

Вот поэтому и нет смысла использовать отсчёты в первой половине, усилитель ещё не установился.

С фотодиодным режимом - попробую.

Скважность брать равной двум - не получится. Номинальный ток светодиода 20 мА, максимальный 25 мА. У меня скважность 1/5, т.е. я могу увеличить ток подсветки светодиода в 5 раз. Увеличение этого тока приведёт к увеличению сигнала, и именно для сигнала с засветкой 100 мА я и привёл разрешение в 10 пА. Если сделать меандр, то требуемое разрешение упадёт до 2 пА, что на мой взгляд обеспечить будет совсем нереально. Поэтому и АЦП другое и спектр пошире. А по поводу интерполяции импульса фототока от светодиода - не убедили. Я не понимаю, чем это вариант плох.

[alexkok 0]

А по поводу интерполяции импульса фототока от светодиода - не убедили. Я не понимаю, чем это вариант плох.

Я не об интерполяции писал, а о том что отсчеты после фронта имеют низкую точность и их лучше исключить из обработки.

[MaxBMSTU 0]

Я не об интерполяции писал, а о том что отсчеты после фронта имеют низкую точность и их лучше исключить из обработки.

Честно говоря, не понял. Поясните, пожалуйста. У нас есть 25 мксек импульс фототока от светодиода и 100 мксек фототок от фона. В 25 мксек есть восходящий по экспоненте фронт 5.5 мксек. Нас интересует разность между амплитудой импульса фототока от светодиода и фототока от фона.