RLC-filter

[petterg]

Når man skal lage et lavpassfilter ser man gjerne på en krets som har en signalkilde, en spole i serie med denne og en kondensator i paralell etter spolen. Man har formler som forteller hvordan kretsen vil oppføre seg ved forskjellige frekvenser.

Hvordan ser man på en krets hvor signalkilden er et magnetfelt som induserer strøm i spolen? Tenker man fortsatt på spolen som en del av filteret, eller velger man å se på spolen som en uavhengig signalkilde?

 

Det jeg trenger er egentlig et bandpass, men etter hva jeg forstår blir problemstillingen mest mulig isolert ved å tenke lavpass.

 

Mer spesifikt, jeg prøver å finne ut hvilke komponenter jeg skal kjøpe inn for å lage en krets som best mulig plukker opp et signal fra et magnet felt på 4880Hz, og minst mulig støy fra andre magnetfelt. Følgelig vil jeg bare ha en spole i kretsen, da andre spoler vil opptre delvis som signalgeneratorer.

[Dr_VingTor]

En stund siden jeg har jobbet med RCL filter, men vil trur at du her kan se på spolen som en uavhengig kilde. Spenningen/strømmen du får indusert i spolen vil selvfølgelig avhenge av magnet feltet og valg av spole. Ideelt sett plukker spolen opp alle frekvenser, men det er neppe realiteten, så du må kanskje gjøre litt research på hvilken spole som er best egnet.

 

Når det kommer til selve filteret så kan det lages bare med RC for å unngå andre spoler. Vil anta at du må bruke et aktivt filter. Du finner masse om det ved å søke på google etter "band pass filter", også filter kalkulatorer.

http://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_7.html

http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPtazyuBakeisan.htm

[petterg]

Jeg har googlet mye uten å finne noe som skulle tilsi at det ikke er om å gjøre å ha størst mulig spole - og det tror jeg ikke noe på.

Og jeg finner ingenting om filtere som tar med signalkildens impedans, hvilket kan tyde på at den kan anses å være uavhengig.

 

Og saken blir jo ikke enklere av at det eneste jeg har funnet av simuleringsprogram som bruker magnetfelt som signalkilde er antenneberegning.

En grunn til at jeg vil bruke spole er at den er retningsbestemt. En spole blir mest påvirket av magnetfelt i aksial retning. Dermed har jeg filtrert mye bare ved å at jeg vet retningen på feltet den skal påvirkes av.

[Dr_VingTor]

Om signalkildens impedans må tas hensyn til kommer ann på filteret. I en del aktive filter så kan du kanskje slippe unna, men i passive filter må du ta med signalkilden og lastens impedans i beregningene. For aktive filter så er det stort sett lasten som ikke har betydning, men du må fremdeles ta hensynt til signal kilden.

 

Her er det litt eksra morro siden du vil slite med å beregne signal kildens impedans.

 

Du kan prøve å bruke LTSpice for å simulere. Du kan da bruke en/flere spenning/strøm-kilder og en spole for å generere signalet ditt, og bygge filteret og spolen slik du mener det skal være. Du putter en spice kommando i skjemaet som sier noe om den magnetiske koblingen mellom spolene.

 

http://www.linear.com/designtools/software/

http://ltwiki.org/?title=Transformers

[petterg]

Takk. De linkene ser nyttige ut

[sinnadyr]

Om signalkildens impedans må tas hensyn til kommer ann på filteret. I en del aktive filter så kan du kanskje slippe unna, men i passive filter må du ta med signalkilden og lastens impedans i beregningene. For aktive filter så er det stort sett lasten som ikke har betydning, men du må fremdeles ta hensynt til signal kilden.

 

Her er det litt eksra morro siden du vil slite med å beregne signal kildens impedans.

 

Du kan prøve å bruke LTSpice for å simulere. Du kan da bruke en/flere spenning/strøm-kilder og en spole for å generere signalet ditt, og bygge filteret og spolen slik du mener det skal være. Du putter en spice kommando i skjemaet som sier noe om den magnetiske koblingen mellom spolene.

 

http://www.linear.co...tools/software/

http://ltwiki.org/?title=Transformers

Vil bare nevne at LTSpice er det beste simuleringsverktøyet som finnes! Noe kan være litt ekkelt å lære seg, med tanke på at man må lære seg spice-kommandoer for diverse avanserte ting, men lær det og en verden av elektronikk ligger for dine føtter

[petterg]

Jeg føler ikke at ltspice er til å stole på. Resultatene er for stabile. Når klarte noen sist å lage en forsterker som ikke kommer i svingninger uansett hva man gjør med den? Selv en oscillator er jo fritatt for svingninger i ltspice!

 

Jeg lagde denne kretsen i ltspice, bare for å være sikker på at jeg skulle få noe annet enn dc i måleresultat

http://www.falstad.com/circuit/e-sawtooth.html (liten javaapplett simulert)

Og resultatet ble DC!

 

For å prøve å provosere frem ustabilitet satt jeg inn en puls-spenningskilde i paralell med nederste motstand - fortsatt dønn stabilt. Så begynte jeg å klippe ledninger helt til jeg satt igjen med kun puls-kilden og en motstand som jeg kunne måle spenning over - fortsatt DC!

 

Det er helt sikkert min forståelse av ltspice som er problemet. Jeg begynte helt klart i feil ende når jeg ikke engang er i stand til å måle AC fra en AC kilde.

 

Edit:

Jeg klarer å måle sinus fra en sinus-kilde, og DC fra en DC-kilde. Alt annet ser ut til å feile.

 

Edit2:

Jeg var jo så dum at jeg trodde "AC Amplitude" hadde noe med amplutude på pulsen i pulssignalet å gjøre. Så feil kan man altså ta.

Og opampene... av alle tilfeldigheter hadde jeg valgt en som hadde max utspenning og veldig mye lavere enn source. Resultatet var at i en graf med både source- og utspenning var skalaen +/-15V, mens utspenning varierte i nV-området.

(Ante ikke at det fantes opamper med noe i nærheten av slike spekk engang.)

Endret 18. august 2013 av petterg

[petterg]

Nå er ltspice forkastet. Det var alt for mange tilfeller at kretsene oppførte seg helt anderledes enn forventet. Jeg har nå testet flere av de samme kretsene i NI Multisim og java-appletten til Falstad. Når begge de sistnevnte samsvarer med hva jeg forventer og ltspice viser noe helt annet konkluderer jeg at ltspice er på jordet. Resultatene kan se ut som at i kretser som inneholder både basiskomponenter og opamper mener ltspice at kondensatorer har linære opp- og utladingsfaser.

 

Multisim har 30 dagers demo, hvilket holder for mitt nåværende behov. Og jeg har helt sikkert reinstallert pc til neste gang jeg trenger noe slikt.

Den største ulempen jeg har oppdaget med multisim er at den ikke har noen god strømmåling. Beste strømmåling jeg har funnet er et tangampermeter som kobles til oscilloscoopet. Ikke noe stort problem å regne om volt til ampere når faktoren er kjent, men rimelig tilbakestående fra andre simulatorer. Og 4-kanals-scoopet fikk jeg ikke til å virke, så blir en haug med 2-kanals scoop, hvilket betyr at jeg ikke får lagt alle grafene oppå hverandre.

[Dr_VingTor]

Mitt forsøk i LTspice. Signalkilden på venstre side med 1kHz, 5kHz, og 10kHz. Først en opamp i voltage follower oppsett, så et båndpass filter for å plukke ut 5kHz signalet. Funger helt fint.

 

[petterg]

Jeg kom aldri så langt som å se på mottakeren. Alt stoppet på å lage signalgeneratoren, som ltspice stort sett fikk til å generere perfekt firkant ettersom kondensatorene ble oppladet og utladet øyeblikkelig, 0 stige/falltid, ingen rippel, uansett hvor stor motstand strømmen gikk igjennom. Jeg testa riktignok ikke alle opamper og lt1366 er en av de jeg ikke testet. Det kan jo ha blitt feil i en av modellfilene som har gitt følgefeil til andre modellfiler. Uansett skaper det en usikkerhet som jeg synes jeg har kasta bort nok tid på (flere titalls timer), og velger da heller en simulator som har gitt de resultatene man forventer, og andre simulatorer er enige i, selv om den er litt mer klønete i bruk.