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Thema: Grenzfrequenz bei LVDT Sensor

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Grenzfrequenz bei LVDT Sensor

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    Hallo, kann mir jemand sagen, was bei LVDT Sensoren die Grenzfrequenz bedeutet? Auf was beziht sich dieser Wert. Denn die Speisefrequenz ist z.B. 5kHz. Die Grenzfrequenz ist dann z.B. 300 Hz.

    Gruß vladoo

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Wenn es nicht explizit anders im Datenblatt steht, ist die Grenzfrequenz die Frequenz, bei der die Amplitude des Ausgangssignals gegenüber einer statischen Auslenkung um den selben Betrag um 3db gedämpft erscheint.
    Es wird also eine (sinusförmige) Eingangsfrequenz (mechanisch) mit einer Ausgangsfrequenz (elekrisch) in Beziehung gesetzt.

    edit:
    was ich gerade geschrieben habe versteht man höchstens, wenn man eh' schon weiß, was gemeint ist...

    Praktisches Beispiel:

    Du hast den Sensor, der gibt bei mechanischer Nullstellung elektrisch Null (Volt, mA...) aus. Bei mechanischer Stellung 1 gibt er elekrtisch 1 (V, mA...) aus.
    Wechselt man jetzt sehr schnell zwischen den mechanischen Stellungen Null und 1, dann kommt er bei zunehmender mechanischer Frequenz (gleichbleibender mechanischer Amplitude) elektrisch nicht mehr nach, das äußert sich in einer Phasenverschiebung zwischen mechanischem und elektrischem Signal und in einer Verringerung der elektrischen Amplitude.
    Die Grenzfrequenz ist so definiert, daß die elektrische Amplitude von vorher 1 auf ca. 0,7 abgefallen ist (-3db).
    Für Meßaufgaben ist das meisten schon viel zu schlecht, man muß also entsprechend weit wegbleiben von der Grenzfrequenz (je nach dem, welche Genauigkeit man erwartet).

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Danke ranke.

    Bezogen auf diesen Sensor http://www.waycon.de/fileadmin/pdf/I..._Sensor_SL.pdf, heißt es wohl, dass der Stößel bei einer achsialen Bewegung, die mit mehr als 300 Hz sich hin und her bewegt, die elektronische Amplitude dämpft oder?

    Ist die mechanische Auslenkung immer auf den gesamten Messbereich bezogen. Damit meine ich die mechanische Amplitude.

    Wie kann ich herausfinden, wie schnell der Sensor und die dazugehörige Elektronik das Target abtastet? Weist du das zufällig?

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    "...mechanische Bewegung mit mehr als 300Hz" ???
    Ist ja wohl nicht wirklich realistisch für diesen Sensor...

    "....Stößel dämpft elektronische Amplitude"??? Keine Ahnung, was das heißen soll.
    Es heißt, dass die schnellste noch erkennbare Änderung der Position bei max 300Hz liegt. D. h., die höchste Signalfrequenz beträgt 300Hz. Alle (Störungen) darüber werden herausgefiltert, weil der Sensor ohnehin nicht schneller reagieren kann.
    Wenn Du also einen mechanischen (idealen) Einheitssprung erzeugsen würdest, würde das Messsignal eine Anstiegsgeschwindigkeit haben, die 300Hz entspricht.

    "Ist die mechanische Auslenkung immer auf den gesamten Messbereich bezogen."
    Die Frage verstehe ich nicht.

    "Wie kann ich herausfinden, wie schnell der Sensor und die dazugehörige Elektronik das Target abtastet? Weist du das zufällig?"
    Dieser Sensor tastet überhaupt nichts ab, er funktioniert analog. Die höchste Signalfrequenz ist 300Hz.
    Gruß

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Ich sehe schon, ich bin heute nicht der einzige der heute Probleme hat, sich verständlich auszudrücken...

    Das Verhalten des Sensors kann man mit einer Übertragungsfunktion beschreiben, das heißt der Ausgangswert (elektrisch) ist eine Funktion des Eingangswerts (mechanisch).

    Für langsame Bewegungen (niedrige Frequenzen) ist das eine einfache Proportionalität, wie in der Kurve auf Seite 2 unten im Datenblatt gezeigt.

    Für höhere Frequenzen ist der Zusammenhang komplizierter.
    Nach dem Datenblatt kann man in solchen Fällen die Übertragungsfunktion mit einem Butterworth Tiefpass 5. Ordnung mit einer Grenzfrequenz (-3dB)von 300 Hz annähern.

  6. #6
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Noch eine Frage hätte ich.

    Wenn ich den Sensor bzw. den Mess-Stößel in einer Zeit von 50 ms um 20 mm bewege und stets die aktuelle Position als Istposition erfassen möchte. Bekomme ich dann noch ein sauberes Signal? Oder ist die Ferfahrgeschwindigkeit zu schnell für die angegebene Grenzfrequenz?

    Frequenz: "Anzahl von Ereignissen innerhalb eines bestimmten Zeitraums."

    Heißt es, dass der Sensor mit 300 Hz nur 300 Positionsänderungen pro Sekunde erfassen kann? Verstehe ich das richtig?

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Wenn ich den Sensor bzw. den Mess-Stößel in einer Zeit von 50 ms um 20 mm bewege und stets die aktuelle Position als Istposition erfassen möchte. Bekomme ich dann noch ein sauberes Signal? Oder ist die Ferfahrgeschwindigkeit zu schnell für die angegebene Grenzfrequenz?
    Das hängt in erster Linie davon ab, was Du unter einem sauberen Signal verstehst.
    Der Ausgangswert des Sensors hängt davon ab, wo er sich gerade befindet und wo er sich in der Vergangenheit befunden hat. Bei der Vergangenheit ist die gerade erst vergangene am wichtigsten, schon länger zurückliegende Vergangenheit weniger wichtig, wo er sich vor einer Sekunde befunden hat ist bereits völlig unwichtig.
    Dieser Zusammenhang wird mathematisch mit der Übertragungsfunktion erfaßt und berechenbar.
    Es ist nicht eindeutig möglich einer Ortsänderung, bei der nur Anfangszeit, Endzeit und zurückgelegter Weg bekannt ist, eine Frequenz zuzuordnen, damit ist die Frage nach dem sauberen Signal erstmal nicht zu beantworten.

    Die Grenzfrequenz des Sensors liegt bei 300 Hz, das entspricht einer Periodendauer von 3,3 ms. Das wird noch dargestellt, allerdings mit deutlicher Abweichung in der Amplitude und Phase.

    Frequenz: "Anzahl von Ereignissen innerhalb eines bestimmten Zeitraums."
    In unserem Zusammenhang bedeutet der Ausdruck "Frequenz" den Kehrwert der Periodendauer einer Sinusschwingung. Dabei ist es interessant zu wissen, daß man Funktionen, die nicht sinusförmig (aber periodisch) sind, als Summe von Sinusschwingungen verschiedener Frequenzen ansehen darf.

  8. #8
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Danke euch für die Antworten.

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