-Schaltung zur Signalaufbereitung-Brauche Hilfe!

[Nixon]

Hallo liebe Community,

ich habe zur Zeit folgendes Problem bei meinem Projekt.
Ich muss eine Druck- und Temperaturmessung auswerten und das Messergebnis auf einem Rechner über RS232 oder USB darstellen.
Um dies zu erreichen will ich das Signal vorab digitalisieren und muss es dann über ein 25m langes Koaxkabel übertragen. Auf dem Koaxkabel wird außerdem ein Videosignal übertragen.

Wie realisiere ich dieses Vorhaben am besten?

vg, Nixon

[derguteweka]

Moin,

Wenn du das Video nicht stoeren willst, wuerd' ich so bei 5.5-6MHz rum, also oberhalb des Videos eine Uebertragung deiner Werte machen, vielleicht frequenzmoduliert (Hub ~50KHz), dann kannst du zum Empfang irgendwelche billigbillig 08/15 TV-ICs verwenden, vielleicht fliegt noch irgendwo ein gammeliger TBA120 rum.
So wird bei analogem TV der Ton uebertragen, d.h. oft "rechnet" Videoequipment schon mit Stoerungen in dem Bereich und hat evtl. entsprechende Filter ("Tonfalle") eingebaut.
Dann brauchste auf der Sendeseite halt noch eine Umsetzung deines digitalisierten Signals in eine 5.5 MHz FM, also einen kleinen µC und danach einen VCO - billig: mit 1N4001 als Varicap, besser: der VCO aus einer PLL, vielleicht geht da ein 4046 noch, ich weiss nicht wie weit nach oben der kann...
Ist aber schon bisschen Aufriss, also nix, was an einem Wochenende zusammengespaxt wird.

Gruss
WK

[BernhardS]

Hallo,

wie oft werden die Meßwerte für Druck und Temperatur denn gebraucht?

Bernhard

[Nixon]

Hallo zusammen, war gestern beruflich sehr eingespannt und hatte daher leider keine Zeit...

Vorab schonmal Danke für die Einwände. Ich habe nun selbst auch mehr Informationen zu dem Projekt, die ich euch nicht vorenthalten will.

Bei dem Projekt handelt es sich um ein Model-U-Boot, welches über ein 25m langes Koaxkabel mit der Fernbedienung verbunden ist.
Über das Koaxkabel wird neben den Steuersignalen außerdem das Videosignal übertragen.
Die Messdaten der Druck-und Temperaturmessung müssen ebenfalls über das Koaxkabel übertragen werden.

Jetzt noch ein paar Details:


1. Das Signal soll schon verstärkt und digitalisiert übertragen werden

2. Zur Temperaturmessung wird ein PT100 eingesetzt, das von einer Konstantstromquelle (1mA) gespeist wird

3. Das Drucksignal wird aus einer bereits bestehenden Schaltung abgegriffen, wobei hier 150mV einem Druck von 1bar entsprechen.

4. Die Temperaturmessung muss von 0°C - 25°C auf 1°C genau sein.

5. Die Druckmessung muss von 0bar - 1bar auf 0,1bar genau sein.

6. Verbauter Akku im U-Boot: 12V, 5Ah

Hallo,

wie oft werden die Meßwerte für Druck und Temperatur denn gebraucht?

Bernhard

Ich denke es ist ausreichend, wenn ich die Daten jede Sekunde aktualisiere...Was meinst du?

Moin,

Wenn du das Video nicht stoeren willst, wuerd' ich so bei 5.5-6MHz rum, also oberhalb des Videos eine Uebertragung deiner Werte machen, vielleicht frequenzmoduliert (Hub ~50KHz), dann kannst du zum Empfang irgendwelche billigbillig 08/15 TV-ICs verwenden, vielleicht fliegt noch irgendwo ein gammeliger TBA120 rum.
So wird bei analogem TV der Ton uebertragen, d.h. oft "rechnet" Videoequipment schon mit Stoerungen in dem Bereich und hat evtl. entsprechende Filter ("Tonfalle") eingebaut.
Dann brauchste auf der Sendeseite halt noch eine Umsetzung deines digitalisierten Signals in eine 5.5 MHz FM, also einen kleinen µC und danach einen VCO - billig: mit 1N4001 als Varicap, besser: der VCO aus einer PLL, vielleicht geht da ein 4046 noch, ich weiss nicht wie weit nach oben der kann...
Ist aber schon bisschen Aufriss, also nix, was an einem Wochenende zusammengespaxt wird.

Gruss
WK

Kann ich auf Senderseite direkt meinen Messsignalen auf den µC gehen, so dass dieser eine Verstärkung und Digitalisierung des Signals realisiert, oder muss da noch was vorgeschaltet werden?

Hat jemand Erfahrung mit Textüberlagerung von Videosignalen?

Beste Grüße und vielen Dank

[BernhardS]

Hallo,

einen richtigen Plan habe ich natürlich nicht, aber ich würde das Koaxkabel sowohl im Boot als auch beim Empfänger mit zwei Kondensatoren, bzw. einem so genannten Mantelstromfilter versehen.
Dann könnte man über das Kabel langsame Impulse übertragen, "beinahe Gleichstrom".

Müsste man halt erst mal ausprobieren ob das Videosignal unter dieser doppelten Trennung leidet und was man auf das Kabel schalten kann ohne daß das Bild erkennbar schlechter wird.

Die Übertragung von ein paar Byte dauert ja nur Sekundenbruchteile, sehr langsam ist hier ein relativer Begriff. Es wird also nur ein Bildausschnitt pro Sekunde gestört, wenn überhaupt. Kleiner Tip: Nur einmal pro Minute den Meßwert übertragen; jeden Sekunde nur die Differenz zum vorhergehenden Wert. Die Temperatur ändert sich ja kaum, und der Druck hoffentlich auch nur langsam - zumindest abwärts.

PT100 ist schwierig für den Ungeübten. Besser ein Sensor der direkt an einem Mikrokontroller geht wie DS1802.

Zur Meßwertaufbereitung kann man natürlich nicht viel sagen, unsereiner programmiert einen Kontroller.

Bernhard

[Nixon]

einen richtigen Plan habe ich natürlich nicht, aber ich würde das Koaxkabel sowohl im Boot als auch beim Empfänger mit zwei Kondensatoren, bzw. einem so genannten Mantelstromfilter versehen.
Dann könnte man über das Kabel langsame Impulse übertragen, "beinahe Gleichstrom".

Müsste man halt erst mal ausprobieren ob das Videosignal unter dieser doppelten Trennung leidet und was man auf das Kabel schalten kann ohne daß das Bild erkennbar schlechter wird.

Was für einen Vorteil würde das mit sich bringen?

Die Übertragung von ein paar Byte dauert ja nur Sekundenbruchteile, sehr langsam ist hier ein relativer Begriff. Es wird also nur ein Bildausschnitt pro Sekunde gestört, wenn überhaupt. Kleiner Tip: Nur einmal pro Minute den Meßwert übertragen; jeden Sekunde nur die Differenz zum vorhergehenden Wert. Die Temperatur ändert sich ja kaum, und der Druck hoffentlich auch nur langsam - zumindest abwärts.

Warum nur die Differenz übertragen?
Warum wird das Bildsignal gestört, wenn die Übertragung oberhalb der Übertragungsfrequenz des Videosignals liegt?

PT100 ist schwierig für den Ungeübten. Besser ein Sensor der direkt an einem Mikrokontroller geht wie DS1802.

die Rahmenbedingungen sind diesbezüglich schon vorgegeben, weil sich schonmal jemand dran versucht hat, leider aber nach dem Einbau des PT100 nicht weiter gemacht hat. Da ich elektrotechnisch schon ein bisschen Hintergrundwissen habe, traue ich mir die Programmierung eines µC durchaus zu. Erfahrungen habe ich bis jetzt nur in C und AVR, wobei das meiste hier alles Spielerei war, was ich jetzt merke wo ich vor einer technischen Problemstellung stehe.

Kann mir jemand gute Literatur empfehlen?

Welche Programmiersprache würdet ihr mir empfehlen?

Ist die Verstärkung und die Digitalisierung durch den µC realisierbar, oder muss noch eine entsprechende Verstärkerschaltung mit A/D-Wandler vorgeschaltet werden?

[BernhardS]

Hallo,

Was für einen Vorteil würde das mit sich bringen?

Ist halt so ein Gedanke.

Wenn es nur ein Kabel gibt, man aber zwei Sachen darüber übetrtragen will, dann gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine davon ist, daß man das Videosignal unverändert auf das Koaxkabel gibt und überlegt wie man das zweite Signal auf dieses Kabel bringt.
Ich muss zugeben, daß ich wohl etwas schneller geschrieben als gelesen habe. Es gibt ja schon eine Übertragung von Steuerdaten. Wie ist denn die realisiert?

Warum nur die Differenz übertragen?

War nur laut gedacht. Die übertragenen Datenmengen so klein wie möglich halten.

Warum wird das Bildsignal gestört, wenn die Übertragung oberhalb der Übertragungsfrequenz des Videosignals liegt?

Wenn Du die Variante mit der Übertragung auf 5,6MHz bevorzugst, dann mein Gedankengang nicht weiter wichtig. Es bezog sich auf den Versuch die Daten direkt auf das Koaxkabel darufzugeben Ich wollte praktisch unterhalb der Frequenz des Viedosignal bleiben.

die Digitalisierung durch den µC realisierbar

Musst halt die Spannungsänderung pro °C am PT100 mit der Auflösung des gewählten Kontrollers vergleichen.

Bernhard

[derguteweka]

Moin,

Das mit den Daten frequenzmaessig unterhalb des Videosignals seh' ich als seehr problematisch, weil ein Videosignal frequenzspektrumsmaessig bis runter auf DC geht, da gibts nix mehr drunter. Der einzige Grund, warum man in der Praxis ein Videosignal auch ueber einen AC-gekoppelten Signalpfad bringt, ist, dass man danach mit Tricks (Schwarzwertklemmung) den Originalzustand versuchen kann, wiederherzustellen.

Das Gesamtproblem sollte in mehrere Teilprobleme gegliedert werden, die dann einzeln besser angegangen werden koennen z.b.:
1.) Aufbereitung der Messwerte, also Verstaerkung, etc.
2.) Analog-Digitalwandlung und evtl. Datenverarbeitung der Messwerte(z.b. Mittelwertbildung, Pruefsummenberechnung fuer sichere Übertragung,...)
3.) Modulation und Einkopplung ins Koaxkabel
4.) Auskopplung aus dem Koaxkabel und Demodulation
5.) Datenverarbeitung (Fehlerkorrektur) und Interface zum Rechner, der das Messergebnis darstellen soll.

Fuer 2.) und 5.) wird wahrscheinlich schon ein AVR, in C programmiert, passen.
1.),3.), und 4.) seh' ich momentan eher in der klassischen Analogtechnik angesiedelt.

Literaturempfehlung: "Repetitorium Fernsehtechnik" und die "EN 300 163" (NICAM Spec.) gibts beide fuer umme als pdf bei Rohde&Schwarz bzw. bei ETSI; einfach mal googeln.

Nicht ganz unerheblich ist natuerlich auch die schon vor mir gestellte Frage, wie denn die "Steuerungssignale" auf dem Koaxkabel uebertragen werden - nicht, dass das Rad nochmal erfunden werden muss oder sich dann irgendwie beisst.

Gruss
WK

[Nixon]

Guten Abend,

meine verzögert Antwort hat damit zu tun, dass wir uns übers Wochenende überlegt haben, ein Kabel zu kaufen, welches 3 Koaxkabel beinhaltet. Diese Variante haben wir bereits als 10m-Version zur Verfügung.
Der Grund dafür ist, dass es in der Vergangenheit schon nicht ganz unproblemaisch war, die Steuersignale zu übertragen ohne das Viedeosignal zu stören.
Somit steht mir für die Übertragung ein einziges Koaxkabel mit voller Bandbreite zur Verfügung.

Meine letzte Frage die sich mir stellt ist, ob ich mir den µC auf Senderseite sparen kann und mit einem µC auskomme, der dann sowohl die Analog-Digital-Wandlung sowie die weitere Verarbeitung übernimmt? Also doch eine analoge Übertragung...
Wäre diese Methode auch schneller zu realisieren?


Danke für die Literaturtipps und deine Hilfe WK

Wenn Interesse besteht kann ich die Tage auch mal Bilder vom U-Boot machen und hier einfügen...

VG

[derguteweka]

Moin,

Meine letzte Frage die sich mir stellt ist, ob ich mir den µC auf Senderseite sparen kann und mit einem µC auskomme, der dann sowohl die Analog-Digital-Wandlung sowie die weitere Verarbeitung übernimmt? Also doch eine analoge Übertragung...

Wenn du 2 Signale (Temperatur und Druck) uebertragen willst, dann wuerde ich den µC auf der Senderseite nicht einsparen, eher den auf der Empfangsseite. Wenn du im U-Boot deine analogen Sensorsignale geeignet verstaerkst, digitalisierst und dann z.b. als RS232 Signal auf das Koax bringst, brauchst du auf der Empfangsseite so gut wie nix mehr; kannst ja dann direkt in den Auswerte-PC. Sollte der RS232 Pegel dann bis in die Videoleitung uebersprechen, koenntest du im Kabel mit kleineren Signalen fahren und die dann auf der Empfangsseite mittels "analog"-Technik wieder auf die noetigen Pegel bringen.

Gruss
WK

[BernhardS]

Hallo,

außerdem ist das Meßergebniss eines PT100 über ein langes Kabel ziemlich ungenau. Der Widerstand des Kabels und der Kontaktstellen sind größer als die Unterschiede im Meßwert bei der gewünschten Auflösung. Wenn es stimmen soll, dann müsste man die Temperaturmessung mit angeschlossenem Kabel kalibrieren.
Das ist aufwendig und spricht auch für eine Verarbeitung beim Sender.

Bernhard

[anders]

Im Prinzip reicht es das Videosignal übertragen zu können; mehr Adern braucht man nicht.
Bekanntlich werden schon seit Ewigkeiten beim mittlerweile abgeschafften analogen Fernsehen in der Vertikalen Austastlücke analoge Prüfzeilen sowie etliche Zeilen mit digitaler Information, z.B der Videotext, übertragen.

Man kann da ziemlich große Datenmengen übertragen, weil die Baudrate recht hoch (iirc über 6 MBit/s ) ist und die Austastlücke verhältnismäßig lang. Es stehen also viele Zeilen dafür zur Verfügung.
Man kann sogar auf das analoge Signal ganz verzichten und ausschliesslich VT übertragen. Als ich mich vor ca. 25 Jahren mal damit beschäftigt habe, schafften die Decoder das.
Dann muß man das Videosignal allerdings digitalisieren.

Den Akku sollte man nur als Notstromversorgung ansehen, da es ja kein größeres Problem ist das U-Boot über das Koaxkabel mit Strom und Steuersignalen zu versorgen.
Dann erscheint es auch machbar, das Koaxkabel nicht für Videosignale zu verschwenden, sondern damit ein LAN (Ethernet) aufzubauen, und mit dem Boot einen Rechner zu versenken, der per TCP/IP kommuniziert und die gesamte Steuerung und Signalaufbereitung erledigt.
Auch hier ist es leicht möglich Betriebsstrom und Daten über das gleiche Kabel zu transportieren.