Hi,
De vorige week en dit weekeinde wat uitzoekwerk gedaan aan wat filters en deze keer de 50Hz notchfilters die ik hier heb en een voor mij nieuw schema.
Dit nieuwe schema betreft de Bainter versie van een notchfilter.
Ik vond een calculator voor het berekenen van componentenwaarden van een Bainter fiterconfiguratie bij de website van changpuak.ch
Dit is de link naar de filter configuratie en twee PDF bestanden betreffende wat uitleg, vooral de eerste heb je nodig voor een goed werkende versie.
Want zoals aangegeven in de calculator van changpuak.ch haal je maar erg slechte notch waarden en bij het orginele document vermelde componentenwaarden minstens 40dB notch.
Dit na schaling van de condensatoren voor 50Hz gebruik)
https://www.changpuak.ch/electronics/Bainter_Notch_Filter.php
Dit filter heb ik wel gebruikt om een aantal metingen te doen, het is makkelijk te tunen,
dit door de weerstanden van de eerste inverterende trap een beetje aan te passen.(via een trimpotmeter)
Heb je geen zeer diepe notch nodig dan is dit filter goed bruikbaar, maar gebruik dan wel de component waarde van het orginele artikel als uitgangspunt.
Ik heb flink gespeeld met verschillende componenten waarden zoals gelijke condensatoren, je haalt dan geen hoge Q.
Plaatje van de Bainter testsetup.
.
Wat ben ik nu aan het uitzoeken...
Twee dingen... (Ik lijk Joop den Uyl wel)
De twee meetinstrumentjes voor metingen aan het 230V net waar ik op het ogenblik aan werk,
wil ik beide de vervorming kunnen meten en/of de 50Hz netfrequentie kunnen onderdrukken om beter te kunnen meten aan de stoorsignalen.
Voor het notch filter heb je een bepaalde Q factor nodig om goed harmonische vervorming te meten, als de Q te laag is worden de 2e en de derde harmonische te veel gedempt.
Welke Q je minimaal nodig hebt kan je in het onderstaande plaatje zien die ik van de EDN site gehaald heb.
Aan de hand van dit lijstje is zichtbaar dat een Q van 4 a 5, de vervorming niet meer dan 1% zal afwijken.
Je dacht in eerste instantie om een Q van 10 te nemen, dit resulteerd in een zeer scherp filter, maar dat daardoor ook lastig op frequentie te brengen is.
De Net frequentie die hier onderdrukt moet worden is ook alles behalve "stabiel" en dat is een tweede rede om voor een niet te hoge Q te kiezen.
De derde rede is het pulsgedrag van het filter, waar ik hieronder wat plaatjes van laat zien.
Hoe hoger de Q van een filter des te meer hij zingt...
De Q van de drie 50Hz Notch filters heb ik nog niet gemeten, dat komt later,
maar ik kan wel al de verschillen laten zien tussen een notch filter met een lage Q en één met een hoge Q.
Ok, hieronder het eerste plaatje om de verschillen te laten zien, dit is het 50Hz signal zoals het aan de het notch filter wordt aangeboden, een normale sinus 600mV pp.
.
En dit is ook een 50Hz signaal, alleen maar één periode en dan weer een tijdje niets en dan weer één periode.
Met dit signaal wordt dus getest hoe de puls responce is van het te testen filter.
.
Het Bainter filter heb ik al laten zien en dit zijn de twee andere notchfilter doosjes, de linker is denk ik wl bekent van vorig jaar november
en de rechter van een paar jaar terug, het is een actief notchfilter met zowel veersterking alsook verzwakking.
Dit kastje is bedoeld om het 50Hz signaal uit een meetsignaal te halen en eventueel 20dB versterking toe te voegen, hij is in de "0" dB stand getest.
.
Dit is het meetversterkertje die het 600mv signaal uit de generator krijgt toegevoegd en er is nog net wat residu te zien, de notch is ongeveer 45dB diep, en de Q is denk ik rond de 10.
Continu 50Hz aan de ingang, residu is nog net zichtbaar
.
Tja, dat krijg je er nu van als je een hoge Q wilt! dit is het testsignaal dat nog steeds 50Hz is alleen dus een enkele periode.
Het is alsof je met een hamer op een klok slaat, dat ring er lekker op los...
De cursormeting laat zien dat hij mooi op 50Hz ringt.
Één Periode 50Hz aan de ingang, en dit is het signaal aan de uitgang ven de versterker.
.
Laten we nu het passieve notchfilter van november vorig jaar eens aan de tand voelen.
De demping bij 50Hz ben ik vergeten vast te leggen maar dat is niet zoveel anders dan de vorige meting.
Hier is goed zichtbaar dat er van het overdreven ringing geen sprake meer is, de cursor geeft weer de tijd/frequentie weer van één periode in het residu van het signaal.
Maar schoon is het zeker niet.
Hier wordt het zelfde meetsignaal aan het passive filter aangeboden, het signaal aan de uitgang van dit filter ziet er heel anders uit.
.
Spectrum metingen aan het passive notchfilter
De volgende metingen hadden aardig wat voeten in de aarde, de calibratie van de geluidskaart verprutst en dat moest ik dus opieuw instellen, beetje een hel bij de gebruikte software.
Maar goed, het is gelukt en hier het eerste plaatje, en dat is een referentie signaal van 1KHZ bij 1V RMS.
Je kan mooi het paaltje zien met het cirkeltje er op dat het niveau aangeeft, hier "0dB"
.
Hier wordt met het zelfde niveau 50Hz aan het filter toegevoerd, en de demping is tegen de 60dB(neem dat met een correltje zout)
.
En nu het 1-periode 50Hz sinus signaal, 25Hz heeft hier een amplitude van rond de -30dBV.
Kijk naar de 50, 100, 150, 200Hz die zijn bijna niet terug te vinden.
Daar zal wel mooie wiskundige formules achter zitten, maar ik kan het niet berekenen, misschien F.E.T of wat anderen...
Dit plaatje is opgeschoont door een middeling van 50 metingen te nemen, zodat de ruis er uit verdwenen is.
Dat meetsignaal van 1-periode sinus bij 50Hz blijkt dus een zeer breedbandig signaal te zijn!
Ondanks dat de meting er anders uitziet dan dat ik vermoede is toch heel duidelijk zichtbaar wat het verschil is tussen een een filter met een lage Q en een filter met een hoge Q.
Dat de Q grote verschillen geeft, weet ik al een jaar of 30, vooral toen ik xtal filters aan het uitzoeken was voor een bepaalde ontvanger.
Deze x-tal filters kunnen als ze niet goed gemaakt, ook klinken als een klok.
Extra metingen gedaan met andere pulsfrequentie aan Bainter filter
Dan heb ik nog wat plaatjes gemaakt met de test setup van het Bainter filter.
Ik wou weten als ik het één volle periode signaal gebruikte bij verschillende frequenties hoe dit er dan uit zag, alleen nu de scoop plaatjes daar de spectrum plaatjes tijd vreten.
De cursor meting geeft de 50Hz periode aan, hier is het lange na-ringen goed zichtbaar.
.
Deze is gemaakt bij 1-periode van een 100Hz signaal.
.
Een 200Hz periode.
.
Een 300Hz periode.
.
Nu bijna niet meer te herkenen bij een 500Hz periode, de laatste twee plaatjes zijn met hoge middeling gemaakt, vandaar de 15Bit resolutie in het beeld.
.
En de laatste meting één 1KHZ periode, alleen iemand met een Arendsoog kan iets herkenen van het 50Hz residu, met een spectrum meting zou dit natuurlijk veel duidelijk zichtbaar zijn, maarja de tijd he... ik wil nog meer laten zien.
De laatste fotos laten zien dat hoe verder je af bent van de notch frequentie hoe lager de invloed, wat natuurlijk vrij logisch is.
Ik wou ook nog een lekker stijl 400Hz High Pass filter laten zien, maar dat heb ik nog niet opgebouwd, wel berekend met de filter software van Analog Devices.
Ik denk dat ik dit de komende week wel kan laten zien.
Voor nu genoeg vandaag, dit was een lange rit!
SHOOT!
Bram