Experimentieren mit Interferenzeffekten für verschiedene Messsysteme

Dies gilt für Signale mit niedrigem Pegel, die bei unsymmetrischen Datenerfassungseingängen beobachtet werden, jedoch nicht bei Diff-Eingängen. Grundsätzlich gibt es drei Datenerfassungskarten, von denen eine eine Single-Ended-USB-Karte ist, die andere eine Single-Ended-Grounded-PCI-Karte (kann auch auf Diff-Ended eingestellt werden) und die dritte ein Diff-Ended ist USB-Platine. Alle werden von einem Desktop-PC überwacht. Die Abtastrate ist für alle auf 1 kHz eingestellt. Und alle Boards haben die gleiche Auflösung.

Wenn ich eine Quelle normalerweise an die Eingänge dieser Karten koppele, wenn keine Interferenzen und Rauschen vorhanden sind, bekomme ich keine Probleme mit DC-Signalen wie 5 V DC.

Aber manchmal beobachte ich Rauschprobleme bei Single-Ended-PCI-Boards, also wollte ich diese empirisch untersuchen. Aber dafür brauchte ich eine Quelle mit Interferenzen. Zum Glück habe ich wohl einen gefunden. Ein Funktionsgeneratorsignal wird von den Platinen unterschiedlich gelesen, je nachdem, ob es sich um Single- oder Diff-Ended-Signale handelt.

Ich verwende diesen Funktionsgenerator als Quelle für Eingangssignale zu den Datenerfassungskarten. Ich habe es auf 10 mV pk-pk 3 Hz sinusförmig ohne Offset eingestellt. Eine gute Messung sollte also ein ähnliches Signal messen, das einer 10-mV-Spitze-Spitze-3-Hz-Sinuskurve ähneln sollte. Ich verwende sowohl STP- als auch BNC-Koaxialkabel. In diesem Beispiel verwende ich BNC-Koaxialkabel.

Zuerst verwende ich den Funktionsgenerator mit 3-poligem Netzkabel. Die Masse des Ausgangssignals des Funktionsgenerators wird wie bei einem Oszilloskop über das Netzkabel mit der Netzerde verbunden.

Also zuerst benutze ich es mit 3-poligem Netzkabel. Dann messe ich mit der einseitig geerdeten PCI-Platine und hier ist, was sie misst:

Oben sehen Sie den Offset-Fehler und die Verzerrung im Signal.

Und jetzt habe ich die gleiche Messung mit der Single-Ended-USB-Karte eingerichtet. Beachten Sie, dass seine Masse nicht geerdet ist. Und hier bekomme ich das gleiche Problem:

Es gibt einen Offset-Fehler mit erheblicher Verzerrung.

Mir ist aufgefallen, dass diese Verzerrung mit der Kabellänge größer wird.

Und hier zum Schluss noch das Ergebnis der Messung des Diff-Ended Boards:

Oben gibt es fast keinen Offset-Fehler und das Rauschen verzerrt das Signal nicht sehr. Sieht aus wie zufälliges Rauschen. Ich bekomme auch eine ähnliche Messung, wenn ich die PCI-Karte als unterschiedliche Eingangskonfiguration verwende.

Und nach all dem kam ich zu dem Schluss, dass differenzielle Eingänge immun gegen Rauschen sind.

Aber dann habe ich ein zweipoliges Netzkabel für den Funktionsgenerator verwendet und die Single-Ended-Boards fingen an, sehr genau zu messen, sogar etwas besser als die Diff-Ended.

Meine Fragen sind:

1-) Ich verwende Kabel von etwa 15 Metern bis zu 50 Metern. Und scheint mir, als ob es großartig ist, wenn es keine Interferenzen gibt. Aber wenn es Rauschen gibt, ist die Differenz besser. Was könnte in meinem Fall der Grund dafür sein, dass die Verwendung eines dreipoligen Netzkabels für den Funktionsgenerator diese Störungen verursacht?

2-) Wie erscheint dieses Rauschen als Offset und Verzerrung bei Single-Ended und nicht auf der diff.ended Daq-Karte?

3-) Ich möchte es den Leuten zeigen, um sie davon zu überzeugen, ein diff.ended Board für bessere Messungen zu verwenden. Ich habe lange nach einem verrauschten Interferenzszenario gesucht, um zwei Systeme einzeln und gegeneinander zu testen, aber es ist mir nicht gelungen, Interferenzen zu erzeugen. Kann mein Setup verwendet werden, um den Unterschied dieser beiden Systeme zu demonstrieren (einfach vs. diff-ended)?

BEARBEITEN:

Wie ich bereits erwähnt habe, wenn ich ein 2-poliges Netzkabel verwende (dh keine Interferenz), erhalte ich die Single-Ended-Daten (blau) noch besser als den Diff-Ended-Fall (rot) wie unten: