Messung schwach variierender Magnetfelder mit einer Spule

Disclaimer: Ich bin Informatiker.

Ich möchte mit einer Spule ein schwach variierendes Magnetfeld messen. Der Frequenzbereich, an dem ich interessiert bin, ist extrem niedrig (< 10 kHz). Die Quelle des variierenden Magnetfelds ist eine Flüssigkeit, die in einem Eppendorf enthalten ist . Ein Eppendorf ist 40 mm lang und hat einen Durchmesser von 10 mm. Die Spannung an den Klemmen der Spule soll im µV-Bereich liegen, aber ich gehe davon aus, dass es von der Spule abhängt.

Rauscharme Spannungsverstärker mit hoher Verstärkung in Laborqualität liegen außerhalb meines Budgets. Ich habe überlegt, eine billige Karte auf Basis des AD620-Chips zu verwenden, von der behauptet wird, dass sie einen Gewinn von x10.000 bieten kann (z. B. https://fr.aliexpress.com/item/32889722488.html ). Das ist die einzige Lösung, die ich bisher gefunden habe. Aber diese Geräte werden bestenfalls mit einer minimalen Spannungsauflösung von 50µV beworben, wenn ich das richtig verstanden habe.

Ich würde gerne wissen, ob ich diese Einschränkung kompensieren kann, indem ich eine Spule mit einem stärkeren Verstärkungsfaktor (z. B. 10.000 Windungen, 0,2 mm Draht, 11 mm Innendurchmesser, 30 mm Höhe) verwende, in der Hoffnung, dass dies die Amplitude der Spannung am erhöhen würde Anschlüsse der Spule.

Eine andere naive Frage ist, ob ich die Signalamplitude auch erhöhen könnte, wenn ich 2 bis 5 Spulen in Reihe um den Eppendorf lege, jede mit einem Ferritkern.

Bearbeiten 1 : Ich habe jetzt die Spule und den ad620, aber der LM358-Verstärker ist noch unterwegs.

Hier sind die Spulenspezifikationen:

  • Umdrehungen: 2000
  • Drahtdurchmesser: 0,1 mm
  • Höhe: 25mm
  • Innendurchmesser: 12 mm
  • Außendurchmesser: 13,91 mm
  • Induktivität (L): 20,5563 mH
  • Gleichstromwiderstand: 180,942 Ω

Bei 1 kHz beträgt die Impedanz 310,1 Ω.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die schlechte Nachricht für den ad620 ist, dass die Dokumentation vollständig auf Chinesisch ist. Ich übersetze es mit deepl.com. Wir werden sehen, wie weit ich komme. Ich werde einen Link zum Ergebnis posten.

Ich habe vorläufige Tests mit der Debug-Konfiguration durchgeführt. Ich habe den Generator an einen Eingang und das Oszilloskop an den Ausgang angeschlossen, wie in einem Bild dargestellt. Es funktionierte nicht, es sei denn, ich fügte einen Draht zum Boden hinzu. Ich konnte dann das erwartete Signal anzeigen und die Verstärkung anpassen, aber das Signal war ein wenig instabil. Leider hat es mit der Spule nicht funktioniert. Ich sehe etwas, das wie weißes Rauschen aussieht, dessen Amplitude sich beim Einstellen des Widerstands, der die Verstärkung steuert, nicht ändert. Ich hatte erwartet, dass ich 50-Hz-Rauschen sehen würde. Ich weiß nicht, ob ich im Differentialmodus arbeiten soll oder nicht. Ich habe es ohne Erfolg versucht.

Ich habe eine weitere Spule, die an einen 100-W-Audioverstärker und den Generator angeschlossen ist, mit dem ich in dieser Spule ein variierendes Magnetfeld induzieren kann. Dieses kann ich dann als Referenzsignal verwenden und Intensität und Frequenz variieren. Ich habe es bereits ohne Verstärker probiert und konnte das Signal mit meinem Oszilloskop sehen.

Bearbeiten 2 : Ich habe die Dokumentation des AD620-Moduls übersetzt. Es ist hier verfügbar . Es enthält meine E-Mail für den privaten Kontakt, wenn Sie möchten.

Verstärkermodul AD620

Inzwischen habe ich in einem alten französischen Patent weitere Informationen zur erwarteten Signalamplitude gefunden. Ein Patent ist keine Blaupause für Ingenieure, und die Gültigkeit der darin enthaltenen Informationen ist ungewiss. Das ist die beste Info, die ich bisher habe.

Das zu verstärkende Signal wird von einer Spule erhalten. Die Spule wird in die Nähe einer Flüssigkeit gebracht, die angeblich ein variierendes Magnetfeld erzeugt. Die Spule wird mit 300 Ω beschrieben und ist eine Spule von einem "alten" Telefonmikrofon. Der Innendurchmesser der Spule beträgt 6 mm, der Außendurchmesser 16 mm, die Länge 6 mm und der Kern aus Weicheisen. Es wird kein Drahtdurchmesser oder Windungszahl angegeben.

Das zu verstärkende Signal ist eine variierende Spannung am Ende der Spule.

Der Erfinder gibt an, dass die Spule mit einem Verstärker-Vorverstärker mit den folgenden Eigenschaften verbunden ist:

  • Bandbreite: 10Hz - 20 kHz
  • Gewinn: 10 bis 100 (!)
  • Eingangsempfindlichkeit: +/- 100mV.

Wenn das stimmt, brauche ich keinen 10.000-fachen Gewinn. Aber ich bin mir nicht sicher, ob die Spule, die ich habe, geeignet ist, da sie nicht genau der Spezifikation entspricht, die unvollständig ist. Ich zielte auf 300 Ω bei 1 kHz mit 2000 Windungen und einem 0,1-mm-Draht. Die Impedanz meiner Spule ist möglicherweise zu hoch und der Draht zu dünn. Ich kenne die für die Impedanzspezifikation des Erfinders verwendete Frequenz nicht. Sicher ist, dass es sich um eine Mikrofonspule handelt, die zur Spracherfassung dient. Der Erfinder verbindet die Spule mit dem Mikrofoneingang einer PC-Soundkarte. Das werde ich auch irgendwann machen müssen. Im Moment ist es mein Ziel, das Signal mit meinem Oszilloskop anzuzeigen und mit seiner FFT zu überprüfen, ob ich das erwartete Signal sehe.

Der Erfinder verbrachte nicht viel Zeit damit, die Spule zu untersuchen und zu optimieren. Ein befreundeter Elektroingenieur hat das System für ihn entwickelt. Es funktionierte anscheinend und der Erfinder verbrachte seine ganze Zeit damit, damit zu experimentieren.

Was toll wäre, wenn Sie mir helfen könnten, das AD620-Modul zum Laufen zu bringen und das Signal zu verstärken, das ich mit meiner Spule bekomme. Soll ich das in eine andere Frage verschieben?

Ich möchte hinzufügen, dass es besser wäre, wenn ich anstelle dieses AD620 handelsübliche Komponenten verwenden könnte (z. B. einen Mikrofonvorverstärker). Wenn das Experiment funktioniert, wäre es vorzuziehen, dass es sehr einfach, so billig und einfach wie möglich zu reproduzieren ist.

50 uV ist der DC-Offset des AD620. Mit der AC-Kopplung können Sie die Auflösung bis ins Rauschen hinein erhalten. Welche Geometrie hat das vom Eppendorf ausgehende Magnetfeld? Das bestimmt, wo die Spulen für die beste Leistung sein sollten. Ferritkernspulen 'um' den Eppendorf zu legen, klingt zwecklos. Es ist erforderlich, einen Magnetkreis zu entwerfen, der der Geometrie des Felds entspricht. Was verursacht das Feld im Eppendorf? Ist es eine spontane innere Vis viva oder ein PPM-Ringdown, nachdem ein externes Feld entfernt wurde? Letztendlich sind Sie durch die Thermodynamik begrenzt.
Die meisten Ingenieure werden verstehen, was Sie meinen, aber der gebräuchliche Begriff im Englischen ist "Voltage"; "Spannung" ist ein ziemlich archaisches Wort dafür. Wie groß ist das Feld, was zählt als schwach? Mikroteslas? Nanoteslas? Picoteslas?
Können Sie darstellen, wo das Öl ist? Warum wäre das Feld AC? Warum würden Sie die Spule um das Objekt wickeln? Haben Sie das Helmholtz-Setup in Betracht gezogen?
@Neil_UK Es tut mir leid, ich kenne die Geometrie des Magnetfelds sowie die genaue Quelle nicht. Betrachten Sie mein Ziel als den Versuch, das "magnetische Rauschen" der Flüssigkeit zu messen. Einige Leute behaupten, sie hätten es mit einem signifikanten Signal-Rausch-Verhältnis gemacht. Ich versuche, dies zu reproduzieren, aber mein Budget ist sehr begrenzt. Ich habe einen guten Spannungsverstärker gefunden , der kostet aber 1250€H ohne MwSt + Stromquelle. Mit solchen Werkzeugen wäre es meiner Meinung nach auch mit einer schlechten Spule einfach, erfolgreich zu sein.
@Hearth Entschuldigung wegen "Spannung", das ist das französische Wort. Ich kenne die Stärke des Magnetfeldes nicht. Bisher weiß ich nur, dass die Spannung an den Klemmen einer Spule mit 300 Ω Impedanz und 6 mm Weicheisenkern im µV-Bereich liegen soll. Ich suche noch weitere Informationen.
@ Der Versuch, das Feld zu erkennen, ohne zu wissen, in welche Richtung es zeigt, ist wie der Versuch, die Hand in einen Handschuh zu stecken, ohne zu wissen, in welche Richtung der Handschuh zeigt. Wenn Ihr Feld im rechten Winkel zu Ihrer Spule steht, erkennen Sie nichts. Wenn Sie versuchen, etwas zu reproduzieren, dann verlinken Sie auf das Original-Quellpapier, um uns zu zeigen, was Sie zu tun versuchen.
@MarkoBuršič danke für deinen Beitrag. Ich kann die Spule platzieren, wie ich will. Ich möchte die Spule parallel zum Eppendorf legen, weil der Kern der Spule Ferrit ist. Ich hätte das Eppendorf in den Kern stecken können, und das habe ich zuerst versucht. Aber die relative Wasserdurchlässigkeit ist die gleiche wie bei Luft. Mit einem Ferritkern ist es 1000 Mal größer. Ich bin also davon ausgegangen, dass das Signal mit einem Ferritkern 1000-mal stärker sein wird. In diesem Fall befindet sich die Spule neben und parallel zum Eppendorf. Ich nehme an, die Magnetfeldgeometrie ist wie ein Magnet, aber objektiv weiß ich es nicht.
Ihre beste Kerngeometrie wäre Ferrit, der die Luft überall außer der magnetischen Achse innerhalb des Eppnedorfs ersetzt, in welcher Richtung auch immer. Das kann Ihnen eine 3- bis 5-fache Verbesserung des Luftkerns bringen, wenn Sie Ferrit oder Eisen mit 1000 relativen verwenden Durchlässigkeit. Der Grund, warum es Ihnen keine 1000-fache Verbesserung bringt, liegt darin, dass Sie innerhalb des Volumens Ihrer Flüssigkeitsprobe mit einer Durchlässigkeit von 1 festsitzen und nur die Luft um sie herum ersetzen können.
@Neil_UK Es tut mir leid, aber ich kann dir den Link nicht geben. Dieses Experiment wird von Gesundheitswissenschaftlern durchgeführt, die in ihren Artikeln und Patenten nicht alle relevanten technischen Details angeben. Ich weiß nicht, ob es als Schutz oder aus Unwissenheit gemeint ist. Wenn ich die angeforderten Details gewusst hätte, hätte ich sie offengelegt. Ich weiß nur, dass sie behaupten, das variierende Magnetfeld der Flüssigkeit messen zu können, indem sie ihre Spule parallel zum Eppendorf legen. Ich denke, sie haben dies durch Versuch und Irrtum herausgefunden. Wir können also annehmen, dass das messbare Feld parallel zur Eppendorf-Länge ist.
Magnetfelder von Flüssigkeiten und „Gesundheitswissenschaftler, die in ihren Artikeln und Patenten nicht alle relevanten technischen Details angeben“ klingen sehr nach Homöopathen.
@chmike Was Neil über eine Verbesserung von 3 bis 5 sagt, ist wahr; Der Ferrit könnte im Vergleich zu einem Luftkern in der Lage sein, den durch die Spule konzentrierten Magnetfluss um 3 bis 5 zu erhöhen. Sie können nicht den gesamten Magnetfluss durch den Ferrit ziehen, ohne einen fast vollständigen Ferritring mit einem kleinen Spalt zu haben, in dem die Probe sitzt, und dem Klang nach ist das unmöglich oder nicht machbar.
Ungeachtet dessen könnte es bei den betrachteten Signalpegeln schwierig sein, die Quelle des Felds nachzuweisen. Sie müssen Ihre Ausrüstung und die Spule vor dem Einfluss anderer (elektro-)magnetischer Felder schützen.
@JRE danke für deinen Beitrag. Ich habe nicht vor, irgendetwas zu beweisen. Ich möchte nur eine intuitive Idee testen, die nichts mit Homöopathie zu tun hat und auf Berichten basiert, die ich gesehen habe. Anscheinend bin ich in einen Kaninchenbau eingetreten, aber es macht Spaß, weil ich neue Dinge lerne. Sie haben Recht mit dem EM-Rauschen. Ich plane, das Signal mit und ohne Flüssigkeit für eine schnelle Bewertung des Signal-Rausch-Verhältnisses zu vergleichen. Mit einer Mu-Metallbox würde ich wohl einfach EM-Rauschen reduzieren. Es wird benötigt, wenn das Verhältnis schlecht ist.
@chmike: Du hast einen schwierigen Job vor dir. Ich denke, Sie unterschätzen die Menge an Lärm und Müll, die es überall gibt. Ich habe mit einer einfachen Schaltung gespielt und vor einiger Zeit einige Messungen von Rauschen und Interferenzen durchgeführt. Mikrovoltpegelsignale sind schwer zu handhaben.
Was bewirkt, dass die Flüssigkeit ein Magnetfeld aussendet? Handelt es sich um eine biologische, chemische oder physikalische Probe? Geschieht etwas chemisch innerhalb der Flüssigkeit oder biologisch innerhalb der Flüssigkeit oder gibt es einen gepulsten äußeren Reiz, auf den das Magnetfeld reagiert?
@Neil_UK Entschuldigung, ich kann diese Fragen nicht beantworten. Das sprengt etwas den Rahmen meiner Eingangsfrage. Außerdem ist meine intuitive Idee möglicherweise völlig dumm wie einige meiner Ideen zu Spulen. Ich will mich nicht weiter lächerlich machen. Ich nehme an, dass dieses Magnetfeld vollkommen normal und den Wissenschaftlern gut bekannt ist, weil niemand diese Beobachtung bestritten hat. Also versuche ich nur, etwas zu sehen, was ich sehen soll. Ich bin gespannt, ob ich das mit meinen dilettantischen Werkzeugen erreiche.
@JRE Ich habe Änderungen mit Updates hinzugefügt. Da Sie zu der anderen Frage beigetragen haben, möchten Sie vielleicht weiterverfolgen.
Wenn das Signal mit dem Mikrofoneingang einer PC-Soundkarte erkannt werden konnte, sollten Sie keine Probleme haben, es mit einem Oszilloskop zu erkennen. Diese kleine Information ist der Grund, warum die Leute Sie ständig mit Details belästigen. Aufgrund der von Ihnen gestellten Fragen und der in Ihren Ideen erwähnten Verstärkung schien es, als hätten Sie Signale auf Mikrovoltebene betrachtet. Mikrofoneingänge sind (relativ) niederohmig und wenig empfindlich. Ein Oszilloskop sollte Ihre Signale gut darstellen, und ein modernes Oszilloskop mit Spektrumanalyse hilft noch mehr, das Signal aus dem Rauschen herauszufiltern.
@JRE, zwischen der Spule und dem Mikrofoneingang befindet sich ein Verstärker / Vorverstärker. Als ich die Frage stellte, kannte ich die Ausgangsspannung der Spule und die erforderliche Verstärkung nicht. Ich fand das Patent erst, nachdem ich die Frage gestellt hatte. Hier entdecke ich die Verstärkung des Vorverstärkers. Die Ausgangsspannung der Spule ist im Patent nicht angegeben. Das frustriert mich auch sehr.

Antworten (2)

Aber diese Geräte werden bestenfalls mit einer minimalen Spannungsauflösung von 50µV beworben, wenn ich das richtig verstanden habe.

Auf der Vorderseite des Datenblatts steht: -

50 μV max, Eingangsoffsetspannung

Das sollte nicht mit minimaler Auflösung verwechselt werden, wenn ein AC-Signal gemessen wird. Sicher, die DC-Ausgangsspannung könnte 50 μV x Verstärkung betragen, und wenn die Verstärkung 10.000 beträgt, sehen Sie eine Ausgangsoffsetspannung von 0,5 Volt, aber das ist eine statische Spannung; Ihr "gewünschtes" AC-Signal wird diesem DC-Offset überlagert und wird immer noch richtig dargestellt.

Sie sollten sich jedoch bewusst sein, dass die Verstärkung Ihre Signalamplitude bei 10 kHz begrenzt: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

AD620 Datenblatt .

Ich würde die Verwendung von zwei Geräten in Betracht ziehen; einer als Front-End mit einer Verstärkung von 100 und einem sekundären Operationsverstärker mit einer Verstärkung von 100, der darauf folgt. Beachten Sie auch die Geräuschspezifikation.

Beispielsweise hat der AD620 eine Rauschspezifikation ( e N ich ) von typischerweise 9 nV pro Quadratwurzel Bandbreite. Wenn Ihre Bandbreite 10 kHz beträgt, ist Ihre äquivalente Rauschbandbreite bei etwa 16 kHz etwas größer. Dies entspricht einem Signalrauschen von 9 nV x 16000 = 1,14 μV Effektivwert. Dies wird um 10.000 verstärkt, um ein Ausgangsrauschen von 11,4 mV RMS zu ergeben.

Aus praktischen Gründen entspricht dies etwa 75 mV pp: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wird Ihr "Gesucht"-Signal umhüllt? Nur kann man sagen, aber es gibt bessere Geräte und ich würde wahrscheinlich einen rauscharmen Operationsverstärker anstelle eines InAmp wie dem AD620 verwenden. Sie sollten in der Lage sein, dieses Rauschen mit einem viel besseren Operationsverstärker etwa 5-mal kleiner zu machen.

Ich würde gerne wissen, ob ich diese Einschränkung kompensieren kann, indem ich eine Spule mit einem stärkeren Verstärkungsfaktor verwende

Mehr Windungen erzeugen eine größere induzierte Spannung für einen gegebenen Änderungswert des Flusses, aber der Grenzfall von vielen tausend Windungen kann eine Resonanzspitze (aufgrund einer parasitären kapazitiven Kopplung zwischen Windungsschichten) verursachen, die die Verstärkung beeinflusst.

Eine andere naive Frage ist, ob ich die Signalamplitude auch erhöhen könnte, wenn ich 2 bis 5 Spulen in Reihe um den Eppendorf lege, jede mit einem Ferritkern.

Das ist so ziemlich dasselbe wie die Erhöhung der Anzahl der Windungen.

Dann könntest du die ganz großen Geschütze reinbringen. Wenn Sie Ihre Signalfrequenz kennen, können Sie einen Bandpassfilter anwenden, um einen Großteil des Rauschens zu entfernen, das Ihre Messungen behindern könnte. Zum Beispiel diese Schaltung: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  • R = 10 kΩ
  • L = 1 mH
  • C = 1 μF

Es hat eine Resonanzfrequenz von etwa 5 kHz, aber es hat sehr steile Flanken wie diese: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Mit diesem interaktiven BP-Filterrechner können Sie unterschiedliche Filterwerte für unterschiedliche Mittenfrequenzen berechnen.

Ich schätze die Rauschbandbreite auf etwa 300 Hz, und das ist eine deutliche Verbesserung gegenüber den zuvor erwähnten 16 kHz. Ich schätze, das Rauschen würde sich um mehr als das 7-fache reduzieren.

Da ich Ihnen vorschlage, ein zweistufiges Verstärkersystem zu verwenden, sollten Sie den Filter zwischen Stufe 1 und Stufe 2 platzieren. In den Kommentaren habe ich erwähnt, dass ich ihn am Ende der Signalverstärkerkette platzieren soll, aber ich ändere meine Meinung ein wenig. Sie können auch einen grafischen Equalizer verwenden, um Out-of-Band-Rauschen zu entfernen. Wenn Sie eine haben, verwenden Sie eine.

Den Verstärker würde ich gerne selber bauen, aber es klingt nicht realistisch. Ich müsste einen Plan einer PCB-Karte machen, der an sich schon eine Wissenschaft ist, und ihn einer Fabrik vorlegen. Dann debuggen Sie die Karte, was auch außerhalb meiner Kompetenz liegt.

Sie können ein billiges LM358-Verstärkermodul mit einer Verstärkung von 100 erhalten. Ich glaube, dass sie die Aufgabe möglicherweise erfüllen, wenn sie über den oben genannten Filter an die Rückseite des AD620-Moduls angeschlossen werden: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie sind nicht so toll, aber es könnte Ihnen genug positive Ergebnisse liefern, um darüber nachzudenken, diesen Verstärker mit einer professionelleren Spezifikation zu entwickeln.

Vielen Dank diese Antwort. Danke für das Tiefpassfilterschema. Soll ich es zwischen Spule und Verstärker oder zwischen Verstärker und Oszilloskop stecken? Ich denke, es ist vor der Verstärkung. Wo finde ich einen rauscharmen Operationsverstärker mit einer Verstärkung von 1000 oder 10.000? Es gibt viele Schemas im Netz, aber ich kann es nicht selbst bauen. Irgendein Vorschlag ?
Bauen Sie zuerst einen zweistufigen Verstärker mit einer Verstärkung der Stufe 1 von 100 und einer Verstärkung der Stufe 2 von 100. Die Gesamtverstärkung beträgt 10.000. Ein geeigneter Front-End-Operationsverstärker mit wirklich niedrigem Rauschen könnte der AD8597 sein . Setzen Sie den Filter zwischen den Ausgang des 2. Verstärkers und das Oszilloskop. Wenn Sie es nicht bauen können, ist das ein Problem, aber wie würden Sie einen AD620-Verstärker bauen? @chmike
@Andyaka Ich hätte diese Karte unter fr.aliexpress.com/item/32889722488.html gekauft . Ich hätte es nicht selbst gemacht. Den Verstärker würde ich gerne selber bauen, aber es klingt nicht realistisch. Ich müsste einen Plan einer PCB-Karte machen, der an sich schon eine Wissenschaft ist, und ihn einer Fabrik vorlegen. Dann debuggen Sie die Karte, was auch außerhalb meiner Kompetenz liegt. Das kann ich per Software. Wie könnte ich das lösen? Ich könnte bezahlen, um es machen zu lassen, aber wer?
@chmike Ich denke, Sie könnten das verwenden, aber dann mit einer Verstärkung von 100 betreiben, einen billigen, aber halbwegs anständigen Audioverstärker besorgen und die Ausgabe um einen weiteren Faktor von 100 verstärken. Sie sollten in der Lage sein, einen billigen Audioverstärker zu finden, der a liefern kann Gewinn von 100.
Sie können billige LM358-Verstärkermodule mit einer Verstärkung von 100 erhalten, glaube ich - sie könnten die Aufgabe erfüllen, wenn sie an die Rückseite des AD620-Moduls angeschlossen werden @chmike link: openimpulse.com/blog/products-page/product-category/… zum Beispiel.
Das ist großartig, Andy. Es ist in meiner Reichweite. Ich werde das versuchen und Ihnen Feedback geben (nächstes Jahr). Vielen Dank.
@chmike hast du dich am Ende für ein Design entschieden? Kann diese Frage jetzt formell geschlossen werden?
Sie können die Frage schließen, wenn Sie möchten. Ich konnte das Experiment und den Verstärker immer noch nicht machen, weil die Komponenten aus China kommen und es einen Monat dauert. Ich fange erst jetzt an, Komponenten zu erhalten. Ich warte immer noch auf die Spule und eine manuelle Spulenwickelmaschine. Ich habe ein neues Patent gefunden, das das System detaillierter beschreibt, und sie geben vor, dass der Ausgang an der Spule im Bereich von mV und nicht von Mikrovolt liegt. Ich bin wirklich gespannt, was ich bekomme. Ich möchte Ihnen noch einmal für die wertvolle Hilfe danken, die Sie mir gegeben haben.
@chmike nur Sie können die Frage schließen, indem Sie eine Antwort formell akzeptieren. Wenn Sie das Gefühl haben, dazu nicht in der Lage zu sein, dann ist das bedauerlich, aber in Ordnung. Ich meinte übrigens nicht "Deine Frage schließen". Es besteht absolut keine Notwendigkeit, Ihre Frage zu schließen.
Entschuldigung, ich dachte, ich hätte es getan. Es ist jetzt fertig.
Ich habe ein Fortschrittsupdate als Edit 1 meiner Antwort hinzugefügt. Entschuldigung für die Verzögerung.
@chmike Ein Tipp zum Kauf von Dingen ist, dass Sie beispielsweise die Echtheit von Support-Dokumenten feststellen sollten: Worauf Sie beim Kauf einer elektronischen Komponente oder eines Moduls achten sollten
Hallo Andy, ich habe die Dokumentation übersetzt und einen Link in Bearbeiten 2 bereitgestellt. Er enthält zusätzliche Informationen. Sie finden meine E-Mail-Adresse auch in der Dokumentation. Es könnte einfacher sein, die Einrichtung des Geräts zu besprechen.
@chmike Um zu verhindern, dass diese Frage extrem langwierig ist (Moderatoren werden zweifellos Warnungen ausgeben) und um die Grenzen des Stack-Austauschs einzuhalten, würde ich mit einer brandneuen Frage beginnen, speziell dazu, was es mit dem AD620-Modul auf sich hat, das Sie benötigen Hilfe mit.
Um Ihrem Rat zu folgen, habe ich hier eine neue und präzisere Frage gestellt . Vielen Dank für Ihre Hilfe.
Ich muss den vorgeschlagenen Filter hinzufügen, um "Aliasing" zu vermeiden . Können Sie mir bitte sagen, ob der Kondensator ein Keramik- oder ein Elektrolytkondensator sein soll? Es scheint, dass die Elektrolytkapazität für Gleichstrom bestimmt ist und nicht lange hält.
Anti-Alias-Filter sollten aus Keramik sein. @chmike
Ich hätte noch eine Frage zum Filter. Es gibt Pfeile für Vin und Vout, aber ich verstehe nicht, welcher Draht das + ist. Ist es das Kabel mit dem Widerstand? Ich habe ein Koaxialkabel. Ich nehme an, das + ist der interne Draht.
@chmike, es ist eine nicht polarisierte Schaltung, also wird es trotzdem funktionieren. Widerstand auf der Eingangsseite natürlich.
Leider funktioniert der Filter nicht richtig. Das Rauschen hat ein seltsames Verhalten damit. Sie beträgt kurzzeitig 8 mV, fällt dann für eine ähnliche Dauer auf 0 ab und dann wieder auf 8 mV. Außerdem habe ich eine große Spule mit 160W Audioverstärker. Ohne Filter sehe ich ein relativ sauberes induziertes Sinussignal. Mit dem Filter ist es nicht mehr sinusförmig. Also habe ich jetzt den Filter fallen gelassen.

10 kHz ist Audio, und Ihre Spule unterscheidet sich nicht von einem dynamischen Mikrofon. Wenn Sie also keine Schaltung aufbauen möchten, wäre die einfachste Lösung die Verwendung eines rauscharmen Mikrofonvorverstärkers. Dies ist wahrscheinlich billiger als ein Instrument in Laborqualität, und diese Vorverstärker sind normalerweise für Rauschen ausgelegt, damit Sie wissen, was Sie bekommen.

Eine andere Möglichkeit wäre die Verwendung eines rauscharmen Operationsverstärkers. Da die Impedanz der Gleichstromquelle niedrig ist (es ist eine Spule), benötigen Sie meiner Meinung nach keinen Operationsverstärker mit geringem Eingangsstromrauschen. Daher können Sie einen Operationsverstärker mit bipolarem Eingang verwenden. Ich empfehle ADA4898 , sein Eingangsrauschen ist einfach lächerlich und es hat eine hohe Bandbreite. Das bedeutet, dass Sie ein richtiges Layout mit geeigneten Entkopplungskappen erstellen müssen, aber andererseits bedeutet es, dass es viel Schleifenverstärkung gibt, um eine Verstärkung von 100 ohne nennenswerte Verzerrung zu haben. Es ist im Grunde eine einfacher zu verwendende Version des AD797. Sie können auch LT1128 verwenden .

Wenn Sie eine Verstärkung von 10000 benötigen, ist es besser, zwei Stufen mit AC-Kopplung zwischen ihnen zu verwenden, um das verfügbare Produkt aus Verstärkung und Bandbreite besser zu nutzen und zu vermeiden, dass der DC-Offset so stark verstärkt wird, dass dies zu einem Problem wird.

Hinweis Ich glaube nicht, dass Sie einen Instrumentenverstärker benötigen. Wenn Sie sich Sorgen machen, dass Rauschen von den Kabeln aufgenommen wird, ist es am einfachsten, keine Kabel zu verwenden und nur die Spule an die Platine zu löten. Da sich das Kabel am Ausgang befindet, ist das Signal-Rausch-Verhältnis bei einem Signal mit viel höherem Pegel viel weniger ein Problem.

Wenn Sie noch weniger Rauschen wollen, können Sie diesen Vorverstärker bauen , Sie müssen den Schaltplan kaufen, aber er kostet nur 3 Euro. Ich habe einen, und der liefert die Ware, aber das braucht man eigentlich nicht.

Beachten Sie, dass Sie bei Mikrovoltsignalen wirklich auf das Rauschen der Stromversorgung achten müssen. Persönlich würde ich nur zwei 9-V-Batterien verwenden, um eine +/- 9-V-Versorgung herzustellen. Mikrofonie ist wichtig, besonders bei Kondensatoren. Da Ihr Eingangssignal keine Gleichspannung hat, muss es nicht wechselstromgekoppelt werden, sodass keine Eingangskappe erforderlich ist. Die erste Kappe sollte am Ausgang des ersten Operationsverstärkers sein, wo das Signal bereits verstärkt wird und daher weniger kritisch ist. Die am wenigsten mikrofonischen Kappen sind im Grunde Elektrolyte. Verwenden Sie keine Dickschichtwiderstände, da diese zusätzliches Rauschen haben, sondern Dünnschicht- oder Vishay MMA0204 MELF-Widerstände.

Ein weiteres Problem können elektrostatische Felder sein, die von der Spule aufgenommen werden, aber Sie können sie abschirmen (machen Sie keine kurzgeschlossene Kurve).

Das magnetische Feld der Netzfrequenz wird ebenfalls ein Problem darstellen. Sie können einen 50/60-Hz-Kerbfilter arrangieren, aber es wäre einfacher, dies digital zu tun, sobald das Signal erfasst ist.

Messung schwach variierender Magnetfelder mit einer Spule
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