Ruido em sinais baixos (1mV)

[nob_sp]

Olá Pessoal!
Estou com um problema sério. Preciso ler um sinal analógico (de preferência com PIC), na ordem de 1mv, na freqüência de 10 a 20 Hz, porem o sinal esta muito ruidoso. Alguém tem idéia de como eliminar ruidos em sinais baixos assim?

PS: Dei uma olhada no conceito de amplificador lock-in, mas tem pouquíssimo material disponível!!!

Vlw...

[andre_luis]

nob_sp


Já trabalhei numa placa amplificadora de ECG ( que são sinais da ordem de poucos milivolts ) onde eliminei 90% do ruído colocando uma placa metálica ( aterrada pelo GND ) logo abaixo da PCI separada por uma chapa de acrílico.

Muito da eliminação de ruidos também é realizado na própria etapa de aquisição do sinal.
Se for possível dê mais detalhes acerca da aplicação.

+++

[MOR_AL]

Também já trabalhei com sinais dessa ordem, em chaveamentos de 8MW (13,6kV * 600A).
Na placa de CI, o layout era especial. Com terra para tudo quanto era lado. coloquei em uma caixa de cobre. Só tinha 4 furos nela. Todos com conectores metálicos: Vcc, terra, entrada para fibra ótica e saída do sinal. Este já em baixa impedância.
No seu caso, com esta faixa de frequência baixa, você pode acrescentar um filtro PB.
Se o ruído principal for em uma frequência específica, você pode colocar um filtro notch, que é um rejeita frequência.
Lá dentro da caixinha, havia um filtro RC, ou LC (não me lembro mais) em Vcc.
Se o seu sinal está somado a outro em modo comum, use um amplificador diferencial, bom.
Dê maiores detalhes, como você postou fica muito vago.
1 - Faixa de frequência do seu sinal. Inclui cc?
2 - Relação sinal/ruído.
3 - Frequência do ruído.
4 - Nível de ruído na sua fonte.
5 - Impedância de entrada do seu sinal.
6 - Tensão de alimentação.
MOR_AL

[EDSONCAN]

Ruidos são interessantes, sempre se aprende algo com eles.

Se o ruido for induzido ou conduzido simetricamente pode ser eleminado subtraindo uma refencia que esteja sujeito ao mesmo ruido, tipo celula de carga a 6 fios, la se le microvolts.

Se o sinal e conhecido, elimine o que não é sinal, evite amplificar ruido. Nunca amplifique muito nas etapas iniciais.

Todo ruido tem uma parte constante e uma variavel com temperatura, tensão e etc, portanto é necessario conhecer essa variação.

Quanto a EMI tem muitas tecnicas e documentos na internet sobre como usa-las, mas geralmente bom senso ajuda muito, por exemplo: nunca deixe sem gnd entre trilhas sensiveis, nunca deixe trilhas na periferia da pcb, sempre termine a pcb em gnd e com vias para distribuir a malha de terra.

Conselho não existe trilhas e fios e sim linhas de transmissão, sujeitas a ROE e etc



Edson

[fabim]

Também já trabalhei com sinais dessa ordem, em chaveamentos de 8MW (13,6kV * 600A).
Na placa de CI, o layout era especial. Com terra para tudo quanto era lado. coloquei em uma caixa de cobre. Só tinha 4 furos nela. Todos com conectores metálicos: Vcc, terra, entrada para fibra ótica e saída do sinal. Este já em baixa impedância.
No seu caso, com esta faixa de frequência baixa, você pode acrescentar um filtro PB.
Se o ruído principal for em uma frequência específica, você pode colocar um filtro notch, que é um rejeita frequência.
Lá dentro da caixinha, havia um filtro RC, ou LC (não me lembro mais) em Vcc.
Se o seu sinal está somado a outro em modo comum, use um amplificador diferencial, bom.
Dê maiores detalhes, como você postou fica muito vago.
1 - Faixa de frequência do seu sinal. Inclui cc?
2 - Relação sinal/ruído.
3 - Frequência do ruído.
4 - Nível de ruído na sua fonte.
5 - Impedância de entrada do seu sinal.
6 - Tensão de alimentação.
MOR_AL

Em todos estes anos nesta industria vital.
Esta é a primeira vez que eu vejo isso!!!!
Essa placa devia chegar a ordem de centenas de graus, fora o fato dele usar pra fritar ovo, esquentar marmita, e assar bolos!!! KKKKKkkkkkkk

pegue a capacitancia gerada por estes terras pra tudo quanto é lado.
(V*V)/(1/(2*P*F*C)) = centenas de watts de dissipação termica....
E o valor do dieletrico, e da expessura da placa de CI ? Pra dissipar isso, e o dieletrico não romper!!! O cobre não era de medida de onça, era de leões!! hehehehehe

kkkkkk

[nob_sp]

Explicando melhor...
Preciso ler um sinal gerado por um piezo-elétrico (+ ou - 1mV), estou utilizando um chopper (10 a 20 Hz) para excitar o piezo.
Quando vou ler este sinal, o ruido esta muitas vezes maior que o próprio sinal.

Estou utilizando uma fonte ATX para alimentar o circuito, e um amplificador como seguidor de sinais.

Alguém tem alguma dica para fazer um circuito passa baixa nessa freqüência? Qual amplificador seria melhor?

[xultz]

Semana passada assisti um curso com o Menna Barreto, ele sempre diz que o ruído é que nos mantém empregados, a nossa função é trabalhar com o ruído, e se não fosse ele, a eletrônica seria simples demais.

De qualquer maneira, a primeira coisa que recomendo a você é não alimentar teu circuito com fonte chaveada. Tente trabalhar primeiro com uma linear, é bem provável que a fonte ATX torne teu circuito de instrumentação inviável.

Afora isso, a regra de ouro é sempre tentar eliminar o ruído na sua origem. Tá, mas e qual é a origem do teu ruído? Não sei, e podem ser várias.
A primeira desconfiança vem da fonte, como citei acima. Começa por usar fonte pouco ruidosa, e capriche na filtragem da entrada de alimentação do teu circuito: capcitores, filtro PI, o que der.
O ruído pode estar entrando no cabo entre o sensor e a placa: cabo blindado, aterrado somente no lado conectado no circuito. Se teu sinal de amostragem é da ordem de 20Hz, tente colocar filtro passa alta (tpicamente PI) logo na entrada.
Fazer leitura de 1mV no AD do PIC é pedir prá morrer, então colocar um amplificador de instrumentação na entrada ajuda muito, como OP07 ou algum da linha BurrBrown da Texas.

Sem conhecer teu circuito, isso é o que me vem à mente por ora.

[EDSONCAN]

Fabim

Para forno de indução essa potencia e ate baixa so que usa-se barramento de cobre com tubos de agua soldado e o chavemanto é feto por SCR.



Edson

[fabim]

Fabim

Para forno de indução essa potencia e ate baixa so que usa-se barramento de cobre com tubos de agua soldado e o chavemanto é feto por SCR.



Edson

8MW ? baixa ?
Ai no caso bixão, você quis dizer que a frequencia é baixa né ?

[EDSONCAN]

Os fornos da Alcoa por exemplo a bobina tinha uns 3 metros de raio e uns 6 metros de altura, dai da para imaginar a potencia.


Edson

[MOR_AL]

... Em todos estes anos nesta industria vital.
Esta é a primeira vez que eu vejo isso!!!!
Essa placa devia chegar a ordem de centenas de graus, fora o fato dele usar pra fritar ovo, esquentar marmita, e assar bolos!!! KKKKKkkkkkkk

pegue a capacitancia gerada por estes terras pra tudo quanto é lado.
(V*V)/(1/(2*P*F*C)) = centenas de watts de dissipação termica....
E o valor do dieletrico, e da expessura da placa de CI ? Pra dissipar isso, e o dieletrico não romper!!! O cobre não era de medida de onça, era de leões!! hehehehehe

kkkkkk

Sempre você né Fabim!!
Vamos lá!
1 - Não dava para fritar ovos porque era chaveamento em semi-ciclos de 60 Hz. (A tensão de 13,6kV, fornecia a primeira dica).
2 - A caixa era do tamanho de uma caixa de fósforos comum e ficava a uns 80cm da passagem da corrente principal. A corrente induzida nela era tão pequena que nem foi considerada essa hipótese. Essa caixa era um receptor via fibra ótica. O foto-detetor gerava algumas dezenas de nanoamperes, sobre um amplificador de transimpedância com um resistor de realimentação com cerca de 100k ohms. Isso dava alguns milivolts. Esse sinal era usado para acionar tiristores. O aparelho regulava a tensão de 13,6kV enviada por uma subestação de energia elétrica.
3 - O indutor mais próximo, esse sim gerava altos campos magnéticos, ficava longe o suficiente para não tomarmos choque de 13,6kV.
4 - Marmita? Não. A gente comia bem. Em restaurante.
5 - Chega! Já fugi muito do assunto, para te responder. Se o administrador quizer, pode apagar esta bobeira.
MOR_AL
Em tempo:
Esse aparelho era apenas um protótipo. O objetivo era fazer um trifásico e de maior corrente e tensão.

[fabim]

HALA !!!!
Nossa que susto..
Meo, qualquer um que ler o seu primeiro post, vai entender de primeira que.

OS 13.8KV e 600A, estavam passando por uma placa, dentro de uma caixa!!!

E não, a caixa estava em modo hall capture!!! AFFE

Nossa, eu ja tinha te chingado de zordino e tudo mais, mais retiro o que disse!!! heheheh

[andre_luis]

nob_sp

Existem amplificadores operacionais designados especialmente para instrumentação com baixo offset e alta compensação interna mas não tenho certeza da banda passante.

Tem como voce postar o circuito que voce está usando ?

+++

[MOR_AL]

Explicando melhor...
Preciso ler um sinal gerado por um piezo-elétrico (+ ou - 1mV), estou utilizando um chopper (10 a 20 Hz) para excitar o piezo.
Quando vou ler este sinal, o ruido esta muitas vezes maior que o próprio sinal.

Estou utilizando uma fonte ATX para alimentar o circuito, e um amplificador como seguidor de sinais.

Alguém tem alguma dica para fazer um circuito passa baixa nessa freqüência? Qual amplificador seria melhor?

nob_sp!
Não sei não?
Os piezo-elétricos podem ser simulados como um circuito com quatro elementos:
Um resistor em série com um indutor e um capacitor. Em paralelo com o indutor e o capacitor há outro capacitor.
Traduzindo:
A impedância apresenta duas frequências de ressonância.
A primeira, devido ao LC série. A impedância nessa frequência tem o valor mínimo igual ao valor do resistor.
A outra frequência é devido ao LC que fica em paralelo. A impedância nessa frequência tem o valor máximo.
Essas frequências ficam bem próximas uma da outra, no espectro de frequências.
Então. Normalmente. Se você excitar o piezo com uma onda quadrada, por exemplo, a componente de corrente que vai passar por ela é a que coincide com a frequência de ressonância série.
Você tem que fornecer maiores detalhes do seu projeto para que possamos ajudá-lo.
MOR_AL

[nob_sp]

Vlw galera pela ajuda!!!

Problema resolvido.

Troquei a fonte atx por uma linear, e coloquei um amplificador de instrumentação, como sugerido pelo xultz com ganho de 1000x.

Acho que o problema era a minha fonte que estava com bastante ruido...

Obrigado a todos que colaboraram!
Até a próxima......

NOB_SP