Lock-in Verstärker

Der chaotische Hauptfaden

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zauberkopf
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Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Hi...

Kennt ihr das ? Manche Gespräche sind echt doof.. wir haben gestern eine Fragestellung diskutiert, und seit dem Rotiert mein Kopf.
Eigentlich habe ich auf das Thema keinen Bock.. aber die Herausforderung reizt mich doch sehr.
Ich plane ein Experiment, und möchte an einem Ding feinste "Ereignisse" messen.
So fein das ich Störgrößen so gut es geht ausschließen muss.
Eine wichtige Rolle wird ein Lock-In Verstärker spielen. Und wahrscheinlich nicht nur einer.

Im ersten Schritt plane ich folgendes Setup :
https://www.holographyforum.org/data/pd ... ifier.html
Nur.. das der Laser nicht auf Reichweite optimiert ist, sondern auf Präzision.
Also.. ich hoffe, mein Gedanke ist richtig das ich das hinbekomme, mit einer schwarzen lochblende..
(falls nicht, bitte laut geben)

Der Lock-in Verstärker hier gefällt mir schon ganz gut, weil universell.
https://www.holographyforum.org/data/pd ... fier-1.pdf

Dann google ich nach AD630 und fall fast vom Stuhl... Reichelt will fast nen fuffi dafür haben.
Und ich brauche mindestens 2 davon.
(Ich will gleichzeitig eine Referenzprobe messen)

Mein Kopf ist zu.. vielleicht hat wer ne bessere Idee, ob ich das Problem anders günstiger und vielleicht sogar noch besser.
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Henrik_V
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Henrik_V »

Ich nehm ein Laser-Doppler-Vibrometer dafür :)

Im ersten Versuch kannst Du 32kHz und Empfangssignal mit der Soundkarte aufnehmen und den Lock-In in Software machen.... oder die 32kHz auch gleich mit Soundkarte, dann brauhst Du die nicht im zweiten Kanal mitlesen ... wg Übersprechen... und dann kennst Du die Frequenz (relativ) genau. Relativ, da der Souundkartenquarz ja auch driftet, aber Du samplest ja synchron ..

Anderes Thema:
Wie wäre es mit einem SFP Modul, da ist Laser und Empfänger schon drin, sendet Rechteck bis in den GHz bereich moduliert, im Empfänger ist nach der PD ein Log-Amp, da kommt also Rechteck raus.... die 1550nm Teile senden mit bis zu 10 mW, sind Augensicher und kosten <30€ :)
Zuletzt geändert von Henrik_V am Di 26. Okt 2021, 11:14, insgesamt 1-mal geändert.
nero
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von nero »

Rechteck Referenz + XOR reicht nicht?
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Ich nehm ein Laser-Doppler-Vibrometer dafür :)
z.Z. lese ich mich in die Thematik ein.
z.B. die Frage die ich mir stelle ist : Woher kann ich für ganz wenig Geld ein Paar Interferometer ausschlachten ?
Aber dennoch werde ich den Verstärker wahrscheinlich brauchen, weil ich das objekt und die umgebung daneben "aufnehmen" will.

Stell Dir vor.. Du willst einen Milbenfurz aufnehmen. Glasklar.
Ich stelle mir vor : Einen Laser auf die Milbe, einen Laser direkt daneben.
Beide unterschiedlich Moduliert.
Ich ziehe vom Milbenfurz-Signal die mit Hilfe eines Daneben-Signals die Umgebungsgeräusche ab, und müsste dann den reinsten Milbenfurz ever haben.
Dazu nehme ich Geräusche von Milbe und umgebung auf, Spiele ein wenig mit Phase und Amplitude herum, versuche so viel Signal wie möglich auszulöschen und dann sage ich zur Milbe : Jetzt bitte furzen.
Analog habe ich sowas schon mal gebastelt..
Digital noch net..
Im ersten Versuch kannst Du 32kHz und Empfangssignal mit der Soundkarte aufnehmen und den Lock-In in Software machen.... oder die 32kHz auch gleich mit Soundkarte, dann brauhst Du die nicht im zweiten Kanal mitlesen ... wg Übersprechen... und dann kennst Du die Frequenz (relativ) genau. Relativ, da der Souundkartenquarz ja auch driftet, aber Du samplest ja synchron ..
Muss ich mich dafür wieder in Gnuradio einarbeiten, oder gibts irgenwo ein tool dafür ?
Lieb ist mir das nicht, weil ich dann auf 20khz beschränkt bin.. so ein kleiner Milbenarsch, dürfte bestimmt im khz bereich furzen..
Wie wäre es mit einem SFP Modul, da ist Laser und Empfänger schon drin, sendet Rechteck bis in den GHz bereich moduliert, im Empfänger ist nach der PD ein Log-Amp, da kommt also Rechteck raus.... die 1550nm Teile senden mit bis zu 10 mW, sind Augensicher und kosten <30€ :)
SFP... Lichtwellenleiter.. geile Idee !
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Rechteck Referenz + XOR reicht nicht?
Bin mir nicht sicher.. ich zerbreche mir gerade über Dinge den Kopf, von denen ich GAR KEINE Ahnung habe.
bzw das blockiert gerade mein Hirn.

Ich habe mich mit unterschiedlichen Typen von Mischern bei Amateurfunk beschäftigt, u.A. ist mir der Intermodulationsverhalten bei der Funktechnik wichtig.
Nur.. habe ich meist HF-gebastelt. Da spielt z.B. Rauscharmut nicht die größte rolle.
Meine Vermutung hier : Ich muss darauf achten.

Sowas will ich eigentlich haben : (aus dem AD630 Datenblatt)
When
used as a synchronous demodulator in a lock-in amplifier
configuration, the AD630 can recover a small signal from 100 dB
of interfering noise (see the Lock-In Amplifier Applications
section)
Und ich werde jede Menge "interfering noise" haben..
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Also mit SFP Modulen kenne ich mich Gar nicht aus..
Aber hier werde ich doch schwach :
https://www.ebay.de/itm/124971453947
850nm das kann man noch sehen... gar nicht mal so schlecht !
blöde frage : Wie dünn ist eigentlich so eine Glasfaser ?
sysconsol
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von sysconsol »

Sind OM4-Multimode-Fasern.
Edit: Link ergänzt.

In welchem Frequenzbereich willst du eigentlich detektieren?
Für Ultraschall gibt es im Bereich Bioakustik fertige Soundkarten mit 192kHz und 384kHz Abtastrate.
Frage mich nicht, was da an ICs verbaut ist.
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Henrik_V
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Henrik_V »

Ich kann 850nm nicht wirklich sehen ... Fasernauskopplung (Kollimator) geht da aber mit etwas Frickel auch in günstig. China Ali hat das auch fertig für günstig, nur nicht mit FC steckern, da ist das meist APC dran.
alexander_d
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von alexander_d »

Das für das Projekt relevante Innenleben eines AD630 lässt sich auch mit Operationsverstärkern und Analogschaltern nachbauen. Dadurch ergbibt sich eine größere Menge an Bauteilen, in der Summe wird es aber billiger.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Das für das Projekt relevante Innenleben eines AD630 lässt sich auch mit Operationsverstärkern und Analogschaltern nachbauen. Dadurch ergbibt sich eine größere Menge an Bauteilen, in der Summe wird es aber billiger.
Das wäre ein weg den ich gehen würde.
Vorerst.
When
used as a synchronous demodulator in a lock-in amplifier
configuration, the AD630 can recover a small signal from 100 dB
of interfering noise (see the Lock-In Amplifier Applications
section)
so ungefähr in diesem Bereich brauche ich.
Falls wer genauere Ideen/Schaltpläne hat, gerne her damit, ich meine gerade was gefunden zu haben, bin aber noch studieren.

Was ich detektieren will, umschreibe ich mal so :
Ich nehm ne Bohrmaschine und bohre einen Teller an.
Das Ding ist laut. Und erhöhe den Druck auf den Teller so lange bis er leise knack macht.
Das Geräuch will ich haben.
Deswegen würde ich dann im zweiten schritt hingehen wollen, um auch die Grundplatte abzutasten, damit die Bohrmaschine herausrechnen kann.

Mein Gedankengang : Wenn es möglich ist, mit nem Laser über einige Entfernung jemanden abzuhören, nur über das nicht sichtbare vibrieren von Glas.. dann muss es auch möglich sein, einer Milbe in wenigen mm Entfernung beim Furzen zuzuhören.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

ach..
Sind OM4-Multimode-Fasern.
Edit: Link ergänzt.
Dort steht :
OM4 & OM5 (50/125 µ)
Heist das die Faser ist nur 50µm dick ?
das könnte ggf ziemlich hilfreich sein. müsste man mal ausporbieren.
Der strahl der da rauskommt.. ist dann sicher nicht schön gerade.. wie vom pointer ?
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licht_tim
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von licht_tim »

Das heißt der lichtleitende Kern der Faser ist 50µm dick. Singlemode Fasern haben nur 9µm. Beide haben einen "Mantel" um den Kern, der dafür sorgt, dass das Licht im Kern bleibt. Diese Schicht hat 125µm Durchmesser bei Multimode und auch bei Singlemode.
Stecker haben einen Öffnungswinkel von 30° hab ich mal irgentwo gelesen. Aus gebrochenen Fasern tritt das Licht völlig undefiniert aus.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Das heißt der lichtleitende Kern der Faser ist 50µm dick. Singlemode Fasern haben nur 9µm. Beide haben einen "Mantel" um den Kern, der dafür sorgt, dass das Licht im Kern bleibt. Diese Schicht hat 125µm Durchmesser bei Multimode und auch bei Singlemode.
Stecker haben einen Öffnungswinkel von 30° hab ich mal irgentwo gelesen. Aus gebrochenen Fasern tritt das Licht völlig undefiniert aus.
Ich und Lasertechnik...
Aber... ein paar lustige Ideen sind mir dabei eingefallen.
Mittlerweile hat mein Browser gefühlte 10000 Tabs offen, und mein Arbeitspeicher schreit um Hilfe..
Mir gefällt die Idee des laserinterferometrische Vibrometer ganz gut..
Wenn ich das über so eine Faser ganz nah an das objekt heranbekomme.. dann wird das interessant !

Gedankenexperiment : Mikrophon mit LWL Kabel.
Metallbeschichte Kunststoff Membran , darauf hält in 1-2mm abstand eine Faser drauf. Am anderen Ende der Faser hängt ein Interferometer.
Praktisch gesehen, bullshit, weil sehr wahrscheinlich dann auch das Kabel zur Mikrophonie neigen würde.
Aber wenn das Gedankenexperiment funktioniert, dann habe ich ein halbes duzend Probleme weniger.
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Henrik_V
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Henrik_V »

zauberkopf hat geschrieben: Di 26. Okt 2021, 15:29 ...
Mein Gedankengang : Wenn es möglich ist, mit nem Laser über einige Entfernung jemanden abzuhören, nur über das nicht sichtbare vibrieren von Glas.. dann muss es auch möglich sein, einer Milbe in wenigen mm Entfernung beim Furzen zuzuhören.
Das Wegrauschen bei 'meinem' Laserdopplervibrometer ist oberhalb von 3kHz bei 130 fm :) darunter steigt es an ( ~1/f Rauschen) ... wenn man das ruhig auf optischer Bank aufbaut sollen 30 fm drin sein.
irgendwann rauscht dann die Luft ;) wo wir ja bei der Lausflatulenz wären :D (also über die Dichteänderung des Gases gemessen ;)
Das ist dann aber ein heterodyne Interferrometer, HeNe Laser, 40 MHz Tragerfrequenz (über AOM) ... die Weginformation liegt dann in der Phase, die man demoduliert.

Polytec hat dazu Infos auf der Seite. Ich mein die günstigsten Systeme fangen bei etwa 10k an...

Tellerknack würde ich ja über Körperschallmikro... Piezo an der Tellerfixierung messen ...
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

War nur ein Beispiel, warum ich eine hohe Dynamik brauche.
Was ich eher messen will.. z.B. Pulsfrequenz einer Hausstaubmilbe.. ;-)
Dynamik : Ich will das knacken des Panzers der Milbe hören, und am besten nur das, während ich mit einem kleinen Hammer drauf schlage.
Damit ich sofort weis, das ich das Vieh erlegt habe, und nicht nach jedem versuch nachsehen muss.
Polytec hat dazu Infos auf der Seite. Ich mein die günstigsten Systeme fangen bei etwa 10k an...
Okay.. hier reden wir über mein 3. Browserfenster mit ca 100 Tabs...
10kEur gehen natürlich gar nicht. Wenn ich schon am überlegen bin, an einem AD630 zu sparen..
Ich habe gesehen, das es für industrielle Zwecke schon relativ kleine Interferometer gibt.
So schrecklich kompliziert schaut das Prinzip Schaltbild auch gar nicht aus...
Das einzige Exotische Bauteil, was mir natürlich fehlt, wäre ein Beamsplitter..
Meinste es wäre möglich mit bastlermitteln schon was zu erreichen ?
Ich habe ein paar Alugehäuse, ein paar normale 1mW Laserdioden.. bestimmt auch noch ne Photodiode..
Die Hoffnung hier wäre : Lock-In + schäbiges Interferometer = schafft es gerade so.
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sukram
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von sukram »

zauberkopf hat geschrieben: Di 26. Okt 2021, 16:54 Das einzige Exotische Bauteil, was mir natürlich fehlt, wäre ein Beamsplitter..
Meinste es wäre möglich mit bastlermitteln schon was zu erreichen ?
Im Telko/Netzwerkbereich gibt es 1:2 Koppler mit verschiedenen Teilungsverhältnissen (zb 99:1, 80:20, 50:50). Würde halt zu dem SFP Modul passen :mrgreen:

Edit: das hier z.b. für Singlemode im ferneren IR Band
https://shop.fiber24.net/FOSP-F2-PLC-SM ... _campaign=
sysconsol
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von sysconsol »

Polytec haben wir hier auch. Sogar 3 Köpfe und die können scannen 8-)
zauberkopf hat geschrieben: Di 26. Okt 2021, 16:54 Das einzige Exotische Bauteil, was mir natürlich fehlt, wäre ein Beamsplitter..
Der akustooptische Modulator ist also kein Problem für dich?
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ferdimh
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von ferdimh »

100dB sind "gerade mal" 5 Zehnerpotenzen in der Spannung. Wenn du deinen Opamp also bis 10V aussteuern kannst, musst du 100µV auflösen. Das sollte man, wenn man keine riesen Temperatursprünge hat (oder sich ein strategisch geschicktes Autozero baut) noch hinkriegen.
Ich stelle mir z.B. zwei Lock-In-Verstärker vor: einer kriegt das Eingangssignal, einer nicht. Der mit "nicht" wird automatisch auf 0 gedreht. Nach 1s wird gewechselt...

Auch: 100dB werden zu 80 dB, wenn du die Bandbreite 100stelst. Wenn du also dem Lock-In-Verstärker ein 320 Hz breites Filter vorschaltest, wird das Ganze deutlich einfacher (und nebenbei verschwinden Dreckeffekte durch Oberwellenmischung).
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Der akustooptische Modulator ist also kein Problem für dich?
Keine ahnung.. so weit bin ich noch nicht.. ;-)
Musste mich eben noch mit ein paar anderen sachen beschäftigen..
Auch: 100dB werden zu 80 dB, wenn du die Bandbreite 100stelst. Wenn du also dem Lock-In-Verstärker ein 320 Hz breites Filter vorschaltest, wird das Ganze deutlich einfacher (und nebenbei verschwinden Dreckeffekte durch Oberwellenmischung).

Das ist mir vorhin auch klar geworden.
Was mir noch nicht klar ist, welche Frequenzen (den Furz der Milbe) ich eigentlich suche.
Aber dank Dir.. habe ich vielleicht noch eine andere Idee : Ich vermute stark, das ich das Hauptstörsignal kenne ! Das kann ggf ich vor dem Modulator herausfiltern !
Ich stelle mir z.B. zwei Lock-In-Verstärker vor: einer kriegt das Eingangssignal, einer nicht. Der mit "nicht" wird automatisch auf 0 gedreht. Nach 1s wird gewechselt...
okay.. ich muss mal ne N8 drüber schlafen, vielleicht kapier ich den gedankengang morgen.

Also mit dem Verstärkerchen muss ich mich anscheinend noch aus einem anderen Grund befassen.. den kann ich nicht nur für meine Hochspekulative Idee benutzen, mit dem kann ich auch später Spektroskopie betreiben, besser gesagt, mir ein grobes Schätz Eisen für Ozon und Stickoxide bauen.
Was auch schon länger auf der Todo liste steht. Und das teil bewahrt mich davor Lichtdicht bauen zu müssen.
Weil ich wollte mal gucken, ob ich meinen Silbernitratgenerator nicht energetisch optimiert bekomme.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Das zum thema schlafen gehen..
Mir ist gerade eine elektret Mikrophonkapsel begegnet.. und habe die süsse direkt mal von dem kleinen schwarzen befreit.... 8-)
Und was sehe ich ? Ein loch.. in der eine Metallisch glänzende Folie zu finden ist !

Also wird meine erste Aufgabe sein : Baue ein "Kondensatormikrophon" im THZ Bereich.. das optimiere.. und dann gehe vielleicht weiter.
Okay.. und jetzt zähneputzen pullern, ab ins Bett !
https://www.youtube.com/watch?v=G_qdVnZlqj8
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

So... nach ein ein bisschen basteln und nachdenken :
Ich werde zumindest erst mal einen "generischen Lock-in Verstärker" mit dem AD630 bauen.
https://www.holographyforum.org/data/pd ... fier-1.pdf

Bei Digikey ist der ein bisschen billiger, und bei der Gelegenheit kann ich noch anderes seltenes Gemüse mitbestellten.
Das ganze soll dann ein kleines universelles Laborgerät werden... und eine Referenz für andere billigere varianten.
Farbe
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Farbe »

Der verwendete Faserdruchmesser ist direkt proportional zur Divergenz.
Generell gilt also umso dicker die Faser (der Kern) umso Taschenlampe.

Das selbe gilt fürs einkoppeln. (da du aber nur kleine Leistungen hast ist das quasi egal).
Umso dicker die Faser umso mehr Licht bekommt man rein, eine kleine Multimode Faser mit einer Dicken Diode (1W z.b.) gibt fette Verluste.
Multimode Laserdioden (= Rot über ca 200mW, blau über 80mW, grün über 50mW) lassen sich nur in dicke Multimode fasern einkoppeln. Ausgekoppelt und Kollimiert gibt das einen "naja" Strahl.
Singlemode Diode lassen sich in alles einkoppeln.
Da muss man aber aufpassen, nur Singlemode fasern (nicht alle) gibt es in Polarisatzionserhaltend!

Problem ist auch das Multimode Laserdioden stark rauschen und nur eine geringe Koherenzlänge haben, das könnte die Auflösung vom Interferometer leiden lassen.
Selbst Singlemode Laserdioden haben ein relatives breites Spektrum. Die sind mit Nichten "eine Wellenlänge". Das ließe sich aber mit einem Gitter Verbessern und stabilisieren (Stichwort "external cavity diode laser")

Außerdem gilt: Divergenz (also Strahlwinkel) und Strahldurchmesser hängen direkt zusammen und lassen sich mittels Optik austauschen.
Es ist einfach einen dünnen Strahl mit viel Divergenz in einen Dicken Strahl mit wenig umzuwandeln. Andersrum, beginnt der Strahl dick aber mit sehr wenig Divergenz, läßt er sich einfach in einen dünnen Strahl mit weniger geringer Divergenz umwandeln.

Nur mal um hier reinzuwerfen:
Dioden / AOM / Beamsplitter / Optiken sind alles Sachen die ich besorgen kann, solltest du da etwas brauchen kann ich mal schauen.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Vielen dank..
Viel zu lernen ich noch habe, ich kleiner Padawan... ;-)

Mein erster Versuch soll sein, und ich hoffe, ich kriege das hier mit dem herumliegenden Zeug hin :
Ich will die Membran eines handelsüblichen Elektretmikrophons abtasten.
d.H. billigstes 1mW rote laserdiode... blende, winkel zur membran, photodiode.
Mal sehen, wie das Ergebnis wird.. und mich dann weiter vorarbeiten.
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von sysconsol »

Mikrofonkapsel - hm, ich hätte mit einer Piezoscheibe angefangen.

Da kann man auch eine Spannung zur Auslenkung anlegen und schauen, ob noch das ankommt, was man erwartet.
Und wie gut.


Edit: Ich überlege gerade, wie gut die Optik eines Laserdistanzmessgerätes zumindest für erste Versuche geeignet ist.
A bisserl sehr groß ist der Laserpunkt schon.
Naja, kommt drauf an :)
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Mikrofonkapsel - hm, ich hätte mit einer Piezoscheibe angefangen.
Auch ne gute Idee !
A bisserl sehr groß ist der Laserpunkt schon.
Meine Idee wäre ja : Nadel + schwarze Folie = Blende.
Farbe
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Farbe »

zauberkopf hat geschrieben: Do 28. Okt 2021, 13:41 Meine Idee wäre ja : Nadel + schwarze Folie = Blende.
Das funktioniert überhaupt nicht. Zumindest nicht so wie du es dir vorstellst. Denke an das doppel spaltexperiment nur mit einem Spalt, du produzierst damit einen sehr divergenten Strahl.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Stimmt... 2 blenden hintereinander ?
hmm...
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Farbe »

Das funktioniert nicht vernünftig.
Wenn du den Durchmesser vom strahl kleiner haben möchtest, die Divergenz gleich bleiben soll und du nur "abschneiden" willst: Spatial filter.
Zwei Asphären mit selber positiver Brennweite genau 2x Brennweite abstand. Das macht dann in der Theorie erstmal nix mit dem Strahl -> eingangs Strahl wird von der ersten Asphäre fokussiert, durchläuft den Fokuspunkt, wird von der zweiten Asphäre wieder Parallelisiert. In der Theorie sind dann Eingangs und Ausgangs Durchmesser sowie Divergenz gleich.
In der Praxis sind die Optiken nie Perfekt und machen Verzerrung durch schlechte Ausrichtung z..b. Koma oder Fehlschliff z.b. Sphärische Aberration.

Je nach Setup kannst du auch damit gleich den Ausgangsstrahl Durchmesser anpassen, dafür musst du nur die Brennweiten verändern. z.b: erste Optik +60mm, zweite Optik +30mm = Strahl hat am Ausgang dann halben Durchmesser aber doppelte Divergenz. Das wäre dann ein "Keplersches Teleskop" + Spatial Filter


Das Setup gibt dir dann die Möglichkeit in der Mitte am Fokuspunkt den Beam zu manipulieren. Dort kannst du dann mit einer blende den Strahl verkleinern ohne Beugungseffekte im Ausgangsstrahl zu haben. Natürlich verlierst du dadurch Leistung, davon hast du aber eh genug. Eine olle LPC826 (DVD Brenner single mode laser diode eBay ca 10€) macht dir 250mW CW ohne Probleme.

Sphärische Optiken sind eher schlechter geeignet wegen der starken Verzerrung. Wenn die Optik viel größer im Durchmesser (+ lange Brennweite) als dein Strahl ist, ist sphärisch wahrscheinlich ausreichend.
Wenn du die Wahl hast und große egal ist: Nimm Optiken mit langen Brennweiten, die lassen sich viel Leichter ausrichten. Wenig Abweichung der optimal position bringt dann weniger Strahlverschlechterung.

Ich hab aber keine Ahnung von dem was du machen möchtest, d.h. kann ich dir nicht sagen ob das Interferometer überhaupt noch sinnvoll funktioniert wenn du in einem/beiden Armen ein Teleskop/filter einbaust. Möglicherweise brauchst du super gute Optiken damit der "Wavefront error" nicht zu groß wird und du die Kohärenz = Interferenz verlierst. Ich kenn mich damit aber weit zu wenig aus um da irgendwas raten geschweige denn empfehlen zu können.

Vielleicht sind aber die Beugungen durch einfaches "anschneiden" vom Strahl egal. Du verlierst halt Leistung und hast Licht an stellen wo du es nicht brauchst. Vielleicht stört dich in deiner Anwendung das überschüssige Licht auch nicht, denn das Interferometer sollte trotzdem funktionieren.

Vielleicht kannst du dir das auch alles sparen wenn du auf "laser diode self mixing" setzt. 30min Abendlektüre: https://www.youtube.com/watch?v=MUdro-6u2Zg
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Spike
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Spike »

Farbe hat geschrieben: Do 28. Okt 2021, 22:39 Vielleicht kannst du dir das auch alles sparen wenn du auf "laser diode self mixing" setzt. 30min Abendlektüre:
Wie cool! Danke für den link. Instant Beschleunigungsmesser :-) und mehr...
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

bin grad nicht mehr so richtig aufnahmefähig.. mir viel nur grad der begriff FMCW Radar ein..
Morgen beim Kaffee..
Danke für den Link !
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Ich habe übrigens noch was gefunden :
ADA2200
Und der hat damit auch was gebastelt..
https://hackaday.io/project/27885-photo ... ectroscopy
Merke ich mir vor.. für den nächsten.. ich bestelle erst mal den AD630 und habe langsam meine Digikey Bestellliste fertig.
alexander_d
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von alexander_d »

Für einen Lock-In Verstärker möchte ich noch den Analogmultiplizierer MC1496/MC1596 ins Rennen bringen. Auf ebay lässt sich der Typ für unter 1 Euro pro Stück beschaffen.

Viele Grüße
Alexander
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Den habe ich sogar als NOS im runden Metallgehäuse da.
Der oben verlinkte mit dem AD630 wird mir erst mal als "Referenz" dienen. Quasi als Laborgerät.
Naja... ich hoffe die Digikey bestellung von gestern geht durch..
Die haben so lustige Formulare wegen Export aus den USA.
Fragen mich wozu ich die Bauteile brauche.
Mir viel nichts besseres ein als "Nuklear beheizter Toilettensitz".

Nur später werde ich hoffentlich mal andere Schaltungen ausprobieren.
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ferdimh
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von ferdimh »

Der 1496 hat halt nur das kleine Problem eher mittelmäßiger DC-Stabilität. Der nutzbare Dynamikbereich bei niedrigen Frequenzen ist damit sehr (SEHR!) stark begrenzt, da Symmetriedefizite am Oszillator 1:1 als DC an den Ausgang weitergereicht werden. Wenn wir hier in die 80dB-Liga wollen, muss das Tastverhältnis auf 0,01% stimmen (und zwar so, wie die Transistoren tatsächlich angesteuert werden; Unsymmetrie innerhalb des ICs macht das Ganze noch schwieriger...)
Ein Mischer, der hier nicht mit mächtig DC vorgespannt werden muss (Ringmischer, CMOS-Schalter) ist hier ganz klar im Vorteil.

Was mir im Zusammenhang mit dem 1496 noch eingefallen ist, ist eine "Doppel-Lock-In"-Konstruktion analog zum Doppelsuperhet: Man moduliert mit hohe Frequenz XOR niedrige Frequenz. Sagen wir, mit einem Schema |:101010010101:|.
Dann kommt aus einem Demodulator für die hohe Frequenz noch mal etwas raus, das mit einer niedrigeren Frequenz moduliert ist. Das könnte man hochverstärken und nutzen, um den Dreck aus dem 1. Modulator teilweise zu entsorgen.
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Spike
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Spike »

zauberkopf hat geschrieben: So 7. Nov 2021, 13:22 Mir fiel nichts besseres ein als "Nuklear beheizter Toilettensitz".
... Du hast echt die Hoffnung, dass Amerikaner noch Humor haben :D
Hoffentlich kommen die Dir nicht mit dem Anwalt wegen Patentrechtsverletzung - in den 50ern hat das bestimmt schon jemand angemeldet.
alexander_d
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von alexander_d »

ferdimh hat geschrieben: So 7. Nov 2021, 14:00 Der 1496 hat halt nur das kleine Problem eher mittelmäßiger DC-Stabilität.
Das mit der DC-Stabilität ist klar, aber so wie ich die Aufgabenstellung hier verstanden habe, geht es hier um Signale im Audio-Bereich, so dass DC-Probleme über einen Hochpass beseitigt werden können.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Übrigens... ich habe mal ein bisschen herumgespielt.
Nachdem ich so viel über die Analyse von Vibrationen gelesen hatte, habe ich mir mal so ein 24GHZ Radar Modul CDM324 zukommen lassen.
Danach einen 2 Stufigen Verstärker mit herumliegenden OPA604 gebastelt (ca 72dB gain) und das ganze mal angesaftet.
Meine Hoffnung war eigentlich mein Atmung und meinen Pulsschlag hören zu können, oder der von meiner Mietzekatze.. aber mein PC-Lüfter hat mir nen Strich durch die Rechnung gemacht.
Den konnte ich noch in über 2 m Entfernung "hören".

Das mit dem Puls will ich aber hinkriegen.
Dann kann ich wie bei Star-Trek "Lebenszeichen" Scannen.
https://www.youtube.com/watch?v=dWBmaKk32fE
Mein Kater heißt übrigens Spot.
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nonever
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von nonever »

Moin,

das mit der Atmung und Herz per RF ist nicht ganz trivial. Ohne Frequenzumsetzung wird man da nicht viel hören, da die direkte Modulation durch Atmung und Pulswelle so niederfrequent ist dass das Ohr da schon taub ist. Außerdem hast du mit einem CW Radar ohne IQ Sampling unter Umständen das "null problem" bei dem das reflektierte Signal genau destruktiv mit dem VCO inteferiert und kleine Bewegungen wie Herzschlag quasi gar kein Signal erzeugen. (Jede halbe lambda) Für die Messung vom Herzzschlag bräuchtest du besser ein DC gekoppeltes CW Radar mit Quadratursampling oder ein FMCW mit Phasenauswertung. Da lässt sich die Entfernungsänderung durch die Pulswelle schön darstellen.
Bei spezielleren Fragen gerne fragen, ich baue solche Systeme beruflich.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Also ich war davon inspriert :
https://doi.org/10.1109/EMBC.2018.8513478
(ich liebe sci-hub )

Das Setup ist gleich.. und die Ergebnisse in etwa auch.. ich hatte nur gehofft, das ich ein bisschen mehr reichweite herauskitzeln könnte.
Das CDM324 Modul kann man übrigens ganz einfach über die Stromversorgung Modulieren.
Will ich natürlich auch mal machen.

Lustig ist auch, dem Regen zu zu hören.. vielleicht bastel ich mir mal nen "Regensensor".. ;-)
Ob man.. im Sommer Mücken detektieren könnte ?
DC gekoppeltes CW Radar mit Quadratursampling oder ein FMCW mit Phasenauswertung. Da lässt sich die Entfernungsänderung durch die Pulswelle schön darstellen.
Bei spezielleren Fragen gerne fragen, ich baue solche Systeme beruflich.
JA !
Bei Digikey habe ich ein Modul mit IQ-Ausgang bestellt :
K-LC5
https://www.rfbeam.ch/product?id=9

Weil ich schon mal interessiert bin, was passiert wenn ich die IQ-Signale über ne SDR-Software jage.
Und mit welcher Demod, ich was erkennen kann.
sysconsol
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von sysconsol »

nonever hat geschrieben: So 7. Nov 2021, 19:17 Bei spezielleren Fragen gerne fragen, ich baue solche Systeme beruflich.
Das sind die Systeme, mit denen man nach einem Erdbeben in Häusern verschüttete Personen ortet?
Gorbi
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AW: Lock-in Verstärker

Beitrag von Gorbi »

Vielleicht ist auch dieser Artikel hilfreich: Vergleich zwischen der Schlierenmethode nach Toepler und der Hintergrundschlierenmethode zur Bestimmung akustischer Größen eines Ultraschallwandlers?
Es ist sicher schön, einen Lock-In-Verstärker zu bauen. Aber wenn schon ein AD630 50 Tacken kostet und man das Drumherum mit einrechnet, käme vielleicht doch ein Fertiggerät in Frage? In der Bucht schwimmt gerade ein 5209 von EG&G. Der Vorvorgänger von einem, den ich mal an der Uni hatte. Die Dinger waren nicht schlecht und neu richtig teuer...
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Naja... bei Digikey kostet der "nur" 32Eur.. und auch die Rasperry Picos (bin neu verliebt) waren dort billiger.. ;-)
kurzum.. ich hatte kein Problem die 50Eur Mindestbestellmenge voll zu kriegen.
Das Gerät bei Ebay ist nett.. aber 10 mal so teuer.. und mindestens auch 10 mal so groß was ich plane.
z.B. wenn ich anfange meinen Silbernitratgenerator zu optimieren, und nach NO2 suche.. dann mach ich das im Bad..
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Packet von Digikey kam heute an.
Also... wenn ich sehe, wie schön alles verpackt ist..
.. das ganze kommt direkt aus den USA...
... frage ich mich : Warum schaffen das nicht die hiesigen Distributoren ?
Und warum zum teufel, habe ich dort nicht schon früher bestellt ?
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

So... der Verstärker scheint seinen Job zu machen.

Jetzt soll das ganze schön in ein Gehäuse eingebaut werden, und, das ist bei mir fast Standard, per Akku betrieben werden können.
Ich liebe ja Powerbanks.. besonders die ganz billigen, die man direkt irgendwo einbauen kann.
Ein Handlicher Frequenz Zähler, der Tragbar ist ? GEIL.

Und jetzt überlege ich mir, wie ich möglichst aus 5V low noise +-15V bei einer Handvoll mA hergestellt bekomme.
(Wirkungsgrad interessiert mich hier erst mal nicht.
Meine Überlegungen gehen dahin :
Leistungssinusgenerator.. (auf die schnelle fällt mir LM386 ein).
kleiner Printtrafo (galvanische Trennung.. bestimmt gar nicht mal so verkehrt. )
Und dann gleichriechter, LM317(mit dem kondensator im Spannungsteiler zur Rauschunterdrückung) + L165 zum symetrieren.
Beim L165 denke ich mir.. und mir fällt aber nix ein : Kann ich den auch noch dazu überreden, rauschunterdrücker zu spielen ?
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Bastelbruder »

Den 386 würde ich dafür nicht verschwenden. Besser ein Baxandall-Oszillator, der transformiert die Spannung schon ohne Trafo um Faktor Pi. Zumindest für Plus 15 V brauchts da bloß noch Dioden und Siebkondensator.
Wichtig beim Baxandall ist nur daß die Transistoren anständig durchgeschaltet werden, sonst wird der Sinus nicht soo prickelnd. Also die guten Zetextransistoren oder halt etwas mehr Basisstrom.
Die 15 V müssen auch nicht soo genau sein, wichtiger ist daß die Versorgung sauber ist. Ich denke daß der Powerbankwandler der Knackpunkt ist.
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Ich denke daß der Powerbankwandler der Knackpunkt ist.
Der wird definitiv ein Knackpunkt sein.
Ich überlege ihn schon, komplett zu streichen.. ich habe tiefentladeschutz PCB´s hier herumliegen..
Gut.. ich hätte dann mit Spannungen von 3 bis 4,2V zu rechnen..
Besser ein Baxandall-Oszillator,
Ja... daran dachte ich auch schon.. und ich frage mich : Was zum teufel nehme ich als des Pudels Kern ?
Hier liegt diesbezüglich erschreckend wenig herum.
Was mir an dem halt nicht gefällt : Selberwickeln.. ;-)

Noch ein gedankengang : Wenn die Frequenz niedrig ist, dann hats der LMirgendwas dahinter auch einfacher..
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Also mich interessiert ja am meisten Low-Noise....
Ich habe da eine interessante Idee gefunden, die man bestimmt auch für +-15 V erweitern könnte :
https://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN3657.pdf
sysconsol
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von sysconsol »

Wie stabil muss die Spannung sein?

Wie viel noise hat so eine Z-Diode-und-Transistor-Stabilisierung?
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Bastelbruder
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von Bastelbruder »

Z-Dioden werden von Funkamateuren gern als Rauschgenerator mißbraucht, die Spannung von Avalanche-Dioden sieht im Detail etwa so aus wie im Bild. Bloß ist sie wegen erheblicher Sperrschichtkapazität meist nicht so schön sichtbar.
Obwohl - es gibt auch ein paar Dioden unter 8 Volt, die vielleicht besser sein könnten. LM399 ist so ein Spielzeug.

Charles Wenzel "siebt" für seine weltweit führenden Oszillatoren und Meßverstärker rauschende Spannungsregler gern mit aktiven Schaltungen aus diskreten Bauteilen. "Brute-force noise shunt" und "Finesse Regulator Noise". Wenn man die Schaltung geringfügig ändert, braucht man nicht ganz so große Kondensatoren für die untere Grenzfrquenz, ich hab da noch was.

Der Maxim-Guru muß natürlich seine Chips mit salbungsvollen Worten dem Volk ums Maul schmieren.

Ich hab den Anfang des Fadens nicht ganz gelesen weil mir allein der Titel etwas verschwurbelt vorkommt. Synchrongleichrichter und Kammfilter beschreiben das Thema vielleicht etwas verständlicher. Achja, da sind doch auch Frequenzen die hochkonstant und jitterarm sein müssen?

Wenn mit den 15 V bloß OpAmps versorgt werden, ist der Aufwand m.E. nicht erforderlich. Ich würde die aktive Siebung (ohne auf die Nachkommastellen der Spannung zu achten) eventuell direkt am empfindlichen Verstärker anbringen und die Versorgung mit Gyratoren (künstlicher Induktivität) oder schnöden Vorwiderständen zuführen. Und immer dran denken daß die Stützkondensatoren allen Scheiß direkt am OpAmp in die Masse einstreuen.
Dateianhänge
OA202_06279rah.jpg
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zauberkopf
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Re: Lock-in Verstärker

Beitrag von zauberkopf »

Mann !
Alter ! Das habe ich gesucht !
Ich wusste, da gab es so ein Dokument.. weil ich vor Jahren mal Interesse hatte an einen Rauscharmen VCO...
Dein Hirn will ich echt haben !
Und immer dran denken daß die Stützkondensatoren allen Scheiß direkt am OpAmp in die Masse einstreuen.
hmm.. idee ?

Ach übrigens... bei meinen Recherchen, bin ich auf ein Dokument vom NIST gestossen, welche Batterie das niedgriste Rauschen hat : NiCD !
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