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Veröffentlicht am 2016-03-18 14:09:1 in /t/

/t/ 29825: Wie nennt man diese Schaltung

pakhandrin Avatar
pakhandrin:#29825

Hallo Bernd,

ich bin gerade dabei mir eine Ansteuerung für einen Nelcor DS100A SpO2 Sensor zu bauen. Mit dem Sensor kann man den Puls und die Sauserstoffsättigung im Blut messen, indem er die Absorption zweier Lichtwellenlängen misst. Der Sensor ist ein Fingerclip, welcher auf einer Seite eien IR und eine rote LED hat und auf der anderen Seite eine Photodiode.
Um den Sauerstoffgehalt zu bestimmen vergleicht man die absolute Absorption zwischen den beiden Wellenlängen. sauerstoffgesättigtes Blut hat eine andere Absorption wie nicht so start gesättigtes..
Dazu ist es nötig die absolute Absorption zu messen!!

Aktuell benutze ich den Sensor noch nicht, sondern habe einfach eine vergleichbare Photodiode auf einem Steckbrett und benutze das Umgebungslicht statt der LEDs. Beim Sensor sind die Signallevel ~10x höher.

Das Signal der Photodiode verstärke ich mit einem Transimpedanzverstärker mit 3 Megaohm Feedback. Das Ausgangssignal liegt dann zwischen 0V und 5V je nach Umgebungslicht, das wirklich interessante Signal hat nur ca 20mV Ausschlag und ist auf diesem riesigen variablen DC Offset drauf.

Um es heraus zu bekommen, habe ich einen 2. invertierenden OpAmp mit ~30 facher Verstärkung. Das Signal + DC Offset liegt am invertierenden Eingang am nicht invertierenden hängt ein DAC welcher eine Spannung zwischen 0 und 5V ausgibt. Der Ausgang des OpAmps hängt an einem ADC. Ein Mikrocontroller regelt die DAC Ausgabe rauf oder runter, wenn das Signal am ADC maximal oder minimal ist.
Aus dem gesetzen DAC Wert + dem gemessenen ADC Wert (solange dieser im Dynamikbereich liegt) kann ich den absoluten Messwert berechnen und zwischen rot und IR vergleichen.

So sieht das dann aus:
https://www.youtube.com/watch?v=6QyoCIK72h8
Blau: Ausgabe des DAC (DC Offset)
Gelb: Ausgabe des 2. OpAmps b.z.w. Eingang des ADC

Gibt es einen Namen für die Schaltung, welche das DC Offset mit einer Hysterese immer nachzieht? Es ist ja eigentlich fast so wie das Offset Knob am Oszi...
Unter den Begriffen:
"Tracking Amplifier", "Auto DC Offset Amplifier" u.s.w.. findet man immer nur Sachen zu Envelope Tracking bei RF Anwendungen :(

aio___ Avatar
aio___:#29837

Was Bernd glaubt wie man das Problem lösen könnte: vom Ausgang des 1. OPA einen OPA-Tiefpass abzweigen mit einer Zeitkonstante so lang, das er dein Nutzsignal filtert, aber der Offest (dann ohne Nutzsignal) erhalten bleibt. Die Zeitkonstante bestimmt auch wie schnell der Offset nachgeführt wird! Das wird dann statt dem DAC als Offset in den 2. OPA-Verstärker eingespeist.

vikashpathak18 Avatar
vikashpathak18:#29838

>>29837
Das hatte ich mir auch schon überlegt. Allerdings kenne ich dann den Absoluten Wert wieder nicht, außer ich messe auch den Ausgang des Tiefpasses..

Im Anhang ein Signal das ich aktuell mit meinem ADC messe. Der DC Offset ist digital rausgerechnet und das Signal ist gefiltert mit einem Gaußfilter, da es sonst zu stark rauscht. Allerdings muss ich den Filter weglassen, sobald ich zwischen IR und Rot wechsle, da er mir ja sonst die Daten versaut..

hota_v Avatar
hota_v:#29839

>>29838
Sieht doch gut aus. ich haette vielliecht higpass filter / lowpass filter hergenommen und dann gemessen, aber ist ja egal.

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