TDR Messgerät Entwicklung

[Moppi]

Ich habe noch die kleinen Display. Paar Zentimeter breit und hoch. Um so eine Kurve darzustellen würden die ausreichend sein. Mit so großen Displays habe ich keine Erfahrung.

[wkrug]

Ich hab noch mal den Wellenwiderstand nachberechnet.
Das Kabel hätte laut Anzeige 69Ohm.
Bei der Verifizierung mit einem Poti bin Ich auf 82Ohm gekommen.
Ich finde das ist jetzt nicht so schlecht.
Zudem könnte man das am fertigen Gerät noch Anpassungen vornehmen

[Moppi]

Als Versuchsaufbau sollte das in Ordnung sein. Für die Endschaltung sollten die richtigen Bauteile verwendet werden, so wenig Jitter als möglich, kurze und korrekte Verbindungen auf der Platine, saubere und schnelle Signale und deren Erfassung muss ebenso gut sein. Das wird dann den Unterschied machen ob es mehr eine Schätzung wird oder eine genaue Messung.

[wkrug]

Das positive Rechteck zur Messung wird vermutlich relativ wenig Jitter haben, da er immer mit der gleichen Controller Routine startet und vom gleichen Timer Interrupt gestoppt wird.
Ich hab mir die Datenblätter vom 74LVC14 und dem 74ACT14 angeschaut.
Die Low nach High Zeit ist bei beiden Chips am Ausgang gleich. Das Delay vom Eingang zum Ausgang innerhalb des Chips ist im Prinzip egal, weil der Startimpuls ohnehin mit einem Komparator am Ausgang des 74AHC14 abgenommen wird.
Der 74AHC14 kann aber im Gegensatz zum 74LVC14 ( soll mit 3,3V laufen ) mit 5V betrieben werden, was mehr Energie in den Messling - Das Kabel - bringt.
Davon erhoffe Ich mir weniger Probleme mit Rauschen und anderen nicht erwünschten Artefakten.
Auch das Delay durch den Komparator spielt keine entscheidende Rolle weil der Start und der Stopp Komparator im gleichen IC sind.

Mein derzeitiger Plan schaut so aus:
1. Ich setze die Vergleichsspannung für den Stopp Komparator auf den niedrigsten Spannungswert.
2. Ich konfiguriere den TDC auf steigende Stopp Flanke.
3. Ich aktiviere den TDC für einen Messzyklus.
4. Ich setze den Ausgang für den Impuls, der 74AHC14 verstärkt den Impuls und versteilert die Flanken ( Schmitt- Trigger ).
Dadurch bekommt der TDC dann seinen Start Impuls.
5. Ich starte den Timer und gebe den Timer Interrupt zum Stoppen der Messung frei. Die Messung läuft nun.
6. Der Timer Interrupt stoppt den Impuls, verhindert weitere Interrupts und setzt mir ein Flag.
7. Im Hauptprogramm wird nun der TDC Ausgelesen, die TOF Werte berechnet und in einem Speicher gepuffert - Mit dem dazugehörigen D/A Wert.
8. Der DAC wird auf den nächsten Schritt erhöht und es geht weiter mit Schritt 2. bis alle D/A Werte durchlaufen sind ( mal 128 geplant ).

Dann möchte Ich das Spiel mit absteigenden D/A Werte wiederholen, allerdings soll dabei der Stopp Impuls für den TDC mit der fallenden Flanke des Komparators getriggert werden.
Damit sollten dann auch die absteigenden Werte der Messung sichtbar werden, also auch Kurzschlüsse am Ende oder im Kabel.

Anschließend würde Ich die Werte sortieren - Vermutlich mit der Bubble Methode, weil die am wenigsten Speicher braucht.

Aus diesen Werten sollte sich dann eine Kurve erstellen lassen die dann in etwa einem Oszillogramm entspricht.
Was klar damit nicht funktionieren wird ist die Feststellung von kapazitiven oder induktiven Lasten im, oder am Ende des Kabels.
Eventuell könnte man da eine zweite Messbuchse zum Anschließen eines Oszilloskops einbauen?

Das Endziel wäre mit einem Cursor diesem quasi Oszillogramm entlang zu fahren und die dort gemessenen Werte, sowie die dazugehörige Kabellänge und Impedanz anzuzeigen.

So mal der Plan, aber das ist wie gesagt irgendwo Schritt 14 oder 15.

[Moppi]

Probiere das erstmal Schritt für Schritt aus. So erkennst Du die eventuellen Schwachstellen, die dann diskutiert werden können. Anstatt jetzt theoretisch Dinge vorweg zu nehmen, die noch nicht offenbar sind. Das mit dem 74AHC scheint tauglich zu sein.

[wkrug]

Erste Programmschnipsel!
Ich hab mal für den Controller ein erstes rudimentäres Programm geschrieben.
Die gelben Impulse sind 240 Stück für jeweils 11µs.
Die violette Kurve ist der Ausgang des D/A Wandlers, der als Vergleichsgröße für die Komparatoren dienen soll. ( Hab das 'e' entfernt! )
Die ersten 120 Messungen für steigende Flanken, die 2ten 120 für fallende.
Das Ganze dauert ca.8 ms. Die Auswertung, sortierung und Übertragung braucht dagegen knapp 700ms ( Hier nicht sichtbar ).

[Crazy Harry]

Sorry, aber es tut weh, das zu lesen: Es heißt "Komparator" .... ohne jegliches "e" im Wort.

[wkrug]

Ich hab mich in der Zwischenzeit an die Anbindung des TDC7200 an den AVR64DB48 gemacht.
Die Datenreihen habe Ich über die serielle Schnittstelle ausgelesen und die Daten in Openoffice eingelesen daraus wurde dann ein X-Y Diagramm gezeichnet.

Die Oszilloskopausgabe:

Das Diagramm aus den Messwerten:

Ich finde das jetzt gar nicht so schlecht.
Das Messobjekt war ein 50m 3x1,5mm² Gummikabel.
Die dicken Gnubbel sind die einzelnen Messwerte.
Unvollständige Messungen wurden dabei Wertemäßig auf 0 gesetzt.
Diese Darstellung möchte Ich dann später auch auf dem Display haben.
Das Ganze existiert zur Zeit nur als Aufbau auf einem Bread Board.

[wkrug]

Ich bin jetzt auf ein Problem mit dem TDC7200 gestossen.
Für die Messung der hinteren Flanken hab Ich das Stop Signal auf fallende Flanke eingestellt.
Die Messung läuft aber weiterhin auf die steigende Flanke des Stop Signals.
Hat da irgend jemand eine Idee was das sein könnte.
Die Messung läuft dann richtig, wenn das Start Signal wieder low ist.
Dann misst das Teil die fallende Flanke des Stop Signals mit den richtigen Zeiten.
Ich hab auch schon versucht das Start Signal stark zu verkürzen, was aber keine Änderung brachte.
Anbei die Init Sequenz zur Messung der fallenden Flanke des Stop Signals.

void TDC7200_CONFIG_MODE2_FALLING (void)
{
    //setup CONFIG1 register ( Force Calibration, Falling Edge, Mode 2, Prepare new Measurement )
    TDC7200_WRITE_8(0x00, 0x93);
    //setup CONFIG2 register
    TDC7200_WRITE_8(0x01, 0x40); // sets calibration periods = 10, no average,  Single Stop
    //setup Interrupt status register
    //writeRegister(0x02, 0x00);
    //setup Interrupt MASK register Clock Overflow, Course Overflow, New Measurement Interupt enabled
    TDC7200_WRITE_8(0x03, 0x07);
    //setup coarse counter overflow_H register
    TDC7200_WRITE_8(0x04, 0xFF);
    //setup coarse counter overflow_L register
    TDC7200_WRITE_8(0x05, 0xFF);
    //setup clock counter overflow_H register
    TDC7200_WRITE_8(0x06, 0xFF);
    //setup clock counter overflow_L register
    TDC7200_WRITE_8(0x07, 0xFF);
    //setup clock counter stop mask_H register
    TDC7200_WRITE_8(0x08, 0x00);
    //setup clock counter stop mask_L register
    TDC7200_WRITE_8(0x09, 0x00);
}

[Moppi]

Bit D5 auf 1?

Der Wert 0x93 von rechts nach links bei 0 beginnend:

Bit	Wert
0	1
1	1
2	0
3	0
4	1
5	0 <- müsste 1 sein?
6	0
7	1

Schau mal bitte im Datenblatt nach.