Я столкнулся с проблемой. Мне необходимо получить средний примерно за сутки сигнал. Классический способ усреднения по времени сигнала это использование интегрирующей RC-цепочки. Очевидно, чтобы получить параметр времени такой цепочки RC ~ 24 часов, нужно целый веник из резисторов и конденсаторов вязать, чего по объективным причинам делать не следует. Поэтому прошу совета в решении такой задачи.
Заранее предупрежу о том, что да, у меня есть микроконтроллер, который в три счёта решает эту задачу. Однако, хотелось бы обойтись чем-нибудь попроще, аналоговым. Вроде бы как её можно решить при помощи микросхемы N555, но пока это только слухи.
Если вам требуется периодичность сигнала в 24 часа, тогда однозначно на цифровых микросхемах и как вы совершенно правильно заметили, самое простое решение будет на микроконтроллере. На RC-цепочке вы не получите стабильности. Тоже касается и таймера из серии 555(КР 1006ВИ1) он то работает именно с ней. На нем проблематично десятки минут стабильные получить, что там говорить про сутки. Хоть я его и люблю, но его рекомендовать не буду.
Нет, мне нужен не периодический сигнал. У меня есть некоторый сигнал. А мне нужно следить за его средним за сутки значением. Т.о. нужен некоторый элемент, работающий так же, как интегрирующая RC с параметром времени ~ 24 часов. И для решения этой задачи хотелось бы обойтись без сложной (по устройству, а не использованию) программируемой логики.
На сомом деле точность вычисления этого среднего меня удовлетворит и на уровне 10-20%, а время усреднения должно быть просто порядка пары десятков часов.
Я так понимаю, что такого рода устройство ещё можно было бы назвать фильтром нижних частот и попробовать собрать на ОУ, но на всех такого рода схемах, как я понял, максимальная частота всё равно примерно обратно пропорциональна RC, так что, видимо, и этот вариант не подходит.
Если нужен аналоговый интегратор с разумной емкостью, скажем C=10 мкф с допуском +/-10%, то для зарядки его в течении суток (t=86400 сек) до напряжения U=5В нужен ток I=CU/t = 10*10^{-6} * 5 / 86400 ~ 0.578 нА. Сразу возникает масса технических проблем, например, связанных с токами утечки самого кондера и через плату или со съемом напряжения с кондера, да и с получением такого тока. При емкости кондера в 1Ф (supercap), зарядный ток получится более ощутимым (578 мкА), но в игру вступит ток утечки кондера, который нелинеен и зависит от времени зарядки. По моим прикидкам для суперкапа фирмы Panasonic http://industrial.panasonic.com/www-dat ... 000TE5.pdf
ток утечки падает примерно от 5 мкА после 10 мин зарядки до 1.5 после 24 часов. И это при зарядке от 5В. Для других режимов данные в ДШ отсутствуют, да и допуск на емкость суперкапов обычно в пределах -20%/+80%. Есть и суперкапы с меньшим разбросом емкости +/-20%, но у тех, что я видел огромный ток утечки порядка 0.5С (мА), т.е. для емкости в 1Ф он будет 500 мкА, что соизмеримо с зарядным током. http://nichicon-us.com/english/products/pdfs/e-um.pdf
Может и имеются более хорошие кондеры, не знаю, но по-моему это не дело использовать их во времязадающих цепях. Короче, без экспериментов не обойтись. Зачем выдумывать себе проблемы и почему не слепить максимум за час гораздо более надежную схему на МК?
Именно из-за описанных вами проблем я и хочу найти какую-нибудь альтернативу RC-цепочке, но с её свойствами. Я не хочу ставить микроконтроллер ибо он у меня один и дорогой, а схем мне с участием такого элемента нужно 3 и в разных местах. Интернеты пока не помогают, а потому и озвучил вопрос на форуме. Как-то так.
Повторю проблему: нужно соорудить элемент, который вёл бы себя как интегрирующая RC с параметром времени ~ суток и точностью ~10%, НЕ микроконтроллерной природы.
Может какой-нибудь хитрый сумматор соорудить, чтобы снимая показания раз в минуту, он их все потом скрадывал с весами или ещё чего в том духе... Вообще, мне казалось, что проблема тривиальная и есть "классическое" решение, которое я и надеялся здесь узнать.
А что, правда, может так и попробовать? Ставим одну интегрирующую с RC ~1 часа. Для этого нам понадобится ризистор на 10 MОм и не особо-то и крутой конденсатор на 360 mkФ. Каждый час "переписываем" это значение на один из 24-х других кондёров по очереди, а затем разряжаем его через малое сопротивление и давай дальше в течении часа данные накапливать. Напряжения с этих 24-х при помощи сумматора на основе ОУ складываются с весами и на выходе получаем среднее за сутки значение сигнала. Только ещё внутри этих 24-х нужно организовать систему перезаписи. Т.е. Каждый час сначала разряжать 24-ый, потом зарядить 24-ый от 23-его, потом разрядить 23-ий, потом зарядить его от 22-ого... потом 2-ой от 1-ого, разрядить 1-ый и, наконец, зарядить 1-ый от основного RC.
А может и несколько иначе, менять по кругу 24 конденсатора на 360 mkФ, предварительно разряжая их перед каждым новым подключением, а среднее с них получать всё так же при помощи сумматора на ОУ.
Или даже ещё проще. Есть основная RC ~ 1 часа, а есть 24 конденсатора с малой по сравнению с основным конденсатором ёмкостью. Они подключения к основному параллельно, но через транзисторы так, чтобы одновременно основной был запараллелен только с одним из 24-х, который каждый час меняется. Ну а дальше напряжения через сумматор на ОУ суммируются. Благодаря тому, что ёмкость этих 24-х намного меньше основной, они практически не влияют на процесс зарядки и не нуждаются в разрядке перед очередным коммутироввнием с основным конденсатором. Наверное это наиболее оптимальная схема на конденсаторах.
Что думают эксперты?
Хотя всё равно лепить 24 конденсатора да ещё и с транзисторной коммутацией не хочется...
Уже все сказано. Хотите получить реальное значение, а не погоду на Марсе - используйте цифру.
И для решения этой задачи хотелось бы обойтись без сложной (по устройству, а не использованию) программируемой логики. ... Я не хочу ставить микроконтроллер ибо он у меня один и дорогой, а схем мне с участием такого элемента нужно 3 и в разных местах.
Возьмите копеечный и мелкий MSP430G2xxx или что-то из ATtiny. Поверьте, адекватный интегратор с таким огромным временем усреднения можно сделать только на цифре.
Контроллер стоит рублей тридцать в розницу, кода на полчаса написания и тестов. Плюс стопроцентная повторяемость характеристик. А вот с аналогом Вы будете мучиться о-о-очень долго.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
KAVASAKY писал(а):Именно из-за описанных вами проблем я и хочу найти какую-нибудь альтернативу RC-цепочке, но с её свойствами. Я не хочу ставить микроконтроллер ибо он у меня один и дорогой, а схем мне с участием такого элемента нужно 3 и в разных местах. Интернеты пока не помогают, а потому и озвучил вопрос на форуме. Как-то так.
Повторю проблему: нужно соорудить элемент, который вёл бы себя как интегрирующая RC с параметром времени ~ суток и точностью ~10%, НЕ микроконтроллерной природы.
Может какой-нибудь хитрый сумматор соорудить, чтобы снимая показания раз в минуту, он их все потом скрадывал с весами или ещё чего в том духе... Вообще, мне казалось, что проблема тривиальная и есть "классическое" решение, которое я и надеялся здесь узнать.
А что, правда, может так и попробовать? Ставим одну интегрирующую с RC ~1 часа. Для этого нам понадобится ризистор на 10 MОм и не особо-то и крутой конденсатор на 360 mkФ. Каждый час "переписываем" это значение на один из 24-х других кондёров по очереди, а затем разряжаем его через малое сопротивление и давай дальше в течении часа данные накапливать. Напряжения с этих 24-х при помощи сумматора на основе ОУ складываются с весами и на выходе получаем среднее за сутки значение сигнала. Только ещё внутри этих 24-х нужно организовать систему перезаписи. Т.е. Каждый час сначала разряжать 24-ый, потом зарядить 24-ый от 23-его, потом разрядить 23-ий, потом зарядить его от 22-ого... потом 2-ой от 1-ого, разрядить 1-ый и, наконец, зарядить 1-ый от основного RC.
А может и несколько иначе, менять по кругу 24 конденсатора на 360 mkФ, предварительно разряжая их перед каждым новым подключением, а среднее с них получать всё так же при помощи сумматора на ОУ.
Или даже ещё проще. Есть основная RC ~ 1 часа, а есть 24 конденсатора с малой по сравнению с основным конденсатором ёмкостью. Они подключения к основному параллельно, но через транзисторы так, чтобы одновременно основной был запараллелен только с одним из 24-х, который каждый час меняется. Ну а дальше напряжения через сумматор на ОУ суммируются. Благодаря тому, что ёмкость этих 24-х намного меньше основной, они практически не влияют на процесс зарядки и не нуждаются в разрядке перед очередным коммутироввнием с основным конденсатором. Наверное это наиболее оптимальная схема на конденсаторах.
Что думают эксперты?
Хотя всё равно лепить 24 конденсатора да ещё и с транзисторной коммутацией не хочется...
Используйте качественные ионисторы, сотни Фарад при токе собственной утечки доли мкА и эквивалентом сопротивлении заряда/разряда дадут Вам постоянную интегрирования = десятки часов.
Объём энтузиазма обратно пропорционален объёму накопленных знаний и опыта.
