АЦП в atmega против PIC

Обсуждаем контроллеры компании Atmel.
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

BCluster писал(а):То есть, при полностью активной нагрузке у нас будет нулевой коэффициент перед косинусом? Если я правильно понимаю, чем это отличается от простого сэмплирования?

Вообще то перед синусом.
Косинусная составляющая - активная.
Алгебраическая форма комплексной величины: A*cosxt+jB*sinxt
В полярной системе координат прилежащая углу сторона - Re, а противолежащая - Im
Аватара пользователя
YS
Друг Кота
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение YS »

Если я правильно понимаю, чем это отличается от простого сэмплирования?


Знаете, я не совсем понял, что имел в виду КРАМ когда говорил о квадратурной обработке в этом контексте.

Если делать совсем по-научному, с жутким оверкиллом, то будет так: мы раскладываем сигналы напряжения и тока на I/Q каналы относительно произвольной опоры. Очевидно, логично выбрать опору в виде синуса 50 Гц. После этого мы имеем абсолютно полную информацию о амплитуде и фазе напряжения и тока и можем точно рассчитывать что угодно.

Такой подход офигенен для радиоприема, но совершенно избыточен для такой задачи, как измерение мощности.

С другой стороны, при оцифровке тока можно использовать в качестве опоры сигнал напряжения. Тогда мы получим проекцию тока на напряжение, из чего можно посчитать сдвиг фаз.

В чем состоит функция цепи согласования между входом АЦП и входом компаратора?


Как минимум, в согласовании уровня с той самой встроенной опорой.

НИЧЕГО не препятствует их одновременному использованию по одной простой причине: аналоговые входы НЕ КОММУТИРУЮТСЯ


Вот именно это и мешает.

Комментировать нынче лень. Как нибудь в другой раз.
Под настроение.


Уж извините, но чем далее читаю ваши комментарии, тем больше сомневаюсь в вашей причастности к практической разработке электроники... Особенно впечатлили разговоры про важность одного процента. :)))

Так что я дальше комментировать тоже не буду. Я не люблю спорить с теоретиками на предмет практических вопросов. :wink:
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Аватара пользователя
BCluster
Собутыльник Кота
Сообщения: 2512
Зарегистрирован: Пн апр 06, 2009 19:33:29
Откуда: Молдова, Кишинев
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение BCluster »

КРАМ писал(а):Косинусная составляющая - активная.

Хорошо. При полностью активной нагрузке, мнимая часть отсутствует, чем будет квадратурная обработка отличаться от простого сэмплирования?
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

YS писал(а):Уж извините, но чем далее читаю ваши комментарии, тем больше сомневаюсь в вашей причастности к практической разработке электроники... Особенно впечатлили разговоры про важность одного процента. :)))

Так что я дальше комментировать тоже не буду. Я не люблю спорить с теоретиками на предмет практических вопросов. :wink:

:))) :))) :)))
То есть ответа на вопрос о причине невозможности использования АЦП и компаратора на одном входе я так и не получу?
Поняяяятно....
Не слишком самонадеяны, любезный студент?
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

BCluster писал(а):
КРАМ писал(а):Косинусная составляющая - активная.

Хорошо. При полностью активной нагрузке, мнимая часть отсутствует, чем будет квадратурная обработка отличаться от простого сэмплирования?

Вы путаете квадратурную обработку ОТДЕЛЬНОГО сигнала с определением угла между током и напряжением.
Квадратурная обработка ставит целью определение коэффициентов алгебраической формы сигнала или аргумента и модуля полярного представления.
Сравнивая их углы этих ДВУХ сигналов мы получим представление о коэффициенте мощности.
Оба сигнала должны быть семплированы СИНХРОННО (допускается рассинхронизм в пределах допустимой погрешности).
Так для 5 мс квадратурного интервала задержка в 50 мкс на последовательное преобразование тока и напряжения даст угловую ошибку примерно на 1 градус.
Но можно избежать ошибки, если довернуть семплирование тока относительно напряжения на 180 градусов. Получится пара сэмплов подряд - напряжение, потом пара семплов - ток...
Последний раз редактировалось КРАМ Пн фев 10, 2014 22:50:33, всего редактировалось 2 раза.
Аватара пользователя
YS
Друг Кота
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение YS »

Не слишком самонадеяны, любезный студент?


Э-э-э, да вы преподаватель... Я предполагал нечто подобное. :wink: Вот с преподавателями, кстати, я тоже никогда не спорил и стараюсь не спорить поныне. :)))

Если бы я сдавал вам курсач, я бы даже показал квазирабочее решение именно в том виде, которое вам нравится. "Я сто раз так делал". :))) А так не, я просто соглашусь, что я дурак. :))
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

YS писал(а):
Не слишком самонадеяны, любезный студент?


Э-э-э, да вы преподаватель... Я предполагал нечто подобное.

Опять мимо...
:))) :))) :)))
Вообще то в профиле указано кто я.
Я - инженер-разработчик. :wink:
Действующий.
Аватара пользователя
YS
Друг Кота
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение YS »

Вообще то в профиле указано кто я.


Ну, я читал профиль. В профиле что угодно написать можно... :wink: Но я верю, верю. :)
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

Так как там насчет АЦП и компаратора?
Аватара пользователя
YS
Друг Кота
Сообщения: 7518
Зарегистрирован: Вс мар 29, 2009 22:09:05
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение YS »

Все зависит от используемого контроллера. Но если говорить абстрактно, нам как минимум потребуется установить уровень срабатывания компаратора. Не все МК имеют широкий выбор внутренних опор, не во всех МК они достаточно точны. Так что надо будет либо масштабировать входной сигнал, либо масштабировать опору. Если это достижимо внутренними средствами - все классно. Только так бывает не всегда.

Вот тут, например, у нас таки есть выбор из трех внутренних опор. Но тогда надо следить, чтобы они соотносились с аплитудой сигнала нужным образом.
Разница между теорией и практикой на практике гораздо больше, чем в теории.
Аватара пользователя
BCluster
Собутыльник Кота
Сообщения: 2512
Зарегистрирован: Пн апр 06, 2009 19:33:29
Откуда: Молдова, Кишинев
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение BCluster »

Вы путаете квадратурную обработку ОТДЕЛЬНОГО сигнала с определением угла между током и напряжением.

То есть, квадратурная обработка производится отдельно для сигнала напряжения, и отдельно для тока?
КРАМ писал(а):Сравнивая их углы этих ДВУХ сигналов мы получим представление о коэффициенте мощности.

Если мое предыдущее утверждение верно, я не пойму каким обзаром.
Вы путаете квадратурную обработку ОТДЕЛЬНОГО сигнала с определением угла между током и напряжением.

А чем определение угла между током и напряжением отличается от определения коэффициента мощности?
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

Все зависит от используемого контроллера.

Мы имеем дело с синусоидальными сигналами. То есть при любом раскладе нужно сдвинуть сигнал на половину раскрыва АЦП и результат преобразования либо задать знаковым, либо преобразовать в знаковую форму после преобразования. Поэтому от опоры компаратора потребуется ПОЛОВИНА опоры АЦП. В большинстве случаев это будет отфильтрованное питание МК, либо отдельный лоу дроп источник опорного напряжения.
Внутренняя регулировка опоры всегда имеет дискрет с коэффициентом 0,5. Остальное легко балансируется во входном повторителе. АЦП некоторое смещение входного сигнала абсолютно индифферентно. Все равно калиброваться....
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

BCluster писал(а):
Вы путаете квадратурную обработку ОТДЕЛЬНОГО сигнала с определением угла между током и напряжением.

То есть, квадратурная обработка производится отдельно для сигнала напряжения, и отдельно для тока?
КРАМ писал(а):Сравнивая их углы этих ДВУХ сигналов мы получим представление о коэффициенте мощности.

Если мое предыдущее утверждение верно, я не пойму каким обзаром.
Вы путаете квадратурную обработку ОТДЕЛЬНОГО сигнала с определением угла между током и напряжением.

А чем определение угла между током и напряжением отличается от определения коэффициента мощности?

Да, квадратурная обработка производится для каждого сигнала отдельно.
Каждый сигнал представлен в КОМПЛЕКСНОМ виде, т.е. ДВУМЯ величинами.
Когда Вы определите углы тока и напряжения ОТНОСИТЕЛЬНО СЕМПЛИРУЮЩЕГО ГЕТЕРОДИНА, тогда их взаимный угол легко определяется вычитанием одного угла из другого.
Ваше предыдущее утверждение не было верным. Я лишь прокомментировал ФОРМАЛЬНУЮ его часть.
Аватара пользователя
BCluster
Собутыльник Кота
Сообщения: 2512
Зарегистрирован: Пн апр 06, 2009 19:33:29
Откуда: Молдова, Кишинев
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение BCluster »

КРАМ писал(а):Когда Вы определите углы тока и напряжения ОТНОСИТЕЛЬНО СЕМПЛИРУЮЩЕГО ГЕТЕРОДИНА, тогда их взаимный угол легко определяется вычитанием одного угла из другого.

А для чего это нужно, если можно просто вычислить этот угол без промежуточных вычислений углов между сигналами и гетеродином?
cahek80
Держит паяльник хвостом
Сообщения: 903
Зарегистрирован: Сб сен 11, 2010 17:32:42

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение cahek80 »

STM32, самый простой имеет 12 битные АЦП, скорость обработки сигнала затрудняюсь сказать
Не нужно дергать спящего тигра за усы! Не высыпается 3-ий день!
Аватара пользователя
КРАМ
Друг Кота
Сообщения: 25155
Зарегистрирован: Чт янв 10, 2008 22:01:02
Откуда: Московская область, Фрязино

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение КРАМ »

Задача квадратурной обработки состоит в КОМПЛЕКСНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ. Фильтровать скалярный модуль БЕССМЫСЛЕННО.
То есть Вы имеете ЧЕТЫРЕ скользящих массива, на которых строится 4 фильтра КИХ.
После фильтрации каждой комплексной компоненты Вы получите чистые сигналы для определения их амплитуд (теорема Пифагора :) ) и углов.
При накоплении КИХом Вы можете даже повысить разрядность обработки по сравнению с разрядностью АЦП, либо зачистить шумы до младшего разряда АЦП.
Тут нужно понимать, что коэффициенты при квадратурах (или модуль и аргумент-фаза) - ЭТО ПОСТОЯННЫЙ СИГНАЛ. Точнее, медленно меняющийся.
И чем уже ФНЧ КИХ, тем ниже шум и помехи. Эта обработка, как совершенно справедливо выше отметил YS, по сути является ДИСКРЕТНЫМ КОМПЛЕКСНЫМ ФУРЬЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ НА ОДНУ ТОЧКУ.

ЗЫ. Выбор контроллера - дело вкуса.
Я привык работать на dsPIC33 потому что его внутренняя архитектура заточена под сигнальные задачи.
Стандартный КИХ с произвольной формы окном там выглядит как пять строчек на АСМе, включая нормирование результата, а комлексный КИХ на две строчки больше (одновременно фильтруются два массива).
Разрядность ДСП ядра - 40. УВХ четырехканальный, что фактически реализует 4 независимых АЦП с возможностью строго когерентного семплирования.
Но для измерения мощности в сети этого явно избыточно.
Аватара пользователя
Andrew Martin
Вымогатель припоя
Сообщения: 606
Зарегистрирован: Вт июн 25, 2013 18:45:07

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение Andrew Martin »

YS писал(а):Тогда нам надо всего-то посчитать RMS тока и напряжения (не зависят от сдвига выборок), а также определить угол. Угол можно определить, измерив временной сдвиг между нулевыми точками тока и напряжения, для чего синхронность тоже не нужна - просто отлавливаем момент, когда две последовательные выборки находятся по разные стороны нуля. Ну а далее хитрая (целочисленная, ибо в атмегах нет FPU) арифметика.


Для определения активной мощности нужно взять уравнение активной мощности - это интеграл за период (среднее значение) от произведения мгновенных значений тока и напряжения. И никаких углов определять не нужно, тем паче что отлавливание перехода через ноль имеет никакую помехоустойчивость.
Элементарная операция MAC (multiply-accumulate). Всё что нужно - это взять выборку тока, умножить на выборку напряжения и прибавить к некоторому аккумулятору. С учётом наличия аппаратного умножителя в атмегах это всё займёт не болле периода дискретизации. По окончании периода сетевого напряжения, когда наберётся N выборок, нужно будет просто разделить аккумулятор на N.
Если нужно знать ещё и реактивную мощность, то лучше её вычислить через полную и активную, без всяких углов. То же касается и косинуса фи. Полная мощность - произведение RMS тока на RMS напряжения за период. Считается тоже элементарно.
Аватара пользователя
BCluster
Собутыльник Кота
Сообщения: 2512
Зарегистрирован: Пн апр 06, 2009 19:33:29
Откуда: Молдова, Кишинев
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение BCluster »

Andrew Martin писал(а):это интеграл за период (среднее значение) от произведения мгновенных значений тока и напряжения. И никаких углов определять не нужно, тем паче что отлавливание перехода через ноль имеет никакую помехоустойчивость

Если не отлавливать переходы через ноль, простыми способами не получится рассчитать этот интеграл за период. Поэтому предлагалось рассчитывать его на более длинных интервалах.
Аватара пользователя
Andrew Martin
Вымогатель припоя
Сообщения: 606
Зарегистрирован: Вт июн 25, 2013 18:45:07

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение Andrew Martin »

BCluster писал(а):
Andrew Martin писал(а):это интеграл за период (среднее значение) от произведения мгновенных значений тока и напряжения. И никаких углов определять не нужно, тем паче что отлавливание перехода через ноль имеет никакую помехоустойчивость

Если не отлавливать переходы через ноль, простыми способами не получится рассчитать этот интеграл за период. Поэтому предлагалось рассчитывать его на более длинных интервалах.


Это почему же не получится? Период известен, частота дискретизации тоже - рассчитаем необходимое количество выборок. Или возьмём 2^n выборок, чтобы делить легче было, и рассчитаем период дискретизации.
Какая разница с какого момента времени мы начнём делать выборки (дискретно интегрировать)? Интеграл - это площадь под кривой напряжения*тока за период (или за N периодов с соответственной поправкой на константу усреднения (число выборок)).
Можно конечно взять длинный интервал усреднения, но всё равно в него должно влезать целое число периодов (чтобы было по фэн-шую :) ).
Интегральный подход позволяет вычислить активную мощность сигнала ЛЮБОЙ формы, даже если этот сигнал будет иметь несколько переходов через ноль за период. Площадь она и в Африке площадь 8)
Аватара пользователя
BCluster
Собутыльник Кота
Сообщения: 2512
Зарегистрирован: Пн апр 06, 2009 19:33:29
Откуда: Молдова, Кишинев
Контактная информация:

Re: АЦП в atmega против PIC

Сообщение BCluster »

Andrew Martin писал(а):Период известен

А кто сказал, что он известен? :) Полагаться на стабильность частоты низя :)
Ответить

Вернуться в «AVR»