Измеритель частоты мерцания LED-фонарей и мониторов

[gene]

Пару лет назад у Коржевского появилось видео, в котором он сделал из микроколонки устройство, которое показывает наличие ШИМ в подстветке телевизора. Кажется он просто подключил солнечную панель.
Я тоже взял панель (1 вольт купил специально, пробовал на пятивольтовой сборке от какого-то повербанка) и подключил к Arduino nano.
Мне удалось собрать в буфер довольно большое количество данных и даже получилось менять частоту опроса аналогового датчика (и были варианты с разной битностью с упаковой 10-битных данных в 8 бит хз зачем). Но нормального подсчета сделать так и не получилось. Принцип вроде простой:
1. найти минимум и максимум, выбрать среднее
2. посчитать количество переходов через это среднее
3. количество полученных отсчетов увязать со временем

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные. На высоких частотах все было очень примерно, а "карусель" с перебором частот работы АЦП так и не заработала нормально. Причем в какой-то момент вообще программа перестала работать. Я получил только возможность определить с какой частотой работает монитор и пара моих фонариков.

Схема была достаточно чувствительная, и показывала не только частоты устройств со стопроцентным ШИМ, но и "улучшенные" лампочки, в которых пытались сгладить мерцание. То есть сто герц светодиодной лампочки эта штука показывала, хотя ни на одну камеру с экстремально короткой выдержкой не получалось увидеть мерцание (которое аж сто герц), а этот приборчик его показал.

Кроме подсчета частоты можно определять скважность, возможно яркость (с какой-то калибровкой) и коэффициент пульсации (видимо тоже какая-то калибровка нужна и полная темнота).

Приложил файлы, которые нашел. Уже не очень понимаю, что там написано, и, кажется, нет переключения частот работы АЦП.

Буду благодарен, если кто-то подскажет, как должно быть правильно. Есть подозрения, что тут не только проблемы с аппаратной частью (это моя вторая попытка сделать устройство с Arduino), но и с математикой.

osci.zip

(42.9 КБ) 200 скачиваний

[Maykill]

зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)

[VNS]

В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

(329.1 КБ) 278 скачиваний

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить.

[gene]

[uquote="VNS",url="/forum/viewtopic.php?p=4170393#p4170393"]В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить. [/uquote]
Я инструкцию посмотрел. И не понял может ли он частоту ШИМ показывать. Коэффициент пульсации меня не слишком сильно волнует, особенно когда он 100% в большинстве приборов, которые мне бы хотелось проверить. Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Добавлено after 51 second:
[uquote="Maykill",url="/forum/viewtopic.php?p=4170386#p4170386"]зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)[/uquote]
А что такое "обычный стобоскоп"? Вроде стобоскоп - это моргающий свет, нет?

[VNS]

[uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4170468#p4170468"]Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.[/uquote]
Прибор меряет пульсацию в процентах… если Вам необходимо именно частота ШИМ, то оную меряют частотомером, или мультиметром с функцией измерения частоты.

[Maykill]

[uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4170468#p4170468"][uquote="VNS",url="/forum/viewtopic.php?p=4170393#p4170393"]В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить. [/uquote]
Я инструкцию посмотрел. И не понял может ли он частоту ШИМ показывать. Коэффициент пульсации меня не слишком сильно волнует, особенно когда он 100% в большинстве приборов, которые мне бы хотелось проверить. Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Добавлено after 51 second:
[uquote="Maykill",url="/forum/viewtopic.php?p=4170386#p4170386"]зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)[/uquote]
А что такое "обычный стобоскоп"? Вроде стобоскоп - это моргающий свет, нет?[/uquote]

помаши карандашом перед ЛДС ИЛИ ПЕРЕД ЭКРАНОМ МОНИТОРА-ПОЙМЁШЬ

[musor]

до какаго абсурда доходит чел с ЕГЭшным дипломом...
для замера пулсаций и анализа их частоты нужно имея обычного осла(неважно цифра или анал) с открытым входом подключить коаксиалкой к входу У обычный фотодиот.... там сразу все видно и размах пулсаций и их частьоту

[Дмитрий М]

Математика там не простая будет так как и шим и пролезание пульсаций БП и внешняя засветка не пойми чем от ламп освещения... Осликом с фотодиодом из мыши (а лучше видимого диапазона типа ФД-256 советского ) всё прекрасно видно, а если взять монстра типа ФД-24К и амплитуда будет огромная.

[gene]

[uquote="Maykill",url="/forum/viewtopic.php?p=4170517#p4170517"][uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4170468#p4170468"][uquote="VNS",url="/forum/viewtopic.php?p=4170393#p4170393"]В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить. [/uquote]
Я инструкцию посмотрел. И не понял может ли он частоту ШИМ показывать. Коэффициент пульсации меня не слишком сильно волнует, особенно когда он 100% в большинстве приборов, которые мне бы хотелось проверить. Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Добавлено after 51 second:
[uquote="Maykill",url="/forum/viewtopic.php?p=4170386#p4170386"]зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)[/uquote]
А что такое "обычный стобоскоп"? Вроде стобоскоп - это моргающий свет, нет?[/uquote]

помаши карандашом перед ЛДС ИЛИ ПЕРЕД ЭКРАНОМ МОНИТОРА-ПОЙМЁШЬ[/uquote]
Что именно можно понять таким способом? Наличие ШИМа я без карандаша вижу. А вот частоту ни с ним, ни без него определить не могу. И какое отношение к этому имеет стробоскоп?

Добавлено after 4 minutes 46 seconds:
[uquote="VNS",url="/forum/viewtopic.php?p=4170487#p4170487"][uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4170468#p4170468"]Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.[/uquote]
Прибор меряет пульсацию в процентах… если Вам необходимо именно частота ШИМ, то оную меряют частотомером, или мультиметром с функцией измерения частоты.[/uquote]
Меня в первую очередь интересует частота, так как замерять планируется не обычные лампочки, а фонарики и мониторы/телевизоры. Я пока не встречал таких приборов, где бы не было стопроцентного уровня: вкл и выкл. А вот частота, которая по ГОСТам должна быть не менее 300 Гц, имеет значение всегда, поскольку влияет на удобство использования и даже на безопасность. Я думаю, что 300 Гц тоже будет мало для многих задач, поэтому хотелось бы чуть более высокую точность, чем "карандашный тест". Частотомера у меня нет, мультиметра с функцией измерения частоты тоже нет, тем более, что мне не даст никто разобрать телевизор в магазине, чтобы подключиться к подсветке. В общем, была бы проблема легко решаема, она бы решилась.

Добавлено after 8 minutes 54 seconds:
[uquote="Дмитрий М",url="/forum/viewtopic.php?p=4170571#p4170571"]Математика там не простая будет так как и шим и пролезание пульсаций БП и внешняя засветка не пойми чем от ламп освещения... Осликом с фотодиодом из мыши (а лучше видимого диапазона типа ФД-256 советского ) всё прекрасно видно, а если взять монстра типа ФД-24К и амплитуда будет огромная.[/uquote]
Внешняя засветка от _постоянного_ источника не мешает частоту замерять, только уровень яркости, что не слишком нужно и вообще не очень понятно, как это можно замерять. В принципе, штука работала при наличии вокруг светодиодных лампочек, если основной источник был достаточно близко. Возможно, что точность страдала именно из-за этих условий. Но тут супер-точность не нужна. Думаю, что точность в районе 500-1000 Гц выше 1000 Гц будет достаточно, а до 1000 Гц, наверное, точность в сотню хватит. Но тут, на низких частотах, как раз проблем нет: 240 Гц от монитора у меня чуть ли не случайно вылезло, просто не включал фонарик, а оно показало. Так же и настольной лампой (светодиодной) получилось: 100 Гц с какими-то десятыми-сотыми долями показал, когда фонарик выключил.

Проблема только в районе 4 килогерц была, но тут, как говорится, уже наглость. Просто сильно плавать значения не должны. Я не помню, максимум то ли 15, то ли 22 килогерца у меня было, но здесь уже близко ограничение ардуиновского АЦП, насколько я понимаю.

То есть сложность в перключении частоты АЦП (кажется, пять частот доступно, но можно оставить три) и правильном подсчете: сначала кажется, что там и считать нечего, а потом не знаешь прибавлять или удалять единицу.

[VNS]

[uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4171029#p4171029"]А вот частота, которая по ГОСТам должна быть не менее 300 Гц,[/uquote]
Вы всё же заблуждаетесь… нет в ГОСТе такого утверждения, что частота должна быть не менее 300 Гц.

ГОСТ и СанПиН регламентируют коэффициент пульсаций освещённости. Что касаемо частоты пульсаций, то согласно ГОСТ 33393-2015, пульсации свыше 300 Гц попросту не регламентируются от слова совсем, так как не оказывают влияния на общую и зрительную работоспособность человека. Данный ГОСТ устанавливает методы измерения пульсаций… а вот СанПиН 2.2.1-2.1.1.1278-03, как раз указывает на нормы освещённости и коэффициента пульсаций для разного рода помещений.
Таким образом, зная частоту и не зная коэффициент пульсаций, не даст Вам ровным счётом ничего. Если эта частота будет ниже 300 Гц. Так что, по большому счёту, не частоту необходимо знать, а коэффициент пульсаций. Вот то устройство, о котором писал ранее, как раз и позволяет измерить всё то, что указано в СанПиН. А так же позволяет замерять пульсации и экранов мониторов/телевизоров. Но если всё же Вам необходимо именно частота, то делайте частотомер. Посмотрите в госте метод измерения пульсаций с помощью осциллографа и на основе этого метода можно измерять и частоту.

Добавлено after 37 minutes 8 seconds:
[uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4171029#p4171029"]Проблема только в районе 4 килогерц была, но тут, как говорится, уже наглость. Просто сильно плавать значения не должны. Я не помню, максимум то ли 15, то ли 22 килогерца у меня было, но здесь уже близко ограничение ардуиновского АЦП, насколько я понимаю.

То есть сложность в перключении частоты АЦП (кажется, пять частот доступно, но можно оставить три) и правильном подсчете: сначала кажется, что там и считать нечего, а потом не знаешь прибавлять или удалять единицу.[/uquote]
Вы частоту меряете с помощью АЦП? Да ладно… или я не так понял?

[musor]

кстати цифро ослы даже таки игрушки ка ds0150 умеют и амплиттуду /размах мерить и частоту считать...
нет

[Alex-lab]

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные.

Приведите сам набор данных, которые вы пытаетесь анализировать. Постройте график в эксель. Есть там вообще нужная вам информация?
Потом уже можно алгоритмы обсуждать.

Даже ардуина позволяет записывать АЦП несколько тысяч раз в секунду. Запишите одну секунду. Выложите сюда.
Нужно еще понять, как у вас панель подключена. Должна быть в режиме генератора, то есть с нагрузкой.

[gene]

[uquote="VNS",url="/forum/viewtopic.php?p=4171086#p4171086"][uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4171029#p4171029"]А вот частота, которая по ГОСТам должна быть не менее 300 Гц,[/uquote]
Вы всё же заблуждаетесь… нет в ГОСТе такого утверждения, что частота должна быть не менее 300 Гц.

ГОСТ и СанПиН регламентируют коэффициент пульсаций освещённости. Что касаемо частоты пульсаций, то согласно ГОСТ 33393-2015, пульсации свыше 300 Гц попросту не регламентируются от слова совсем, так как не оказывают влияния на общую и зрительную работоспособность человека. Данный ГОСТ устанавливает методы измерения пульсаций… а вот СанПиН 2.2.1-2.1.1.1278-03, как раз указывает на нормы освещённости и коэффициента пульсаций для разного рода помещений.
Таким образом, зная частоту и не зная коэффициент пульсаций, не даст Вам ровным счётом ничего. Если эта частота будет ниже 300 Гц. Так что, по большому счёту, не частоту необходимо знать, а коэффициент пульсаций. Вот то устройство, о котором писал ранее, как раз и позволяет измерить всё то, что указано в СанПиН. А так же позволяет замерять пульсации и экранов мониторов/телевизоров. Но если всё же Вам необходимо именно частота, то делайте частотомер. Посмотрите в госте метод измерения пульсаций с помощью осциллографа и на основе этого метода можно измерять и частоту.

Добавлено after 37 minutes 8 seconds:
[uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4171029#p4171029"]Проблема только в районе 4 килогерц была, но тут, как говорится, уже наглость. Просто сильно плавать значения не должны. Я не помню, максимум то ли 15, то ли 22 килогерца у меня было, но здесь уже близко ограничение ардуиновского АЦП, насколько я понимаю.

То есть сложность в перключении частоты АЦП (кажется, пять частот доступно, но можно оставить три) и правильном подсчете: сначала кажется, что там и считать нечего, а потом не знаешь прибавлять или удалять единицу.[/uquote]
Вы частоту меряете с помощью АЦП? Да ладно… или я не так понял? [/uquote]

Да. С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени. Нужно найти среднее значение, потом найти переходы через среднее. Единицу времени поделить на количество переходов, получится частота.

[musor]

[uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4171676#p4171676"]С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени. Нужно найти среднее значение, потом найти переходы через среднее. Единицу времени поделить на количество переходов, получится частота.[/uquote] да вот куда ЕГЭ нутый подход приводит
волт показометрами уже частату начали менить а потом по скорости качания стрелки вычислять частоту тока
чеж вы сразу то в ряд фурье не разложите там весь спектр видно будет а потом картинку на дисплее отрисовать и метки нанести...
класный тода показометр выйдет -шума света спекто дауно лохопоказометор ка помериш таким в любом оарьке све -можно иххозяйну сразу вешатся ну или взятку готовить..

[gene]

[uquote="Alex-lab",url="/forum/viewtopic.php?p=4171453#p4171453"]

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные.

Приведите сам набор данных, которые вы пытаетесь анализировать. Постройте график в эксель. Есть там вообще нужная вам информация?
Потом уже можно алгоритмы обсуждать.

Даже ардуина позволяет записывать АЦП несколько тысяч раз в секунду. Запишите одну секунду. Выложите сюда.
Нужно еще понять, как у вас панель подключена. Должна быть в режиме генератора, то есть с нагрузкой.[/uquote]

Там есть нужная информация. Не нужна нагрузка, нужен резистор. Все обсчитывается, все работает. Проблема с точностью при переходе между разной частотой выборки АЦП. Через час-два я файл вам скину с примером выборки.

[Psych]

[uquote="musor",url="/forum/viewtopic.php?p=4171687#p4171687"]волт показометрами уже частату начали менить а потом по скорости качания стрелки вычислять частоту тока
чеж вы сразу то в ряд фурье не разложите там весь спектр видно будет[/uquote]
Вполне себе здравая мысль. И сложного ничего нету.

[gene]

[uquote="Alex-lab",url="/forum/viewtopic.php?p=4171453#p4171453"]

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные.

Приведите сам набор данных, которые вы пытаетесь анализировать.[/uquote]

Три набора данных в виде цифр и нарисованного графика.

osci-test.zip

(100.81 КБ) 200 скачиваний

[VNS]

[uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4171676#p4171676"]Да. С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени...[/uquote]
А не проще ли было бы данный сигнал подать на вход счётчика, а не на АЦП и в зависимости от количества посчитанных импульсов вычислять частоту?

[gene]

[uquote="VNS",url="/forum/viewtopic.php?p=4171829#p4171829"][uquote="gene",url="/forum/viewtopic.php?p=4171676#p4171676"]Да. С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени...[/uquote]
А не проще ли было бы данный сигнал подать на вход счётчика, а не на АЦП и в зависимости от количества посчитанных импульсов вычислять частоту?[/uquote]
Не знаю. Я не специалист. Не очень понимаю, как работает этот счетчик. Видимо, какие-то импульсы должны быть. Тут импульсты получаются? Чуть выше графики есть.

А этим счетчком только начало импульса можно отлавливать? Когда график значений есть, можно видеть начало импульса и конец, а значит коэффициент заполнения посчитать. Что тоже бывает нужно, хоть и не настолько часто (ну для моих задач).

[Alex-lab]

Три набора данных в виде цифр и нарисованного графика.

Данные у вас нормальные.

Как уже предложили выше, найдите среднее, вычтите его, затем сделайте автокорреляцию до следующего максимума. Сдвиг точно покажет период в отсчетах АЦП.

Автокорреляцию делают так, находят сумму произведений всех значений выборки с ее же значениями сдвинутыми на 1. Потом на 2, потом на 3 и т.д. Из Находите максимум среди этих сумм. Первый максимум будет на сдвиге 0, сам сигнал коррелирует с сами собой, а вот второй максимум будет через период.