RMS вольтметр

[Kapitoska]

Иногда юзаю древний ЛАТР 2 кВт. Похоже он старше меня, - панель из карболита крошится.
Заменил на FR4 2 мм, только он какой-то не такой как привычный жёлтый, а серо-голубой.
Контролировать напругу очень не удобно.
Без дела валялись несколько камней pic16F676 и 684, - тут и пригодились

Даже окошко вырезать не стал, - норм видно сквозь FR4.

Кнопка для просмотра мин. и макс. значений напруги с момента включения.

u~676.hex

(2.35 КБ) 69 скачиваний

u~684.hex

(2.35 КБ) 48 скачиваний

Пульсации на Vdd должны быть не выше 20 мВ. И тем не менее почему-то есть небольшая
нестабильность показаний ±1 В даже с update 1 сек. Хотя когда-то делал подобное
с тем же алгоритмом на pic18F14к22 с update 0.5 сек - было идеально.
Оно ессно для практики не критично, но загадка осталась...

[КРАМ]

В каком месте тут RMS?

[Kapitoska]

В классическом определении:
возведение в квадрат, суммирование, деление, извлечение корня...

[Asmodey]

Приемлемо. Только неясно, зачем здесь среднеквадратичный?

[Kapitoska]

Здесь мабуть и излишество, но по схеме проще, чем вначале выпрямлять...
Опять же точно показывает малые значения...
Кроме того слышал мнения, что иногда синусоида в сети сильно искажена.

[АлександрЛ]

Интересно, а как вход AN7 относится к тому, что, в отрицательный полупериод сетевого напряжения туда подаётся примерно -2 вольта? Вроде как там не более -0,3 вольта допускается.. Правда, там ток мизерный- меньше 0,3 миллиампера, но всё-таки? Наверное, там бы диодик не помешал- между AN7 и "землёй", параллельно резистору 5,6 кОм, чтобы срезал отрицательный полупериод, всё равно- для АЦП он никакой информации не несёт.

[Kapitoska]

Дык внутри мк этот диод уже есть на каждом пине.
[uquote="АлександрЛ",url="/forum/viewtopic.php?p=4784619#p4784619"]в отрицательный полупериод сетевого напряжения туда подаётся примерно -2 вольта?[/uquote]И даже -5 В амплитуда, когда на входе 360.
Можно ваще добавить диод впослед в измерительную цепь, - ничего не изменится, кроме того шо моща в 2 раза уменьшится в этой цепи и лишняя деталь...

[КРАМ]

[uquote="Kapitoska",url="/forum/viewtopic.php?p=4784569#p4784569"]В классическом определении:
возведение в квадрат, суммирование, деление, извлечение корня...[/uquote]
Ваше заявление не соответствует схемотехнике.
Можно рассказать про параметры сигнала (средний уровень, например), которые вы возводите в квадрат, суммируете, а потом извлекаете корень?
Включая частоту дискретизации, конечно.

[abc]

КРАМ
когда-то собирал "мозги" для сетевого стабилизатора напряжения, тоже была такая же схемотехника - ограничительный и подстроечный резистор. Всё.
Защитные диоды там встроенные, есть на каждом пине.

Бралась только положительная полуволна напряжения (т.е. полупериод), 64 раза в течение этого самого полупериода оцифровывалась, возводилась в квадрат и суммировалась с предыдущим значнием.
Потом, после последней выборки, извлекался корень.
Любой старый ПИК с тактовой 4MHz справляется с этим аж бегом.
Или в этом алгоритме что-то может вызывать сомнения ?

[КРАМ]

[uquote="abc",url="/forum/viewtopic.php?p=4784683#p4784683"]в этом алгоритме что-то может вызывать сомнения ?[/uquote]
Может. Одна полуволна. Ошибка такого метода соизмерима с ошибкой восприятия сетевого напряжения как чистого синуса. Полуволны несимметричны, как правило. Мало того, там может быть даже подмагничивание из-за несимметричных выпрямителей, коих в сети полно.
Нет никаких проблем сделать смещение примерно на полпитания и найти среднее значение за интервал измерения, а затем вычесть его из массива..ю
Ну и хорошо бы приподнять частоту дискретизации. Хотя бы стробоскопическим методом.

[abc]

Да, делал смещение, измерял обе полуволны. Но на практике это не понадобилось.
Т.е. там, в сети, в теории может быть, что угодно. Но плодить сущности ради того, чего в практическом применениии не наблюдается... ?

Частоту дискретизации тоже увеличивал, кратно степени 2 (так проще потом вычислять).
Но уже при увеличении до 128 значение RMS отличалось от предыдущего только в знаках после запятой. Поэтому тоже оставил, как есть.

[0leg-ch]

[uquote="АлександрЛ",url="/forum/viewtopic.php?p=4784619#p4784619"]Интересно, а как вход AN7 относится к тому, что, в отрицательный полупериод сетевого напряжения туда подаётся примерно -2 вольта?[/uquote]
Думаю, ему это не очень нравится, но приходится терпеть. Несколько лет назад мне довелось вылавливать баг в приборе, разработанном суровыми тульскими электронщиками. Схема примерно такая: электрометрический усилитель, работающий с сигналами обеих полярностей -> инвертирующий ОУ -> МК (миландровский клон STM32). Использованы два канала АЦП -- на один идёт сигнал напрямую с ЭМ усилителя, на второй -- с инв. ОУ. Нужный канал выбирался в зависимости от полярности входного сигнала. Отрицательное напряжение на входах МК ограничивалось переходами БЭ транзисторов. Баг заключался в неадекватности нескольких первых отсчётов АЦП после смены полярности вх. сигнала и переключения входа АЦП. Оказалось, что напряжение ниже -0,3 В на неиспользуемом входе АЦП влияет на результат измерения другого входа. Заменили защитные транзисторы на диоды Шоттки с Uf ~0,2 В -- стало лучше.

[Kapitoska]

[uquote="КРАМ",url="/forum/viewtopic.php?p=4784634#p4784634"]Можно рассказать про параметры сигнала (средний уровень, например), которые вы возводите в квадрат, суммируете, а потом извлекаете корень?
Включая частоту дискретизации, конечно.[/uquote]Параметры очевидны исходя из номиналов делителя.
Для 676 ацп каждые 256 µсек, - за полперида умещается 39 выборок,
684 - 128 µсек, - 78 выборок. Никакой разницы в показаниях нет.

Повторяюсь. И там и там нестабильность показаний ±1 В с update 1 сек.
С уменьшением update нестабильность растёт. А на pic18F14к22 с update 0.5 сек
с той же частотой дискретизации было идеально. Разница лишь в том, что в pic18
юзал intVref, а не Vdd as Vref. Недоумение

[abc]

миландровский клон STM32

И этим многое объясняется
А МК от Микрочипа массово используются, например, в авто-сигнализациях или комбинированных датчиках движения и разбития стекла. Года с 1995.
Не потому, что они в ужасть расфуфырены и под завязку напичканы периферией, а именно благодаря их надежности и предсказуемости параметров в _любых_ условиях эксплуатации.

[КРАМ]

[uquote="Kapitoska",url="/forum/viewtopic.php?p=4784850#p4784850"]Недоумение [/uquote]
Вы знаете разницу между нестабильностью и точностью?
Ну и если частота дискретизации столь низкая, нужно копить несколько периодов с некратной периоду частотой.
Получите даунсемплинг, что является тем самым стробоскопическим накоплением.
Про полпериода я ранее все сказал.

[Kapitoska]

Вы, видимо, настолько заняты, что не успеваете вникнуть в суть.
Частоты дискретизации вполне хватает:
[uquote="Kapitoska",url="/forum/viewtopic.php?p=4784850#p4784850"]на pic18F14к22 с update 0.5 сек с той же частотой дискретизации было идеально[/uquote]
[uquote="abc",url="/forum/viewtopic.php?p=4784693#p4784693"]Да, делал смещение, измерял обе полуволны. Но на практике это не понадобилось. Т.е. там, в сети, в теории может быть, что угодно. Но плодить сущности ради того, чего в практическом применениии не наблюдается... ? Частоту дискретизации тоже увеличивал, кратно степени 2 (так проще потом вычислять).
Но уже при увеличении до 128 значение RMS отличалось от предыдущего только в знаках после запятой. Поэтому тоже оставил, как есть.[/uquote]

[КРАМ]

[uquote="Kapitoska",url="/forum/viewtopic.php?p=4784867#p4784867"]Частоты дискретизации вполне хватает[/uquote]
С самого начала темы было ясно (мне, по крайней мере), что вам всего хватает..
В том числе, частоты дискретизации.
Я так же понимаю, что ни вас, ни abc точность не интересует.
Но рискнул отметить, что точность является иногда не столько технической потребностью, сколько инженерным перфекционизмом. И он не требует никаких особых затрат, а лишь дополнительной пары...тройки копеечных элементов на плате и самого главного - удовольствия от достижения цели при написании кода.
А так - все ОК.

[Kapitoska]

[uquote="КРАМ",url="/forum/viewtopic.php?p=4784912#p4784912"]точность является иногда не столько технической потребностью, сколько инженерным перфекционизмом[/uquote]Инженерный перфекционизм можно понимать иначе, - лаконизм, лапидарность...
Руководствуясь принципом разумной достаточности, изящно достичь цели
минимальными средствами без ущерба для желаемого конечного результата.

Частоту дискретизации для данного случая можно снизить до ~2кГц без ущерба для точности имхо.
Бо за полсекунды "проскочит" 25 полупериодов, - 500 значащих "сэмплов".
"Стробоскопическое накопление" получится само собой бо нет синхронизации с частотой сети.
А уменьшать время измерения (обновления, update) не комильфо для восприятия.

[КРАМ]

[uquote="Kapitoska",url="/forum/viewtopic.php?p=4785201#p4785201"]Инженерный перфекционизм можно понимать иначе, - лаконизм, лапидарность...
Руководствуясь принципом разумной достаточности, изящно достичь цели
минимальными средствами без ущерба для желаемого конечного результата.[/uquote]
Это не изящность с инженерной точки зрения.
С инженерной точки зрения изящность не распространяется на ограниченность кода или экономию пары...тройки резисторов.
Лаконичность (лапидарность) может стать перфекционизмом, а может и не стать. Эти два понятия линейно независимы. Как базисные векторы системы координат...
[uquote="Kapitoska",url="/forum/viewtopic.php?p=4785201#p4785201"]"Стробоскопическое накопление" получится само собой бо нет синхронизации с частотой сети.[/uquote]
Само собой НЕ ПОЛУЧИТСЯ. Нужна вполне определенная кратность длины буфера накопления периоду сети (зависит от частоты дискретизации). Тогда плывущая фаза отсчетов реализует упомянутый даунсемплинг - по сути DDS. И синхронизация с сетью тут вообще не причем. Она в любом случае не нужна.

[Kapitoska]

[uquote="КРАМ",url="/forum/viewtopic.php?p=4784912#p4784912"]перфекционизмом ...[/uquote]Вы инфицировали меня этим недугом Вернулся чтобы всё-же убрать эту нестабильность.
Затрудняюсь как посчитать оптимальную частоту дискретизации для корректного "даунсемплинга".
Да хоть бы и умел, но вряд ли можно настроить частоту в проге с точностью до Герца.
Пришлось ваять тестовую прогу для установки частоты на лету кнопкой.
Уменьшил время измерения (update) до 0.35сек чтобы нестабильность проявлялась более явно.
Увеличение частоты кнопкой от 4 до 6 кГц ступенчато через 20...30 Гц.
Идеальная стабильность была на нескольких частотах, а между ними порой ±3 В.
Полагаю из-за такой дискретности "попадание в дырочку" только случайно.
Поставил на стабильную частоту, подул феном и стабильность уплыла.
Кабы взамен intOsc был кварц... - и подогнать оптимальную частоту легко.
И почему-то кроме стабильности завысились показания на 2 В.
После остывания всё восстановилось до прежних идеальных показаний.

Сваял рабочую прогу с возможностью редактирования значения OSCCAL кнопкой.
Пролистал все 64 возможные значения OSCCAL. Из них идеальная стабильность в 7 местах.
Можно повторно прошить мк заменив в хексе заводское калибровочное число на любимое.
При удержании кнопки, на индикаторе меняются показания мин. и макс. напряжения.
Через 5 сек переход в режим редакции OSCCAL, показания 0...63 мигают.
Фактическое значение OSCCAL будет это число х4 или дважды сдвинуть влево в бин виде.
Update 0.35сек, частота дискретизации около 6 кГц.

v2~676.hex

(2.55 КБ) 22 скачивания