Hei!

Помогите пожалуйста с идеями, как реализовать генератор на STM(8,32 - не важно) с внешним переменным конденсатором.

блок схема примерно такая:



конденсатором определяется частота генератора, которая, в свою очередь, измеряется таймерами и пр.
Сделать RC цепочку - запускать и останавливать таймер или сбрасывать его по прерыванию весьма нестабильный вариант, я уже пробовал.
использовать внешние элементы для генератора - оно уже так работает, хочу убрать всю схему внутрь процессора.
Спасибо!

Сообщение отредактировал rtype - May 18 2017, 20:09

Тактирование системной шины SYSCLK можно настроить от встроенного генератора HSI (8МГц). К генератору HSЕ вместо кварцевого резонатора подключить по схеме замещения внешний переменный конденсатор с индуктивностью.

В Clock configuration register (RCC_CFGR) настроить MCO: Microcontroller clock output на HSE clock select. Это будет выход генератора. Его можно соединить со входом таймера, чтобы мерить частоту.

Кроме того, RTC может тактироваться от внешнего HSE (с делителем /128) и выдавать частоту делённую на 64 на выход CCO: Calibration clock output.

Это лишено практического смысла.

Есть вариант внешнего гуна на несколько диапазонов, с классическим управлением через два таймера с накоплением и одновременным сбросом. Вариант имеет право на жизнь в случае использования stm32f105-107 и кварца OXCO. Получится прибор с рыночной стоимостью около 500к рубликов, и запредельной точностью фазы и частоты. Выше только атомный стандарт.
Но зачем такое дома? После постановки задачи и условий - можно начинать закупаться детальками.
Можно сделать всё то-же самое из подножного хлама, качество будет соответствующим, но программное обеспечение практически инцидентным с дорогим вариантом.

Как я понял - ТС-у нужно просто изучить таймеры своего МК. Для этого есть юзермануал на сайте STM.
Плюс - изучить работу PLL.

трогать тактовую нет резона - она нужна для измерения измеряемого параметра.
Таймер перепускать я пробовал, но, стабильность такого варианта оказалась хуже, чем измерять внешний генератор на двух инверторах:
повторяемость результата измерения процентов 70, а с генератором около 95%.
Изменение частоты внешнего генератора у меня 10-50kHz.
предполагаемый процессор - stm8f003 или stm32f030.

Сообщение отредактировал rtype - May 22 2017, 17:09

Вместо внешнего генератора на двух инверторах можно использовать встроенный генератор микроконтроллера. Для частот 10-50kHz подойдёт LSE. Вместо часового кварца между выв. OSC32_IN и OSC32_OUT включить контур с внешним переменным конденсатором и катушкой. Мерить частоту относительно тактовой, как описано в «Calibration of the HSI» Reference manual, только наоборот, частоту HSI принять константой и вычислять частоту LSE.

Спасибо!
катушки у меня нет за ненадобностью - только RC генератор, где конденсатор (емкость и ESR) зависит от измеряемого параметра. генератор конечно можно сократить до пары транзисторов.
Ваш вариант вполне годный для stm32, где RTC есть, но и тогда часы перестанут работать, что тоже плохо, энергопотребление сложнее снизить будет.
основной кандидат - stm8s003: я уже пробовал STM8S touch sensing key lib - там интересный алгоритм измерения емкости, но тоже не смог добиться более-менее повторяемых результатов (емкость конденсатора у меня на порядки больше, чем для touch key). как-то модифицировать эту библиотеку сил я в себе не нашел, т.к. результат не понятен, а методика с частотой генератора уже работает.
Работасть с таймерами и прерываниями тоже не получилось с годным результатом.

Timer в STM32 может одновременно генерировать сигнал и измерять частоту. Один канал настраиваете на генерирование, а на другой
канал поступают импульсы для измерения пропущенные через RC цепочку. Импульсы пропускаете через RC цепочку, через триггер Шмидта и измеряете длительность импульса. Вообще вариантов может быть много.

А почему до сих пор не прозвучало заветное ключевое слово "capture"?

Hei!

Самогенерация (RC генератор на логических инверторах). Частота изменяется примерно 5..100кГц, рабочий режим примерно 10..50.

в этом режиме все работает приемлемо, стабильность генерации достаточная, девиация частоты 5% в в течение минуты меня устраивает.

Таже RC цепочка - интегратор, подключенная к генератору - для примера достаточно крайние значения частот.



очевидно, что добротность фильтра крайнее низкая. Это собственно и есть один из параметров измерения (меняется емкость и ESR).
Поэтому измерение длительности импульса счетчиком получается плохо.
при низкой частоте импульсов (примерно 5..10кГц) длительность импульса плавает на 20% между повторными измерениями.
при высокой частоте, уровень сигнала низкий, усиливать его - поставить теже внешние элементы.
Хочу также пояснить, что я не являюсь программистом или специалистом по однокристальным МК.
Как запустить таймер управляемый от RC, желательно без прерываний?
Спасибо!

Я что-то не пойму, Вам что измерить надо? Емкость датчика? Так есть более вменяемые методы, чем генератор заводить. И на современных микроконтроллерах очень удобно реализуются, нужен будет только один внешний операционник (правда быстродействующий и с полевиками на входе) плюс пара-тройка резисторов/конденсаторов.

Покажите пожалуйста, очень интересно!

Запросто.


На картинке:

Cx - собственно датчик.

С2 - опорный конденсатор, его емкость для простоты можно выбрать как 2*Cxmax.

V2R4 - ну типа ножка порта GPIO, среднепотолочная. Там сигнал возбуждения, для простоты - меандр от таймера.

Вывод OUT подключается ко входу АЦП контроллера. Запуск преобразования производится в моменты времени 0.25Т (половина времени нуля на выводе EXC) и 0.75Т (половина времени единицы на выводе EXC) (см. положение курсоров).

Потом берем разность между двумя измерениями, результат будет такой:

V(0.25T)-V(0.75T)=V(EXC)*Cx/C2 => Cx=C2*(V(0.25T)-V(0.75T))/V(EXC).

Усреднения и прочие пироги добавлять по вкусу.

Прелести такой схемы в том, что левую по схеме обкладку Cx можно подключать к схеме хоть просто куском МГТФа, а правую - через экранированный кабель почти любой длины, его емкость не влияет на результат измерения.

Ну и плюс такой способ измерения нечувствителен к утечкам в конденсаторе (в разумных пределах).

Rst7, спасибо за развернутый ответ. Непременно на досуге опробую! В реальных применениях какой операционник использовали если не секрет?

Очень давно - 574УД3.

Потом AD8065 (правда там питание 5В было).

Вообще подходящих валом нынче. Я бы выбирал по параметрическому поиску у любого вменяемого производителя с 3.3В Rail-To-Rail I/O, полевики на входе, полоса единичного усиления не меньше 50-100МГц.