уважаемые гуру, помогите, пожалуйста, советом в решении следующей задачи
есть ротор турбины, он вращается с высокой скоростью - порядка 1500 об/с
единственный источник получения информации - датчик вращения, который представляет собой катушку над ротором, в которой возбуждается ЭДС от магнитного поля восьмигранного сердечника.
Т.о., имеем почти синусоиду (в силу наличия биений форма сигнала искажается, и возникают дополнительные гармоники) частотой порядка 12 кГц. К сожалению, исторически сложилось, что модифицировать конструкцию невозможно совершенно - турбины поставлены в серию, т.е. задача только в сборе информации с этих датчиков и ее интерпретации (все турбины объединены в блоки по 10 штук)

И, собственно, вопрос - как в моей ситуации правильно измерить эту самую скорость вращения? Требуемая точность - не хуже 0,01 Гц, амплитуда сигнала - порядка 1 В, время измерения - порядка 100-200 мс. Фактически, 95% времени нужно измерять скорость вращения именно на уровне 1400-1500 об/с, однако оставшееся время - при разгоне и торможении - измерение также необходимо, допустимо только слегка загрубить точность. (Это к возможности реализации разностной схемы регистрации)

Форум листал, и в одном из топиков нашел утверждение, что детектирование прохождения через нуль с последующим усреднением - это совсем по-пэтэушному самое смешное, что нынешние приборы для регистрации именно так и работают. Вариант с БПФ для каждой машины тоже где=то назвали решением "по-программистски, в лоб", т.е. с бесцельным растрачиванием вычислительных ресурсов. И можно ли выделить гармонику с такой точностью в нужном мне временнОм диапазоне?

заранее спасибо

Задачка давно известная. Один из вариантов решения в прикрепленном файле.

любым контроллером с таймером, поддерживающим захват по входу (ICP). Входной сигнал заводится на компаратор с любым уровнем срабатывания (не обязательно 0), далее делитель на 8, вход захвата таймера. В зависимости от контроллера компаратор и делитель внешние или внутренние. Точность - микросекунды, и даже точнее (миллионные доли герца).

Сообщение отредактировал ukpyr - Jan 14 2009, 19:42

Миллионные доли герца?
Или это так, случайно сорвалось?

Здорово-то как . Этот вопрос задан ведь не в детском саду, Быстрое Преобразование Фурье и прочие выкрутасы поминаются, раздел Матеманика.... Ни какое сомнение не закралось?

Нет, ну если контроллер может измерять частоту заполнения -200мГц, то можно и контроллер.
Правда, пока непонятно, хватит ли 10-15 усреднений, для получения точности 0.01Гц при искажениях.
Скажите, хотя бы, какова амплитуда гармоник.

Сообщение отредактировал asdf - Jan 14 2009, 21:56

Тут нет ошибки случаем? 1500 об/сек это 90000 об/мин. С такой скоростью вращаются турбины?!

в смысле c дискретностью в мкс и меньше

А это что возникает в воображении.
Если электростанция- наврано раз в 50-60
Если МИГ- раз в 5-6
А если стоматолог, то еще и мало.
---
По теме. При чем тут гармоники - совершенно непонятно. Гармоники могут исказить ФОРМУ сигнала. А измерять-то нужно частоту?

Здравствуйте. Может наведет на какие-то мысли следующая веточка и пример практического воплощения (MSP430F1121A+TIC5231; время измерения 0.33 сек) обсуждаемого алгоритма и предположении, что сигнал датчика нормирован.
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=50159

Минуточку. 0,01 Гц на 12 кГц - это точность порядка 10^-6. Ничего не путаете? Даже кварц у Вас на плате такой точности не имеет.


Подсчёт числа импульсов с частотой около 12 кГц за 100 мс даст около 1200 импульсов. Погрешность отсчёта (+/- 1 импульс) даёт точность порядка 10^-3. Такая точность больше похожа на правду.
Вы сначала разберитесь со своими требованиями.


А по-пэтэушному - это хорошо или плохо?
Если Вы свои инженерные решения таким сомнительным образом будете обосновывать, то ничего хорошего не получится.

Ничего странного в подсчёте импульсов от датчика нет.
Многие стандартные средства устроены т. о.
Возможно пригодится. Rotational Speed Sensors.

Если измерять не частоту, а период с заполнением частотой более 200мГц, то заявленная точность достижима.
В этом случае вопрос только в возможности уменьшения ошибки из-за негармоничности сигнала.
В принципе, важно как возбуждается гармоника - синхронно с основной частотой или плавает.
Это и амплитуда гармоники и будет определять потребное количество периодов усреднения.
Аналогичная тема (измерение частоты КГ с высокой точностью за малый промежуток времени) весной прошлого года уже обсуждалась, там обсуждались и разные варианты решения.
Правда, использование для решения задачи БПФ - там не обсуждалось.

scifi правильно все описал, за исключением того, что +/- один период это грубовато. Вполне возможно и точнее, но в любом случае точность будет определяться опорным кварцем.
Измерять нужно 8*N периодов. Если сигнал с датчика близок к синусоиде, то грубо можно оценить погрешность, определяемую jitterом компаратора от 1/20 до 1/100 периода. Так что 10^-5 правильная верхняя оценка, согласующаяся с кварцем. И 200МГц - не нужно, хватит и 5-10.
Но что можно сказать про интерпретацию результата одиночного измерения длительности 1024 периодов для реальной турбины? Много разного...

Читаю пост 11 и соглашаюсь.
Какое-то беспомощное барахтанье эмбеддеров в воробьиной луже.
Точность в миллионные доли, заполнение 200МГц, БПФ.....Все, что слышали! Кому в турбине нужна точность выше 1-0.1 %? Вы хоть приближенно стабильность опорного кварца представляете?
Ни сформулировать задачу, ни рационально технически решить.
Да тут простой формирователь нуль-детектор и примитивный счетчик. Если уж расчехлили микроконтроллер, то меряйте период и 1/х вычисляйте.