Вот делаю такую штуку - сабж.
Делается для себя, но хочется не только некий показометр (а-ля китайские барометры, которые показывают хрен знает что, мало зависящее от атмосферного давления), а прибор, на показания которого можно ориентироваться .

Схему измерительной части прилагаю. Резистор R2 - многооборотный. На выходе ТТ предполагается еще поставить ОУ с переключаемым Ку как в AVR465 (для низкоточных нагрузок), но пока его там нету - сразу в ATMega8.
БП на LM7805, мегу и LCD рисовать не стал - все стандартно. Генератор внутренний, 8МГц.

Я принципиально не стал ставить шунт и делитель. С гальванической развязкой надежнее.
Измерительные узлы отдельно от МК и цифровой части проверены обычным мультиметром на различных нагрузках (от 25Вт паяльника до 10КВт кухонной печки) - они полностью адекватны и работают нормально.

Обработка данных такая:
1. АЦП на частоте 125 кГц цифрует сигнал. Обработчик прерывания Считает суммы отсчетов и их кол-во:
// ADC interrupt service routine
interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void)
{
dword adc_data, temp;

// Read the AD conversion result
adc_data=ADCW&0xFFFE;

if(isU)
{ // U
temp=adc_data; //*adc_data;
sqr_summU+=temp;
countU++;
} // if
else
{ // I
temp=adc_data; //*adc_data;
sqr_summI+=temp;
countI++;
} // else
} // adc_isr

2. Главная программа меряет по очереди ток и напряжение:

.............
// Измерение напряжения
isU=1;
sqr_summU=0;
countU=0;
ADMUX&=0xFE; // ADC0 - канал напряжения
// Запуск АЦП
ADCSRA|=0x40; // ADCSC - Start ADC
startMs=ms;
// ожидание 21 мс (20мс - период 50 Гц)
while (abs (ms-startMs)<21);
// стоп АЦП
ADCSRA&=0xBF; // 10111111 = BF
.............

для тока также, только переменные другие. Переменная ms глобальная - TC1 по прерыванию считает миллисекунды.

3. Когда оба померяли, вычисляем

// Расчет напряжения
// Среднеквадратическое
// Urms=sqrt(sum(u(i)^2)/N); u(i) - мгновенные отсчеты (с АЦП), i=1..N
f_sqr_summU = ((float)sqr_summU)/countU; // ср. арифм.
// f_sqr_summ=sqrt(f_sqr_summ); // Urms (отсчеты АЦП)

// Uацп=ADC*Vref/1024=ADC*0.005
U = f_sqr_summU*0.005;

// Uвх=Urms*109.52
U*=109.52;

// Расчет тока
// Среднеквадратическое
// Urms=sqrt(sum(u(i)^2)/N); u(i) - мгновенные отсчеты (с АЦП), i=1..N
f_sqr_summI = ((float)sqr_summI)/countI; // ср. арифм.
// f_sqr_summ=sqrt(f_sqr_summ); // Urms (отсчеты АЦП)

// Uацп=ADC*Vref/1024=ADC*0.005
I = f_sqr_summI*0.005;

// Iн=500*Uацп/148,86 =Uацп*3.359
I*=3.359;

// S - Полная мощность
S_temp=((dword)I*U);
S=S_temp;

4. после этого вывод на дисплей.

Калибровки пока нету, но будет.

Заметил странности:
1. При среднеквадратических было завышение показаний почти в 2 раза - вместо 220-230в показывал 380-400. По току аналогично. Поставил среднеарифметическое - нормально стало....
Почему? Или я чего-то прозевал?
2. Показания "бегают" - часто меняются в небольших пределах. Я могу поставить в цикл задержку - типа мерять раз в секунду, но меня такой способ чего-то смущает..

Может кто что посоветует?

Спасибо.

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 16 2011, 09:19

К вопросу о тех кольцевых буферах.

С какой частотой должны идти выборки в эти буфера?
Сейчас у меня АЦП тактируется 125 кГц. Сколько там получится сэмплов в секунду я посчитать пока не удосужился (в доке как-то мутно про это написано ), но, думается 100KSPS наберется. 1 сэмпл за 10 мкс.
Т.е. 200 байт буфера полностью обновятся за 2 мс. Т.е. весь буфер не вмещает даже полпериода 50 герцового сигнала.

Это нормально? Или надо понижать частоту выборки?

e_one, не знаю. Посмотрел я схему, не понял ее.


Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 07:15

128 мега потому, что они есть на фирме, а остальных нет вроде.
И вообще я думал и ваттметр и вольтметр объединить в одном устройстве. А вольты выводить или ватты - переключается каким-нибудь тумблером.
Возможна ли такая реализация?

Сообщение отредактировал azizcheg - Mar 22 2011, 07:41

Возможна. В принципе, все равно, какая там мега. Главное, чтобы АЦП был. Но он у любой меги есть.
Идея простая - меряете всегда и все. А выводите на дисплей что-то одно.

Лично у меня пока проблемы с измерениями . Напряжение вроде нормально показывает, но все время "бегает"...

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 08:07

Что значит бегает?
Как вообще, в принципе осуществляется измерение этого напряжения(тока)? Чуть дайте теории пожалуйста :-)

Схема в первом посте темы. Мега там не нарисована, только моя измерительная часть.
Программная часть у меня такая (наиболее удачный вариант на текущий момент).
АЦП работает на 125кГц.
Обработчик АЦП суммирует все получаемые отсчеты и считает их кол-во. Как насчитает 1000 штук - останов АЦП (по флагу, в главной программе).
Далее считает среднее арифметическое этих отсчетов. По нему вычисляется напряжение на входе АЦП (формула из ДШ на проц). И умножается на коэффициент делителя (в моем случае это коэф транса*коэф деления потенциометра). Это есть напряжение в сети.

"Бегает" - меняется в небольших пределах.
Я "на глаз" наблюдал диапазон примерно 210..230в. Мультиметр показывает где-то 230. Наверное, можно втупую брать максимум, но я не уверен.

Для тока алгоритм такой же, только последний коэффициент другой, он зависит от того, как вы ток меряете.
Если шунтом - просто закон ома. Если ТТ, то иначе...

Для мощности посложнее. Поэтому и хочется не коэффициентами подгонять, а понять, что там происходит.

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 08:36

Семён Семёныч! В кольцевые буферы я предлагал складывать уже вычисленные значения напряжения и тока Я думаю, вполне хватит по 16 значений тока и напряжения. Чтобы не было неоднозначностей, набросаю код.

И такую же фигню для тока

Сообщение отредактировал RabidRabbit - Mar 22 2011, 10:05

А зачем вообще выпрямлять? Делителем уменьшаете ПЕРЕМЕННОЕ напряжение трансформатора напряжения до 2/3 максимального входного АЦП и смещаете его до середины шкалы.
Разность Umax-Umin=Ua дает Вам амплитудное значение измеренного напряжения. Действующее значение для синусоиды U=0,707Ua.
Этим избавляетесь от всяких нелинейностей от диодов и значительно упрощаете схему (3 резистора!).
Это же касается и цепи тока.

Лично считаю, что усложнять схему ради упрощения программы - дурной тон.

Как-то это по-моему не очень правильно. На мой взгляд, лучше зарядить таймер на частоту 1000 Гц, в обработчике прерывания запускать одиночное преобразование, дожидаться его завершения и результат приплюсовывать к накопителю. 100 отсчётов АЦП в таком случае перекроют 5 периодов частоты 50 Гц, что снимает необходимость ловить переход через 0 (я надеюсь, у Вас мега от кварца тактируется). По сумме этих 100 отсчётов (ну или 200, лишь бы на 20 делилось) можно вычислить напряжение. Скакать не должно

RabidRabbit, спасибо. я так не пытался .
Попробую. Если, конечно потянет считать float значения прямо в прерывании. Но можно и целочисленно сделать, в умноженных на 1000, например.



Есть у меня такая мысль. Наверное сделаю.
Сейчас мега тактируется от внутренних 8MHz, просто ног не хватает . На PB (там, где кварц) у меня ШД LCD сидит.
Можно поставить и 16-ю мегу ...



А можно потенциометр включить ко вторичке параллельно мосту, а напряжение на движке смещать?

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 09:54

Вы правильно понимаете - не нужны float'ы в прерывании. В прерывании, например, можно суммировать целочисленные значения от АЦП (как есть, не надо их ни на что умножать, только в случае 8-битных значений для 100 замеров хватит 16-битной переменной, а для 10-битных значений уже надо 24-битную или 32-битную). Просуммировали 100 значений - скопировать в какую-нибудь глобальную переменную, увеличить другую глобальную переменную на 1, чтобы просигналить основной задаче о доступности нового результата, и снова суммировать сотню значений Если я недоступно излагаю - спрашивайте в личке, например

Да нет, все понятно. Спасибо. Напишу, проверю вечером. Я на работе, железо дома .

У меня отсчеты 10-битные, суммирую в беззнаковый 32 бит.

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 10:26

Можно, если постоянное напряжение после моста НИКАК не связано с измерительной схемой.

Мост питает мегу и LCD. Обычный БП на LM7805.

RabidRabbit, с буферами вроде получилось. Показывает 213-214 при где-то 230 в. Но это без калибровки, коэффициенты "на глаз".

Теперь, наверное, займусь смещением и среднеквадратическим.

Позволю себе заметиь.
Первое для определения среднего не нужен буфер.
вычисляем по формуле
Аy= ((к-1)Ac+M)/k где Ac предидущее среднее, Ау новое среднее, М последнее измерение, к глубина усреднения(эквивалентна длине буфера)
при к равном степени двойки вычисления сводатся к двум сложениям идвум сдвигам.
Измерять лучше средне квадратичное значение и тока и напряжения и мощности без всяких выпрямителей. При этом можно измерять несинусоидальные величины.