измерение среднеквадратичного напряжения сети Опции

[axalay]

Вопрос может быть не совсем в теме, но... Интересует действующее значение в каждом периоде. В mega88 через делитель 1180kOm и 3.3kOm завел напряжение сети. Опора внутренняя 1.1 В Чтобы просматривать обе полуволны пропустил через диодный мост. Знаю, что можно завести сразу обе на разные входы АЦП чтобы не было погрешностей вносимых мостом, но вопрос не в этом. В приложенном файле выведено несколько замеров. Там первая строка-количество отсчетов, второй строкой массив замеров (полученные от АЦП). Третьей-полученный результат. Результат-это сумма квадратов отсчетов, поделенная на количество отсчетов, и изьятие корня квадратного. Теперь вопросы.
-не слишком ли большой разброс полученного значения?
-как его привести к нормальным величинам? Читал что есть 2 варианта. Один-непосредственно полученные от АЦП данные приводить перед вычислениями. И второй (получше) приводить результат.

Ну и вообще послушал бы советы бывалых. Спасибо

Прикрепленные файлы

 __________220.txt ( 6.11 килобайт ) Кол-во скачиваний: 204

 

[defunct]

измерение среднеквадратичного напряжения сети
...
В mega88

Если по простому:
1. Отсеките все отрицательные полупериоды - (схема будет проще - можно убрать смещение / выбросить мостик, оставить только делитель и отсекающий диод да и тот можно выбросить т.к. в МК уже есть).
2. Обеспечьте семплирование АЦП с постоянной частотой Fd напр. 4kHz.
3. Словите начало очередного положительного полупериода (текущее показание с АЦП >0, а предыдущее =0), и начните суммировать все, что приходит с АЦП, заодно запоминая сколько чисел просуммировали.
4. в квадрат ничего не нужно возводить и так все числа положительные, т.к. отрицательные отсекли в п.1. (соответственно потом и корень не надо будет брать).
5. По окончанию полупериода (предыдущее показание АЦП > 0, текущее =0) остановите суммирование, поделите сумму на количество просуммированных семплов.
6. Числа получаемые в результате деления в п.5 пропустите через КИХ/БИХ фильтр по вкусу. (напр скользящее среднее по 8-ми точкам с отбросом мин и макс значений).
7. Поделите отфильтрованное число из п.6 на "K" найденное в процессе калибровки ну и собсно все - результат готов...

калибровка:

8. Измерьте среднеквадратичное напряжение в сети эталонным прибором.
9. Поделите полученное отфильтрованное число из п.6, на показание эталонного прибора из п.8, в результате получите число "K" для п.7


Вы удивитесь насколько точно оно будет работать, и ведь без никаких квадратов и корней!
Правда способ будет работать только для правильного синуса.

[777777]

4. в квадрат ничего не нужно возводить и так все числа положительные, т.к. отрицательные отсекли в п.1. (соответственно потом и корень не надо будет брать).

В квадрат нужно возводить обязательно, так как иначе будет другой коэффициент - для синуса 0.637 вместо 0.707, а поскольку идеального синуса в сети никогда нет, то и результат будет неправильный.

6. Числа получаемые в результате деления в п.5 пропустите через КИХ/БИХ фильтр по вкусу. (напр скользящее среднее по 8-ми точкам с отбросом мин и макс значений).

Повбывав бы!
У вас и так суммируются куча значений за период, куда еще фильтровать? Может лучше земли около АЦП правильно развести?

Вы удивитесь насколько точно оно будет работать,

Точно оно работать не будет, твоя дубовая фильтрация лишь скрывает дрожание, но если цифры стоят стабильно, то это еще не значит, что они правильные!

Правда способ будет работать только для правильного синуса.

То-то и оно!

результаты полученные способом приведенным выше поражают полным совпадением с показаниями любого китайского тестера включая знаки после запятой. Что наводит на мысль - китайцы не парятся с квадратами.

Из чего нормальный человек сделает вывод: нельзя покупать китайские тестеры. Ты же вместо этого берешь с них пример.

Чтобы просматривать обе полуволны пропустил через диодный мост.

А падение напряжения на диодах тебя не волнует? У тебя мост до делителя или после?

Знаю, что можно завести сразу обе на разные входы АЦП чтобы не было погрешностей вносимых мостом

А не лучше приподнять измеряемое напряжение на половину опроного и вести вычисления в знаковых переменных?

[defunct]

так как иначе будет другой коэффициент - для синуса 0.637 вместо 0.707, а поскольку идеального синуса в сети никогда нет, то и результат будет неправильный.

И что?
0.707 = k*0.637
это k - определяется при калиброке.

У вас и так суммируются куча значений за период, куда еще фильтровать? Может лучше земли около АЦП правильно развести?

Причем тут земли? Скользящее среднее это правило хорошего тона, т.к. сигнал может как пропасть на любом отсчете так и появиться. Если не хотим сюрпризов надо граничные величины отбрасывать, а остальные усреднять. Нельзя доспустить чтобы в результате присутствовали интегральные величины расчитание на интервале меньше Pi.

Точно оно работать не будет, твоя дубовая фильтрация лишь скрывает дрожание, но если цифры стоят стабильно, то это еще не значит, что они правильные!

У меня оно работает точно. Измеряет напряжение 3х фаз, их токи, считает cos(fi), затем считает активную и реактивную мощность на m8. С квадратами я бы в 8Kb не влез. Точность по напряжению +/- полпроцента меня абсолютно устраивает.
Для чего фильтрация см. выше. Уж совсем не для того чтобы квадрат в корень превращать и замазывать ошибки кривой земли...

То-то и оно!

Так не скрываю ж е-мае. Не в Гондурасе живем, в сети обычно правильный синус.

Из чего нормальный человек сделает вывод: нельзя покупать китайские тестеры. Ты же вместо этого берешь с них пример.

Прагматичный человек рассматривает все варианты. В т.ч. и цену китайских тестеров.
Если приемлемый результат можно получить более простым /дешевым способом значит надо взять его на заметку и пользовать его там где он годится.

[777777]

Причем тут земли? Скользящее среднее это правило хорошего тона

Это дурнейший тон, который только можно придумать. Такой подход называется "кружок 'умелые руки' при районном доме пионеров".

Даже там, где действительно нужна фильтрация (а она нужна только в особых обоснованных случаях), применяется цифровой фильтр, специально рассчитанный для конкретной задачи. Для этого оценивается полосы частот сигнала и шума и их амплитуды, вычисляется требуемое подавление шума и по разности частот и амплитуд вычисляется крутизна фильтра которая определяет его порядок. Только тогда, на основании полученных данных синтезируется фильтр и рассчитываются его коэффициенты.

А "скользящее среднее" пионеры делают для того, чтобы скрыть свое разгильдяйство при разводке земли, из-за чего шум становится сравнимым с полезным сигналом.

Хороший же тон - это когда ты делаешь отсчеты каждую миллисекунду, и они отличаются не более чем на плюс-минус одну единицу АЦП. (А для 10-разрядного АЦП они должны быть равны, я вообще не представляю как надо изуродовать схему, чтобы там дрожал хоть один разряд.) В случае переменного тока требуется несколько отсчетов за период, но именно благодаря этому фильтрация не требуется - интегрирование по сути и будет той фильтрацией.

, т.к. сигнал может как пропасть на любом отсчете так и появиться.

Куда он может пропастть? Если он пропал, значит напряжение исчезло и этот факт надо измерить, а не отбрасывать.

У меня оно работает точно. Измеряет напряжение 3х фаз, их токи, считает cos(fi), затем считает активную и реактивную мощность на m8. С квадратами я бы в 8Kb не влез.

Уж не с плавающей ли точкой ты выполняешь вычисления? Вообще-то для целочисленного квадратного корня существуют простые алгоритсы, например Ньютона.

[defunct]

Даже там, где действительно нужна фильтрация (а она нужна только в особых обоснованных случаях), применяется цифровой фильтр, специально рассчитанный для конкретной задачи. Для этого оценивается полосы частот сигнала и шума и их амплитуды, вычисляется требуемое подавление шума и по разности частот и амплитуд вычисляется крутизна фильтра которая определяет его порядок. Только тогда, на основании полученных данных синтезируется фильтр и рассчитываются его коэффициенты.

Чукча писатель?

Объясняю на пальцах, алгоритм построен на интегрировании сигнала на интервале от 0 до Pi. Включаем прибор, сигнал на вход не подан, АЦП возвращает 0 мы ничего не суммируем на выходе напряжение 0В. В произвольный момент времени T подают внешний сигнал со случайной фазой, по приведенному выше алгоритму прибор отдетектирует начало периода, но это будет неверно, т.к. фаза сигнала случайна. Скажем, если фаза равна Pi/4, то результат будет завышен почти в два раза - поэтому такое измерение просто необходимо отбросить. Процесс в результате которого избирательно отбрасываются некоторые результаты измерений называется фильтрацией.

А "скользящее среднее" пионеры делают для того, чтобы скрыть свое разгильдяйство при разводке земли, из-за чего шум становится сравнимым с полезным сигналом.

Да что вы со своей землей, все в порядке с землей. Фильтруем числа с выхода интегратора, а не семплы с АЦП.

Хороший же тон - это когда ты делаешь отсчеты каждую миллисекунду, и они отличаются не более чем на плюс-минус одну единицу АЦП.

Независимо от сигнала на входе? Да... интересное определение хорошего тона...

Куда он может пропастть? Если он пропал, значит напряжение исчезло и этот факт надо измерить, а не отбрасывать.

Куда-куда, - свет отключили банально рубильником. Не бывало с Вами такого? Или вы предполагаете, что и прибор вырубится вместе со светом?

Уж не с плавающей ли точкой

Результат считается и выдается наружу в плавучке. Это ТЗ.
по ходу только суммирование целочисленное, деление уже в плавучке.

[777777]

Хороший же тон - это когда ты делаешь отсчеты каждую миллисекунду, и они отличаются не более чем на плюс-минус одну единицу АЦП.

Независимо от сигнала на входе? Да... интересное определение хорошего тона...

Прикидываешься, да? Делаешь вид, что не понимаешь? Ладно, объясняю: вот пример работы 16-разрядного АЦП AD7980

Это не самый удачный пример, потому что плату не удалось развести по всем правилам из-за ее особенностей: она узкая (28 мм) и длинная, вследствие чего красный сигнал шумит больше чем на +-2 единицы, но сиреневый с желтым практически идеальны. Причем это - 16 разрядный АЦП с опорным 5 В, то есть единица младшего разряда здесь 5/65536=76.3 микровольт! Если же разработчик не может сделать нешумящим 10-разрядный АЦП, с единицей в 1 милливольт и вынужденный поэтому фильтровать примитивными пионерскими методами, то ему надо за это сразу отрывать руки.

[defunct]

Если же разработчик не может сделать нешумящим 10-разрядный АЦП, с единицей в 1 милливольт и вынужденный поэтому фильтровать примитивными пионерскими методами, то ему надо за это сразу отрывать руки.

Согласен, только это совсем не наш случай.
Во первых референс на 10-ти битном АЦП у меня 5V, а это единица - 5mv, даже если очень захотеть больше +/-1 не получить, во вторых уже рассказал где стоит фильтр и зачем.

[Tanya]

Согласен, только это совсем не наш случай.
Во первых референс на 10-ти битном АЦП у меня 5V, а это единица - 5mv, даже если очень захотеть больше +/-1 не получить, во вторых уже рассказал где стоит фильтр и зачем.

Мне вот совсем непонятно, зачем нужен фильтр... Если мне, к примеру, нужно посчитать сколько энергии выдано в нагреватель за один полупериод (или период) сети... Нам такой фильтр не нужен...

[defunct]

Мне вот совсем непонятно, зачем нужен фильтр... Если мне, к примеру, нужно посчитать сколько энергии выдано в нагреватель за один полупериод (или период) сети... Нам такой фильтр не нужен...

А если устройство не расчитано на завышенное напряжение, и просто при этом сгорает? (например предохранителю много не надо сгорает очень быстро).

Допустим, наше устройство должно вести некую статистику, один из параметров которой будет кратковременные пики напряжения в сети. Теперь представим, что в определенный момент напряжение пропадает. Если оно пропало в фазе 3/4Pi тогда когда интегратор еще активен, то мы посчитаем, что перед пропаданием питания в сети был громадный всплеск напряжения, вдвое превышающий номинальное, внесем эту цифру в статистику. Читающий статистику побежит менять предохранители и звонить в электросеть выяснять, что это было. А окажется что всего навсего неотфильтровали неверное число с интегратора.

[Tanya]

Допустим, наше устройство должно вести некую статистику, один из параметров которой будет кратковременные пики напряжения в сети. Теперь представим, что в определенный момент напряжение пропадает. Если оно пропало в фазе 3/4Pi тогда когда интегратор еще активен, то мы посчитаем, что перед пропаданием питания в сети был громадный всплеск напряжения, вдвое превышающий номинальное, внесем эту цифру в статистику. Читающий статистику побежит менять предохранители и звонить в электросеть выяснять, что это было. А окажется что всего навсего неотфильтровали неверное число с интегратора.

Если нам нужен такой прибор, то нужно именно такой и делать.
Если напряжение пропало, как Вы придумали, то правильный интегратор покажет не всплеск, а падение. Без всяких фильтров.
Напомню, что автору нужно то, что он просил. Среднеквадратичное нужно только для определения мощности, выделяющейся на активной нагрузке.

[defunct]

Если нам нужен такой прибор, то нужно именно такой и делать.
Если напряжение пропало, как Вы придумали, то правильный интегратор покажет не всплеск, а падение. Без всяких фильтров.

Правильный... неправильный... уж извините... Давайте все-таки вспомним что мы делаем:
1. Упрощаем схему, - удалением из нее элементов для захвата отрицательной полуволны сигнала.
2. Упрощаем алгоритм расчета:
a. в два раза сокращаем число операций сложения;
b. сокращаем все операции умножения;
c. избавляемся от операции взятия квадратного корня.

Вроде неплохо?.. Теперь вспомним за счет чего это достигается... :
За счет того что накладываются:
1. ограничения на форму сигнала;
2. ограничения на интервал интегрирования.

Вывод: интегратор - правильный, на что указывают результаты моделирования (см. выше),
но он правильный, при условии что интегрировать будем сигнал синусоидальной формы на интервале от 0 до Pi.
Поскольку схема детекта в приведенном алгоритме не может гарантировать точную фазу начала и конца полупериода - фильтр необходим для того чтобы отбросить результаты интегрирования взятые на другом (отличном от 0..Pi) интервале.

Но Вы можете самостоятельно подправить алгоритм чтобы избавиться от этого ограничения. Для этого можно как-то по-другому определять начало и завершение положительного полупериода, - возможно по таймеру или еще как-то...

Напомню, что автору нужно то, что он просил.

Автор уже определился с решением, метод ему не подходит, стало быть нет нужды сужать область применения под ТЗ автора.