Цифровой вольтметр-амперметр-ваттметр на AVR для бытовой сети, некоторые вопросы Опции

[hd44780]

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

Эскизы прикрепленных изображений

 

[hd44780]

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.

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

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 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.

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

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 22 2011, 09:54

Эскизы прикрепленных изображений

 

[RabidRabbit]

Попробую. Если, конечно потянет считать float значения прямо в прерывании. Но можно и целочисленно сделать, в умноженных на 1000, например.

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

[hd44780]

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