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]

Доделал вольтметр полностью .
Показал 188-190в при реальных 220-221в. Это без калибровки. Коэффициенты взяты на глаз.

Сообщение отредактировал hd44780 - Mar 31 2011, 18:10

[SHUR1K]

Доделал вольтметр полностью .
Показал 188-190в при реальных 220-221в. Это без калибровки. Коэффициенты взяты на глаз.

У меня вход идет через подстроечный резистор 10К на АЦП, и точность измерений я настраивал им, чтобы не использовать коэффициенты. Потому как при использовании операций умножения/деления прошивка "кабанеет" на глазах. (При использовании только одной операции умножения у меня hex вырос с 3 до 11 кБ). Поэтому умножать/делить лучше только на числа, которые являются степенями двойки.

[777777]

У меня вход идет через подстроечный резистор 10К на АЦП, и точность измерений я настраивал им, чтобы не использовать коэффициенты. Потому как при использовании операций умножения/деления прошивка "кабанеет" на глазах. (При использовании только одной операции умножения у меня hex вырос с 3 до 11 кБ). Поэтому умножать/делить лучше только на числа, которые являются степенями двойки.

Ну ни фига себе доводы! Ну так для того он и процессор, пусть работает, он железный! Тебе какое дело 3 кб там или 11? А подстроечник стоит денег и понижает надежность. Лучше выкинуть его, а коэффициент держать в EEPROM

[SHUR1K]

Ну ни фига себе доводы! Ну так для того он и процессор, пусть работает, он железный! Тебе какое дело 3 кб там или 11? А подстроечник стоит денег и понижает надежность. Лучше выкинуть его, а коэффициент держать в EEPROM

Да никакого дела, собсно, если бы не одно но:

8 bit AVR Microcontroller with 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash

[777777]

Да никакого дела, собсно, если бы не одно но:

А, кстати, почему умножение занимает так много? Может ты в плавающей точке вычисления делаешь?

[SHUR1K]

А, кстати, почему умножение занимает так много? Может ты в плавающей точке вычисления делаешь?

Нет, умножение было целочисленным. А много потому, что нет аппаратного умножителя, а програмно получается так много.

Сообщение отредактировал SHUR1K - Apr 1 2011, 11:14

[Stanislav_S]

Нет, умножение было целочисленным. А много потому, что нет аппаратного умножителя, а програмно получается так много.

Страхи какие-то у вас Повсеместно использую целочисленное умножение типа 16 х 16 или 32 * 32, и никаких таких мегаразмеров программы не получается, как же так?

[SHUR1K]

Страхи какие-то у вас Повсеместно использую целочисленное умножение типа 16 х 16 или 32 * 32, и никаких таких мегаразмеров программы не получается, как же так?

16x16 и 32х32 - это совсем другое. Умножение на число, которое является степенью двойки - это просто сдвиг влево на соответствующие число позиций (степень двойки). А Вы попробуйте умножить на 11 или 13 и посмотрите как вырастет hex

[rx3apf]

16x16 и 32х32 - это совсем другое. Умножение на число, которое является степенью двойки - это просто сдвиг влево на соответствующие число позиций (степень двойки). А Вы попробуйте умножить на 11 или 13 и посмотрите как вырастет hex

Это что, первоапрельский прикол такой ? 16x16 это, простите, не умножение числа 16 на число 16, а перемножение двух произвольных 16-битных чисел. В один килобайт влезают четыре действия в плавучке и еще место останется, а уж целочисленное умножение при отсутствии команды mul - три-четыре десятка команд (меньше сотни байтов).

[SHUR1K]

Это что, первоапрельский прикол такой ? 16x16 это, простите, не умножение числа 16 на число 16, а перемножение двух произвольных 16-битных чисел. В один килобайт влезают четыре действия в плавучке и еще место останется, а уж целочисленное умножение при отсутствии команды mul - три-четыре десятка команд (меньше сотни байтов).

Прошу прощения, тупанул. Перепроверил у себя, при использовании в одном выражении деления и умножения код вырастает значительно. Если делать это не в одном выражении, то прирост действительно не так велик.

[Stanislav_S]

Прошу прощения, тупанул. Перепроверил у себя, при использовании в одном выражении деления и умножения код вырастает значительно. Если делать это не в одном выражении, то прирост действительно не так велик.

Хм, что то у вас с компилятором, добавил деление в формуле, прирост чуть больше чем при умножении, что то у вас не так Проверьте настройки компилятора.

[SHUR1K]

Хм, что то у вас с компилятором, добавил деление в формуле, прирост чуть больше чем при умножении, что то у вас не так Проверьте настройки компилятора.

Нет, не с компилятором :-). Просто если использовать в одном выражении умножении и деление, ну например *3/2, то получается *1.5, а это уже дробное число, вот и растет код безбожно.