Измерение частоты через АЦП, Как сделать? Опции

[hd44780]

Сделал прибор на ATMega16 - показывает напряжение, ток нагрузки, мощности разновсякие.... Сеть бытовая, 50 Гц.
Тут всё нормально работает. Спасибо участникам форума, которые ранее отвечали на мои вопросы.

Схема входного каскада - рис.

Вопрос - как можно померить частоту имея на входе АЦП поднятое на 2.5в напряжение сети 50 Гц.
Вообще-то оно совершенно не капает, ну так, интересно просто. Для полноты функционала так сказать ...

Сейчас я сделал так:
АЦП цифрует 20 раз за период (таймер 1khz = 1ms).
В обработчике прерывания написал:

// Миллисекунды
ms++;

// Проверка перехода через 0 (- -> +)
if (adcU>3)
{ // Положительная полуволна
if (isUNegative==1)
{ // Была отрицательная - переход
pulses++;

isUNegative = 0;
} // if
} // if
else // отрицательная полуволна
isUNegative = 1;

adcU - код со входа ADC1 за вычетом смещения ср. точки ADC0.
isUNegative - просто флаг, отслеживает переход синусоиды через 0.
pulses - кол-во переходов синусоиды вверх через 0.

Цикл измерений длится 0.5 сек (10 периодов).
Потом идёт обсчёт, в т.ч. и частоты:

// Частота
frequency = pulses*1000.0;
frequency/=ms;

frequency - частота в Гц, float.

pulses и ms считают постоянно, никогда не обнуляясь.

Проблема в том, что частота в итоге "плавает" где-то в интервале 49-51 Гц, хотя частотомер из осциллографа-мультиметра UT-81B показывает ровно 50 Гц. Да и сам я понимаю, что реально частота не может так гулять, она жёстко контролируется.

Читал соседнюю тему про частоту, например, эту - http://electronix.ru/forum/index.php?showt...=29796&st=0 , но у меня порт В, где все входы таймеров T0, T1 занят, там ШД дисплея HD44780 .... Освободить могу, переведя дисплей в 4 бит режим работы с перебросом его целиком на PORTC, но я терпеть не могу 4 бит режим работы, глючный он какой-то. У меня так метеостанция работает (деваться было некуда), так там вечно на дисплее какая-то байда лезет. Библиотека для LCD там не самодельная, а стандартная, из CvAVR. Думал дисплей коцнутый, но на 8 бит работает идеально...
Отвлёкся я ...

PC6, PC7 свободны, но я не знаю, может ли TC2 считать внешние импульсы или он только под кварц часовой заточен ...

Можно, конечно, налепить внешний компаратор, счётчик, но это усложние схемы, доп. корпуса и пр....
Да и делает тот компаратор то же самое, что и мой программный счётчик...

Спасибо.

PS
Админам:
Кнопка CODEBOX не фурычит, валится ошибка -

Сообщение: Недопустимый аргумент.
Строка: 1225
Символ: 3
Код: 0
URI-код: http://electronix.ru/forum/jscripts/ips_text_editor.js

Смайлики вставляются нормально.
Браузер - IE8 со всеми обновлениями.
Винда - 2003 SP2 сервер лицензионный. Обновляется регулярно.
Оперу и пр. альтернативы не предлагать, у нас на работе запрещено .

Сообщение отредактировал hd44780 - Oct 27 2011, 08:09

Эскизы прикрепленных изображений

 

[maksimp]

Если один отсчёт АЦП например больше нуля, а следующий (через 1 мс) - меньше нуля, то можно между ними провести линейную интерполяцию сигнала и более точно определить момент перехода через 0.
По таким уточнённым переходам через 0 вычисляем период, а затем - частоту.

Если не очень спешим от ждём несколько периодов и по их суммарной длине вычисляем частоту. Но тут есть лучший вариант, на основе аппроксимации зависимости "время перехода через 0" от "номер по порядку перехода через 0" с помощью прямой по методу наименьших квадратов. Тогда частота - обратная величина к наклону этой прямой.

[pavel-pervomaysk]

Поставить РС814 на переменку, транзистор оптопары на подтяжку +5 питания меги, заводи на прерывание меги и считай.

[hd44780]

Поставить РС814 на переменку, транзистор оптопары на подтяжку +5 питания меги, заводи на прерывание меги и считай.

Я об этом думал ... По сути тот же компаратор.
Но у меня все замеры по 3-м каналам АЦП делаются в прерывании таймера (1 мс). Сам АЦП работет по опросу, без прерываний. Т.е. это прерывание "долгоиграющее".
Поэтому существует вероятность, что INT от оптопары или компаратора будет пропущено. В доке я что-то ничего про этот момент не нашёл , может плохо искал.... Если есть, ткните носом плиз.

Менять алгоритм не хотелось бы (уже всё отлажено), поэтому у меня и потекли мысли в сторону 2-го камня, который спокойно посчитает эту частоту, а потом легко отдаст её основному процу по какому-нибудь SPI (жаль только, что у тини нету железного SPI, эмулировать придётся ...). Когда цикл измерений закончен и "измеряющий" таймер выключен.

Тинька даже дешевле отдельных счётчика и компаратора. По крайней мере, по местным ценам. А если ещё задуматься о способе считывания этого счётчика, 3-стаб. буферы, там тем более 2-й проц и дешевле и удобнее.

Сообщение отредактировал hd44780 - Oct 28 2011, 06:28

[ILYAUL]

Поэтому существует вероятность, что INT от оптопары или компаратора будет пропущено. В доке я что-то ничего про этот момент не нашёл , может плохо искал.... Если есть, ткните носом плиз.

Прерывания INTX старшие прерывания AVR и если уж они вкл. то проц их никогда не пропустит. Какая разрядность АЦП?
Вы можете посчитать сколько time уходит на одно преобразование Если укладываетесь в 20ms , то у Вас вполне остается время переключить входы и посчитать все значения на одном АЦП

[hd44780]

Перепаял слегка схему, освободил 5 младших ног PORTB.
Задействовал встроенный в Mega16 компаратор - AIN- - ср. точка (она же ADC0), AIN+ - вх. сигнал напряжения (ADC1), включил прерывание компаратора по нарастанию сигнала, параллельно TC2 считает миллисекунды.

Куски кода:

// Timer 2 overflow interrupt service routine
// -- Частота прерываний 1 kHz = 1 мс - 20 раз за период 50 Гц (20мс)
// -- 1000 раз в секунду
interrupt [TIM2_OVF] void timer2_ovf_isr(void)
{
// Reinitialize Timer 2 value
TCNT2=0x83;

// Миллисекунды
ms++;
} // timer2_ovf_isr

// Analog Comparator interrupt service routine
// Переход синусоиды вверх через 0
interrupt [ANA_COMP] void ana_comp_isr(void)
{
pulses++;
} // ana_comp_isr

Расчёт частоты:

////////////////////////////////////////////////
// Частота
frequency = pulses*1000.0;
frequency/=ms;

ms, pulses - dword, frequency - float.
ms, pulses обнуляются только при первичной инициализации по включении питания.

"Измеряющий" таймер TC0 и АЦП пока выключены, т.е. прибор меряет только частоту.
Получил результаты 50.10 ... 50.30 Гц - бегает. Заводской прибор показывает 49.98-48.99 Гц

Единствнное, что приходит в голову, это то, что переменные pulses и ms наверняка меняются, пока расчитывается частота. Когда-то я уже натыкался на это. Попробую ввести переменные-защёлки для них и кратковременный запрет прерываний.

Сообщение отредактировал hd44780 - Oct 30 2011, 07:06

[hd44780]

Переменные-защёлки не помогли.
Стабильно показывает 50.37 Гц при 49.97 по прибору.

[woroba]

Вам же Палыч на первой странице показал алгоритм, а вы делаете всё наоборот.

[hd44780]

woroba, не валите всё в одну кучу.
Замечания Палыча касаются измерения тока и напряжения.
К измерению частоты через компаратор они не относятся, хотя бы потому, что аналогового компаратора тогда не было.

Кстати - проверил внутренний компаратор основному алгоритму не мешает. Так что, К554СА3, наверное, не нужен.

Сообщение отредактировал hd44780 - Oct 31 2011, 07:12

[DrGluck]

А попробуйте пересчитать полученную погрешность измерения в свете используемого кварца на проце. У Вас же там не атомные часы подключены ? Наверняка что-нибудь из области 60 ppm ...

Сообщение отредактировал DrGluck - Oct 31 2011, 06:45

[hd44780]

А попробуйте пересчитать полученную погрешность измерения в свете используемого кварца на проце. У Вас же там не атомные часы подключены ? Наверняка что-нибудь из области 60 ppm ...

А как пересчитать? Сделать генератор и померять прибором сколько Гц он выдаст?
Кварц хрен знает какой, родом из радиобазара ... На нём написано - MC 8.000 MHz.
Кстати, его корпус заземлять надо? Иногда в схемах с такое видел... У меня пока незаземлён.

Всё, что приходит в голову - ввести калибровочную константу и отнимать/прибавлять её (или делить/умножать - пока не знаю), как это делается с током и напряжением.

Сообщение отредактировал hd44780 - Oct 31 2011, 07:15

[DrGluck]

Кварц хрен знает какой, родом из радиобазара ... На нём написано - MC 8.000 MHz.

... без комментариев
P.S. "Пересчитать" - подразумевалось как эквивалент "А что Вас собственно удивляет ?" ...

Сообщение отредактировал DrGluck - Oct 31 2011, 07:41

[hd44780]

Наверное, введу константу. Не будешь же делать тестовый генератор под каждый кварц....

Вот только какую константу лучше - для деления/умножения или прибавления/отнимания?
Пока мне думается второе.

Сообщение отредактировал hd44780 - Oct 31 2011, 08:36

[DrGluck]

http://metrologyia.ru/

[hd44780]

Ну и что?
Про излучение цезия-133 ( http://metrologyia.ru/?page_id=103 ) я и так знаю
А как мне это может помочь ?

Сообщение отредактировал hd44780 - Oct 31 2011, 11:15

[Палыч]

Замечания Палыча касаются измерения тока и напряжения.

Нет. Мои замечания выше касались именно подсчета частоты.
Что видно "невооруженным" глазом:
1. Запуск таймера не "привязан" к началу цикла (сброс в ноль переменной ms - это очень грубо!), поэтому таймер, скорее всего, насчитает "немного" меньше (частота получится "немного" больше).
2. ТС говорит выше о измерении за Х мс. За это время может быть зафиксиворанно только целое число периодов. "Нецелая" часть периода в расчете не участвует. Поскольку тики таймера гораздо меньше N периодов, то лучше (точнее) расчет будет за целое число периодов измеряемой величины. Т.е. окончанием измерения должно быть фиксация N периодов.

На нём написано - MC 8.000 MHz.

Кстати, посмотрите в справочной литературе: чем отличаются кварцы, на которых написано "8.000 MHz", от тех, где написано "8000 kHz"