Здравствуйте!

Сейчас в схеме (не моя разработка) используется компаратор и фильтр с частотой среза 60Гц. Т.е. сетевое напряжение пониженное с помощью измерительного трансформатора (с точным коэфф. трансформации) подается одновременно на компаратор и фильтр. С выходов компаратора и фильтра два сигнала идут на процессор. Там по неизвестному мне алгоритму точно определяется точка перехода через ноль и частота сетевого напряжения.
Кто может подсказать, что за алгоритм используется?
И второе я использую в новой схеме DSPic микроконтроллер - хотелось бы убрать из схемы аналоговый фильтр - какой алгоритм присоветуете для определения точки перехода через ноль и частоты сетевого напряжения?

Можно определить фазу синуса через ДПФ. Или зафильтровать сигнал в цифре и там определять переход через ноль, но фаза может сдвинуться. Или интерполировать синус в районе нуля прямой. Наверно можно много чего придумать, надо исходить из подробностей задачи.

"Неизвестный алгоритм": частота искаженного синуса есть частота первой гармоники, за что отвечает ФНЧ.
Выход ФНЧ и известное наперед групповое время задержки фильтра используются для определения интервалов валидности срабатывания компаратора, т.е. чтобы не принять возможный звон за полезный сигнал.
Надеюсь, более чем понятно.
ДСпик - огласите планируемую частоту выборки по данному каналу АЦП, требуемую точность - и станет ясно, можно без компаратора обойтись или низзя.

ЗЫ пропадают блин посты.

Частоту дискретизации еще не выбрал - подскажите, по точности: фазу надо определять до 1 град, частоту до 1Гц (+/-0.5Гц)

По поводу crosszero почитайте у компаний, занимающихся разработкой SOC-ов для счётчиков электроэнергии. У кого-то встречал очень подробно размусоленное неплохое решение (программное, после АЦП, без компаратора). Вроде, у TI или Teridian, но могу ошибаться. Тогда кучу всяких soc-ов перерыл.

Перед АЦП полосу надо бы ограничить, так что фильтр убирать не желательно. А в цифре можно использовать ФАПЧ 2-го порядка, например. Он и фазу и частоту выдаст.

Спасибо - я то же где то встречал, а сейчас не могу найти этот документ
Апликейшен имеются практически у всех по этой теме и у Microchip и AD и TI и т.д, но где видел - не помню - тогда не надо было



Да я в посмотрел в схему - там сделано так первый фильтр с частотой среза 70Гц и 24дб на октаву, далее ноль компаратор и на прерывание и второй канал с того же входа фильтр 70Гц 6дб на октаву далее другой ноль компаратор и на другое прерывание проца.
Все это замешивается по какой то функции внутри проца и таблично определяется частота и фаза. В кодах тяжко бегать не имея С сорца.
Вопрос - что за функция внутрях?

По поводу применения ФАПЧ -> есть опасения, что ФАПЧ может давать ложные захваты частоты и фазы. Может я ошибаюсь - у вас есть какой нибудь пример применения?

Внутри возможно есть таблица с ФЧХ (или характеристиками ГВЗ) фильтров и исходя из частоты (определяется, например, по БПФ) определяется фазовый сдвиг вносимый фильтром и соответсвенно, компенсируется. А два канала, видимо, для повышения точности измерений.

Нет, не ошибаетесь, но все не так уж плохо. В Вашем случае дискриминатор будет иметь характеристику sin(x) . Возможны две точки синхронизации. Первая соответствует 0 разности фаз , вторая 180 гр. разности фаз между входным и опорным колебаниями. Помехи, конечно, могут "проворачивать" петлю из одного устойчивого состояния в другое, но для разрешения неоднозначности фазы можно использовать cos-ную характеристику (на прямой ветви дискриминатора >0).
Особых проблем я здесь не вижу, так что могу помочь в расчетах и реализации.

Довольно сложно получается. Я делал компаратор окна с оптроном на выходе. Получаются три коротких импульса. Переход через нуль определяем методом последовательных приближений, ведь частота не меняется мгновенно.

Это только на первый взгляд сложно. А на самом деле там фильтр, DDS, умножитель. И это уже в цифре.
А вот на счет: "компаратор окна с оптроном на выходе". Как-то не понятно, поделитесь опытом. И откуда три коротких импульса и как по ним определять частоту и фазу?

Присоединяюсь к вопросу - подробно пожалуйста расскажите методику и как из нее получить значение частоты.

Добрый день,

Схема использовалась для включения симисторных реле при нуле напряжения. Представляет из себя обычный компаратор окна. Получаем ДВА импульса, первый спад происходит перед переходом напряжения через нуль, следующий за ним фронт сразу после перехода сетевого напряжения через нуль. Если измерить таймерами время между ними и поделить пополам, получим точный переход через нуль, если он нужен. Само измерение частоты, сознаюсь, не делал.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Сигнал H после выпрямителя через два резистора по 220кОм. R52 подбирается. 10В были взяты с управляющей обмотки импульсного трансформатора.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Да уж, чудес не бывает, спасибо конечно, но не то. В случае искаженного синуса этот способ с уровнем компарирования +/-1.5% от нуля точный crosszero не даст.

Ну, тогда ещё одна мысль в защиту метода. Использовать ещё и длительности импульсов"окна", по ним можно определять наклон спада и подъема напряжения.

Все это конечно вызывает уважение, но боюсь что даже если мы получим требуемую точность для одного диапазона частот, для другого точность будет не достаточной. Я уж не говорю о точности от экземпляра к экземпляру.
PS. Считаю что спецы в аналоговой схемотехнике (коим я, к сожалению,не являюсь) в наш цифровой век очень нужны, но, видимо, это не тот случай.

Но, кстати, автор темы определился с алгоритмом?

Фазу относительно чего?

За какое время измерения?

Автор, а можно задать стандартный вопрос - зачем все это нужно?

Нужно модернизировать плату, а именно выкинуть поболее на сколько возможно аналоговую часть, заменить цифрой. Или если вы имели другое значение вопроса - это нужно для точного определения crosszero или точки перехода через ноль (по русски много слов). а так же определения частоты сетевого сигнала. Это все используется в регуляторе мощности для IR ламп - для разогрева ПЭТ преформ. В последнем, чтобы получить качественную технологию, надо с точностью до 1% вычислять crosszero, когда в машине работают почти одновременно до 500 тиристоров.



Ответ выше


Частота семплирования может быть до 500Кгц




Пока нет, но скорее всего алгоритм будет как сделано у TI для MSP430 счетчик энергии

А нельзя было использовать что-то типа "Zero-Cross Triac"? Самим ничего городить не пришлось бы. Есть специальные управляющие симисторы-драйверы для подключения к более мощным. Стоят - копейки. Только вопрос синхронности их работы, но это можно проверить, насколько допустимо

Проверено - не допустимо!

Интересно, а можно узнать поподробнее? Что показали результаты экспериментов? Какой разброс?

Кхм-кхм. Извините, что вмешиваюсь. А Вас не смущает, что у зерокроссов аж +/- 20 вольт зона включения?


... на канал.
Это для огранизации компараторов.
Есть мысль такая
- 500кгц - накопление скользящим средним - 40 кгц на оцифровку - FIR на 60Гц - флаг=1, если вых. фильтра в зоне валидности (соответствует, видимо, +/- 10 в либо +/- 7 вольт)
От тех же 500кгц - если флаг валидности = 1, то выдаем наружу событие, как только сигнал (знаковое целое) поменял знак

Ответ получен.

Да, именно для ламп. Автор прекрасно знает кто законодатель мод в этом деле и чьи фирмы и как работают на этом рынке. Ну ладно, пусть работают.

Меня это радует. Это значит, что у их создателей есть мозги. Только без +/- ов.
Говорить, что можно достичь 1% точности воспроизведения заданной мощности только за счет точного попадания в 0... Смешновато.

Не понимаю зачем здесь надо оцифровывать с частотой 500кГц...
Мне кажется тут достаточно 1кГц или 2кГц максимум (АЦП от телефонного кодека подойдёт наверное).
А всё остальное сделать при помощи ЦОСа внутри микроконтроллера.
Там похоже будет не слишком сложная обработка.

А я не говорил, что только попадание в 0 даст необходимую точность. Система еще измеряет ток через нагрузки и RMS напряжение, но здесь для меня все ясно.
И...
Если я вызываю улыбку и поднимаю настроение вам Татьяна, то это хорошо, но
Но ваши ответы только эмоции, а я жду от вас дельного ответа, да в принципе любого ответа на мой вопрос.



Да конечно 500кГц многовато и я не собираюсь с такой частотой семплировать, но у меня спрашивали про минимальное время преобразования аналог - цифра - поправляюсь: минимальное время преобразования 2мкс

Я, вообще-то, спрашивал о времени измерения частоты 50Гц, а не время преобразования АЦП.

Тут никто не фильтрует пользователей ни по умственным способностям, ни по образованию. Поэтому довольствуйтесь...
Для кого-то достаточно одного слова... намека... Вот подробности...
Все оценки основаны на одной формуле - разложение синуса в степенной ряд в окрестности нуля. Если она неверна, то все последующее...Используем только первый член... для экономии... мозга.
Оценим погрешность (разброс) мощности (энергии) при разбросе напряжения включения тиристора в сети 220 вольт. Пусть мы опоздали на 30 вольт. Целых 30! Одна десятая от амплитуды...Это какая часть периода? Тоже примерно - десятая часть радиана.
Это ж надо так промазать!
Посчитаем теперь интеграл от квадрата синуса от нуля до одной десятой. (в радианах). Это будет... одна треть от одной тысячной... - одна трехтысячная. А чему же равен интеграл от квадрата синуса по полупериоду? Это будет полная энергия, с которой нужно сравнить пол(ш)ученное выше...
Вспомним, что квадрат синуса + квадрат косинуса =1 Больше ничего помнить не нужно... Соображаем, что интеграл по периоду от этой суммы будет равен 2пи. Стало быть интеграл от квадрата синуса - пи (вторую половину съест косинус...).
А по половине периода - пипополаму.
Получится в конце концов, что относительная ошибка - одна четырехсполовинойтысячная... примерно - 2 сотых процента...
А Вы боялись..(?)

Расчёт неверный.
А мозг лишний раз потренировать только полезно.

До сих пор правильно, за исключением того, что нужно точное значение crosszero для определения момента включения.
А в какой момент - неизвестно, зависит от того, какой запас мощности у регулятора и текущего напряжения сети.

А вот здесь ошибка, поскольку тиристор (в худшем случае) будет включаться не вблизи нуля, а вблизи амплитуды.
Дальше объяснять, думаю, излишне.

Если уж "лишний раз потренировать мозг только полезно", не могли бы Вы пояснить, что значит:

А почему не вблизи частоты? фазы? времени или даже.. включаться вблизи пространства?

А то, мой нетренированный мозг в этом месте Вашего поста почему-то выключается..

Вблизи амплитудного значения.

Сочувствую, надеюсь без остаточных последствий?
As is, как говорится, никакой ответственности за нанесённый ущерб...
Тренируйте...

Давайте верный... потренируемся?

Интересно, как, если

Если с фильтром, СКЗ там не пахнет.

При тех же самых допущениях - 0.1рад ошибки по фазе, имеем для худшего случая, т. е. момент включения около 90 град., порядка 10% ошибки по мощности.


Наиболее точный, имхо, метод - это программный генератор 50Гц (накопитель фазы как в DDS) с ФАПЧ.
Даст и crosszero, и частоту.

Ах, вот Вы о чем.. Тогда, да.

Если тиристор включен на интервале: φ = [Pi/2+ε; Pi] радиан,
где ε - ошибка включения по фазе, равная 0.1[рад]
и напряжение на нагрузке: U_нагр = U_сети*sin(φ),
то уменьшение мощности в нагрузке составит:

∆P = P*(-4*ε/Pi) = P*(-0.4/Pi) = P*(-0.127) или -12.7%.

Какая ошибка по фазе? Где Вы ее взяли?
Читаете невнимательно. Речь шла о том, что оптические драйверы тиристоров с самостооятельным контролем перехода через ноль могут давать разброс включения около 30 вольт. Именно, - вольт. На самом деле, они не дают включать после этих самых 30 вольт по модулю, но неопределенность может получиться именно такая. Так что, ничего из того, что Вам привиделось, не может случиться никогда...

Если система регулирования с пропуском периодов, тогда да.
А если с задержкой включения, тогда то, что насчитал blackfin, с учетом того, что мощность пропорциональна квадрату синуса и ошибка будет ещё больше.

Больше чего? Поправьте теперь blackfinа. Тоже интересно...
И где Вы взяли ошибку фазы все-таки? У меня? Внимательнее читайте. И автора. У него 500 тиристоров, которые греют большие железки, а не микронные проволочки. Даже представить себе боюсь фазовое управление в данном случае. И зачем?

Больше 12.7% раза в два, т. к. форма кривой для квадрата синуса более острая.


Ну раз автора интересовала точность определения фазы, то я и решил...
Проехали.

Все правильно посчитал blackfin.
Поясню. Для единичной амплитуды интеграл ошибки будет равен (с небольшим избытком) эпсилон, - будем считать, что внутри эпсилон напряжение и его квадрат не меняются.
blackfin (отнес) (поделил на) интеграл от четверти периода (можно было бы и к половине, тогда было бы в два раза меньше), который равен пи/4.
И один градус автора несколько меньше моего одного радиана. Раз в 60.

Я уже писал, что греют они ПЭТ преформы, причем от точности разогрева зависит качество выдуваемой пластиковой бутылки. Регуляция используется фазовая.

Затем, что регуляция пропуском полупериодов дает большое мерцание ламп. Нить IR лампы в момент мерцания остывает и недопустимо для технологии изменяет спектральный состав.

Не верю, что мерцание влияет. Если, например, половину периодов пропускать или резать каждый полупериод пополам, будет ли разница? Даже на глаз видно, как медленно зажигается обычная лампа накаливания, а глаз больше 10 герц не видит. Да и лампа не успеет остыть за период или полупериод.

blackfin посчитал интеграл от синуса, а надо было от квадрата синуса.
Разница хоть и не очень большая, но есть.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Вы считали ошибку для 0.1рад.

С чего это Вы решили, что я "посчитал интеграл от синуса"?

Именно интеграл от квадрата синуса я и посчитал: Pнагр(ε) = (Uсети^2)*(1/Rнагр)*(1/Pi)*∫[sin(φ)^2]*dφ ≈ P(0)*(1-4*ε/Pi).

Извиняюсь, не разобрался в Ваших обозначениях.

Для такой мощи, наверное, надо чтоб полупериоды были скомпенсированы.
В таких лампах доля излучения составляет до 50% (а может сейчас и более - уже не в курсе) всей мощности. Т.е. лампа остыть не успеет, но как нагреватель работать не будет.
Хорошо бы пропуск периодов от 400 герц - тогда точно все пучком было бы

Мне вот кажется, что правильно подобранные лампы должны работать почти на полной мощности. Пусть... процентов 66.6.
Поэтому, если пропускать один полупериод из 3, никакого существенного изменения спектра не будет по сравнению с отрезанием трети мощности в каждом полупериоде.
А по поводу доли мощности, которая идет на излучение.... Спектр полиэтилентерефталата хорошо всем известен - почти каждый ИК-спектрометр комплектуется пленочкой для калибровки именно из этого самого. И поглощать он будет главным образом в полосах поглощения.

Да именно так и делается для режима регулировки мощности пропуском полупериодов - подбирается соответствующая лампа для номинальной мощности и режим задается 80% мощности - здесь и "пляшем" туды-сюды. Но точность регулирования уступает фазовому методу. Если что-то интересное предложите для пропуска полупериодов, чтобы как можно меньше сделать паузы, соблюдая плавность регулирования, я буду вам благодарен. Но физику не обманешь...


Не верьте Татьяна, но это так. Лампа конечно не успевает остыть полностью, но и небольшого изменения температуры нити накала достаточно для изменения спектра в длинноволновую сторону.

Какая общая мощность нагрева?

А что тут сложного? Условно. Суммирующий (вычитающий) интегратор. На один вход - задатчик мощности, на другой - сигнал текущей мощности (честное произведение тока на напряжение).
На выход - условный компаратор, который включает или не включает полупериод. В результате мы получим стабилизацию средней мощности.
Пусть даже спектр немного едет, но все должно усредняться. Если очень хочется, то можно обратную связь вместо мощности по свету сделать. Если ламп много, то можно не задумываться о среднем токе.