Необходимо мерить переменку (частота, напряжение, ток в нагрузке).
Собрал схему (привёл только канал напряжения).

Напряжение (среднеквадратическое) меряет нормально.
Попытался мерять частоту (от каждого замера вычитается значение АЦП, соотв. Uпит/2, затем сравниваю с нулём) - частота всё время бегает в пределах 51-52 Гц. Сильно подозреваю, что это из-за каких-то высокочастотных помех, которые лезут в АЦП.
Чем лучше отфильтровать? Когда-то раньше пытался поставить перед ОУ RC фильтр 1 кил - 1 мкф - получилась какая-то параша - значения напряжения жутко скакали , хоть МК их и усредняет. После этого я тот фильтр убрал и больше не ставил . Но по-хорошему надо...

Спасибо.

А для чего нарисован каскад на DA2.1?

Для пущей важности
Просто лишний ОУ. Его ж не отрежешь ...

Не стоит так делать. Лучше нижнюю обмотку транса посадить на землю и либо использовать двуполярное питание, либо стандартное смещение на входе ОУ до половины питания.
Очень желательно поставить параллельно вторичке двустороний ограничитель во избежании пробоя входов высоковольтными всплесками в сети. Фильтр для начала поставить обычный пассивный RC с частотой среза герц 300. Случаев, когда они (пассивные RC-фильтры) не работают в природе не встречается Только электролиты в него ставить ненадо.

Либо пассивным многозвенным LC-фильтром, либо цифровым ФНЧ после АЦП. Либо измерять частоту сети с накоплением и усреднением данных периода синусоды 50 Гц. Всё уже давно придумано до нас...

LC не надо. Порядок RC-можно в дальнейшем увеличить при необходимости и сделать его активным.

тут написал, решение подойдет.

Обоснуйте!

А вот я могу обосновать: RC-фильтр не обладает должным затуханием в пределах октавы, чтобы давить все гармоники, их производные с помехами и помехи от 50 до 100 Гц. Возведение RC-фильтра в N-ный порядок в этом плане не даёт ничего. Уменьшить помехи в этом диапазоне способен прежде всего цифровой ФНЧ, реализация которого для частоты среза 50 Гц не представляет особых проблем!

В принципе-да. Но с измерением частоты встанет проблэм. Дороговато 0.2 мегасемпл юзать монопольно.

Можно и синхронный детектор прислюнявить.

Поставь обычный компаратор и таймером считай частоту.

А чем это отличается от моего нынешнего алгоритма. У меня в прошивке тот же компаратор реализован.
Натыкался я на других форумах на размышления на тему компаратора ... Он за период не 1 раз перекинется, а 21 . И будет частота не 50 Гц, а гораздо больше.

Насчёт цифрового ФНЧ.
Я думал над этим, к сожалению, я в этой области слабоват . Теорию читал, показалась слишком сложная ...

Выдрал фильтр из атмеловского AVR465, там задачка похожая.
Уравнение вида y[n] = 0.996 × y[n − 1]+ 0.996 × x[n]- 0.996 × x[n -1].
Получил на выходе чистый ноль . Пока с ним не разбирался.

Компаратор должен быть с гистерезисом, чтобы не ловить шум при переключении.
Полосовой фильтр на 50Hz можно сделать на одном ОУ, можно и на двух. В книжках показаны.
А цифровой фильтр - это тоже хорошо, но уже после аналоговых решений.

А не подскажете где? Или схемку где глянуть. Гуглом прошёлся по фразе "Полосовой фильтр на 50Hz" ничего путного не поймал .

http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_11_6.htm

Картинка из Титце, Шенк "Полупроводниковая схемотехника".
Аналогичную схему можно найти в Мошиц, Хорн "Проектирование активных фильтров".
В "Op Amp applications handbook" от Analog Devices. И в документации на их ОУ можно найти.

Еще картинка, из упомянутой "Op Amp Applications Handbook"

Во-первых, фильтровать гармоники сетевой частоты нам совершенно не нужно, поскольку измерению частоты они не мешают. Фильтровать нужно помехи и всякий мусор.
Но предположим, что нам таки захотелось фильтровать от 50Гц LC-фильтром. Прикиньте номинал индуктивности в таком фильтре. Потом посмотрите в справочнике массу и габариты соответствующего дросселя.
После чего останется только это собрать и убедиться, что помехи в диапазоне сотни килогерц-еденицы мегагерц пройдут через него, как нож сквозь масло.



А Земля - центр вселенной. С этим даже спорить смешно. Откройте любую книжки по фильтрам, или Хорвица-Хилла хотя-бы на стр. 257 первого тома, там везде нарисованы графики затухания для разных порядков.

hd44780 , а алгоритм частотомера какой - прямой или обратный счёт? И интервал измерения какой? Может быть, это у вас ошибка +-1 отсчёт?

Левая схема из Титце&Шенк понравилась.
Только есть ламерские вопросы:
1. Если мне надо пропускать 50 Гц, то это и будет резонансная частота фильтра (термин из этой книжки)?
2. Какое надо брать это k? Там написано, что это коэф. усиления. Если мне не нужно усиливать, то k=1, и верхний резистор в делителе превращается в перемычку?



Алгоритм счёта пока такой - считает кол-во переходов сигнала через мою ср. точку и кол-во секунд работы.
Потом делит одно на другое и гонит на дисплей.
Хотя м.б. и придётся вынести частоту на отдельный компаратор, чтобы не мешал основному алгоритму.
Кстати, может и оффтоп здесь. МК у меня ATMega16, там есть компаратор. Можно ли как-то к нему гистерезис "приделать"?

Меня тут собственно даже не сама частота беспокоит.
Я по ходу считаю угол сдвиг фазы между напряжением и током. А из-за разного мусора этот угол скачет. Немного, но всё же.
Частота - задачка, на которой эти косяки наиболее отчётливо проявляются.

1. Да, конечно.
2. От k зависит добротность -> полоса пропускания. Это вам решать, что нужно.
Книжку (скачать и) почитать!

Про аппаратный гистерезис не скажу. Посмотрите на сайте Atmel, может, там и есть решения.
Можно сделать программно - подсчитывать только "устойчивые" состояния входа, когда они подтверждаются в течение, например, 1ms. Короткие пички игнорировать.

1) Да
2) Всё хорошо, только этот фильтр ничего фильтровать не будет у него добротность 1\2 при к=1
3) Алгоритм - вам сюда http://electronix.ru/forum/index.php?showt...29796&st=15
4) Нажмите для просмотра прикрепленного файла вот фильтр для начала.

Все эти фильтры подробно рассмотрены в книжке Мошиц, Хорн "Проектирование активных фильтров".

Спасибо. Буду пробовать.

Во- первых Вы используете АЦП(какая разрядность?), которое и так шумит. Во-вторых, вычитаете половину питания(откуда берется это число?) - если это число постоянное, то результат будет зависеть от входного напряжения, а если опять цифруется, то будет шуметь.

Алгоритм:
На вход усилителя подаете Ваш синус. Усилитель должен быть в насыщении, скажем от Uпит до 0.1в и от -0.1в до -Uпит. Все что в диапазоне от -0.1 до +0.1в. должно честно усиливаться. Далее ставите компаратор с гистерезисом и выход компаратора заводите на ногу контроллера(счетный вход). И скажем по фронту запускаете счет и по нему же заканчиваете(для 1 периода). Для N периодов считаете N периодов и число в счетчике делите на N. Контроллер должен работать от внешнего кварца. Удачи Вам.

Разрядность - 10 бит. Мл. бит всегда гасится, т.к. у атмела там ошибка с вероятностью 50%.
Пол-питания - значение АЦП 512. Пытался толкать на АЦП и ср. точку с потенциометра, но там тоже иногда какие-то скачки наблюдаются , хоть кондёрами увешано.
Мега работает от внеш кварца 8МГц, единственный косяк там - аналоговое питание не по ДШ подведено - просто запаяно на общие +5в.

Вот ещё прообраз фильтра, сорри за качество, мобилой отснял.

У Т-моста фаза будет сильно плавать при изменении частоты и температуры (а в приведённой схеме ещё и усиление на центральной частоте), так не надо делать.

У всех полосовых RC- и LC-фильтров в температуре будут плавать АЧХ и ФЧХ, если не использовать дорогие термостабильные пассивные компоненты, да и непонятна мотивация применения ПФ вместо ФНЧ. Мне также непонятно, зачем сигнал оцифровывать, чтобы измерить его частоту, если только речь не идёт о спектральном анализе или цифровой фильтрации. Не совсем чётко понятно, чем компаратор с гистерезисом и RC-фильтры (активные или пассивные) помогут при зашумлении сигнала, например, низкочастотными помехами звукового диапазона, которые могут образоваться при питании УЗЧ и АС.
Если речь не идёт об измерении каждого периода 50 Гц, то можно обойтись простейшей фильтрацией сигнала от ВЧ составляющих многозвенным LC- фильтром (звенья должны быть рассчитаны на разные частоты) и подачей его через обычный компаратор на счётный вход микроконтроллера. Далее накопление и усреднение устранят все ошибки.

Интересное утверждение



Вы уверены, что это правильно. Я уверен, что это в принципе делать нельзя. Вы можете подобрать это значение так, что вычисляемая частота будет равна искомой т.е. 50Гц, но при других условиях(температура и т.д.) показания изменяться.



Сделайте как я в предыдушем посте написал. Работает на счетчике, жестко привязан к кварцу и разрядность повыше(можно еще повысить сделав предсказание). Практически точность будет определяться усилителями. Если что-то не понятно, то изучите принцип работы АЦП двойного интегрирования .


Если всетаки не хотите уйти от АЦП, то делайте не повторитель, а усилитель, чтоб, повторюсь, при напряжении на входе 0.1в усилитель находился в насышении, т.е. около +питания, а при напряжении -0.1в - около -питания. Т.е. усилитель будет только правильно усиливать узкий диапазон входного питания и таким образом Вы повысите точность определения пересечения нуля входным сигналом.

Непонятна вообще затея аналоговой фильтрации. У вас достаточно шустрый ACP фильтруйте в цифре. Преобразование Фурье никто не отменял. У вас просто плохой алгоритм измерения частоты.
Плавающая же фаза после аналогово фильтра создаст кучу проблем с подсчетом мощности, RMS и прочими метрологическими функциями.
Кстати Нулевую точку нужно вешать не на половину питания, а на половину опорного напряжения. На питании вы отгребаете еще кучу шумов и погрешностей.

Если использовать ФНЧ, а не полосовой фильтр, и частоту среза взять герц 100, то плавать ничего не будет.
УЗЧ с линейным БП в пределах рассматриваемой задачи помех в сети с частотой входного сигнала не создают. Вы форму и спектр тока потребления УЗЧ представляете?
Гистерезис в компараторе нужен для исключения дребезга при подаче на вход зашумлённого сигнала (каковым напряжение в сети и является)
Алгоритм частотомера должен быть обратного счёта, иначе точность получиться +-1Гц при интервале измерения 1 с.
MaslovVG Вы вот серьёзно предлагаете старттопику садиться писать ЦФ и БПФ, вместо того, чтобы впаять 1 ОУ 2 резистора и 2 конденсатора?
Тем более, что ОУ уже есть. А фильтр пред АЦП должен быть всегда, если не стоит задачи собрать помехи из всей возможной полосы.

Фильтр создаст непредсказуемый в полосе 49-51Гц фазовый сдвиг плюс дрейф комлектующих, что сделает все измерения среднепотолочными. Аналоговый фильтр становится целесообразным если помеха певысит динамический диапазон АЦП, но тогда захлебнутся и все приведенные выше схемы. А стартопику будет весьма полезно освоить ЦФ и БПФ. Тем более что это и не так сложно.
Следует в первую очередь позаботится о точности преобразования. Стабильности опоры. Снижение шумов от собственной схемы. Уже средняя точка с потенциометра земля-питание ограничат точность максимум процентов 5.

Представляю, там в законченных УМЗЧ высокого класса обычно раньше всё разбивали на три каскада усиления, а в аппаратуре класса HiFi и HiEnd делали селлективное усиление по полосам, кроме того вспомнил усилители типа D и ламповые усилители. Линейный блок питания и выходной каскад в таких усилителях обычно обвешаны гирляндой электролитов. Ну и какой из вариантов схемотехники мне надо себе представить?
А теперь разберите современные китайские Диалоги или Genius со встроенными блоками питания и усилителями: ничего подобного в помине нет. Трансформатор обычно работает на пределе, электролиты - по минимуму. После достижения номинальной мощности начинается просадка цепей питания со всеми вытекающими последствиями.

А то я этого не знал!? Я как раз говорил о том случае, когда помеха близка по основной несущей частоте к 50 Гц. Но в принципе согласен, гистерезис тоже не помешает, просто случайные преждевременные переключения компаратора можно было бы игнорировать программно, тем более после гашения ВЧ-составляющей их вероятность минимальна.

Да кстати с какой частотой берутся выборки ADC И по скольки периодам определяется частота.
Я тут подсчитал что если выборки берутся максимально часто (порядка одна на 100мксек.), а измерения делаются за 1 период то максиальная точность и без помех будет плюс минус 1 герц.

1 мс = 20 раз на период. Пытался брать чаще (1000 раз на период) - фигня получается, видимо пролезают кратковременные помехи.

И как лучше делать ср. точку? Или вообще от неё отказаться, а поднимать операционником?

Про БПФ думал, но мне надо цифровать мин 2 канала (напряжение, ток),и и я сомневаюсь, что моя мега16 на 8MHz это потянет. Хотя, мож и ошибаюсь.
Не знаток я ... Кстати, там же надо только одну частоту выделять - 50 Гц. Все остальные даром не нужны ...

Так если вы так измеряете длительность периода то у вас точность вообще плюс минус 5Гц.даже при асболютном отсутствии шумов.
Забудте про фильтр и меняйте алгоритм измерения.

Читаю-читаю - ничего не понимаю...
Зачем все это нужно?
Что такое период непериодического сигнала и как его измерять?
Если очень сильно усреднить, получится 50 герц. Если не очень сильно - будет немного другое.
Какой во всем этом толк?
Только talk?

В этой теме это off, но 99.9% УМЗЧ с линейным БП имеют мостовой выпрямитель с ёмкостным фильтром. Ток, потребляемый от сети таким БП имеет вид импульсов с частотой 100Гц и большой скважностью (>10 навскидку), Ток, потребляемый самим усилителем от своего БП, модулирует эти импульсы по ширине. Очевидно, что спектр такого сигнала представляет собой в основном составляющую 100Гц и её высшие гармоники, а не составляющие с частотой тока, потребляемого усиоителем от своего БП.

По поводу дрейфа фильтра - пугалка. Конденсаторы NP0 имеет ТКЕ порядка 30ppm, или 3Е-5, резисторы тонкоплёночные скажем 25 ppm. В диапазоне ,допустим, 0+40С уходы порядка
0,0012. Теперь возьмём Бесселя второго порядка с частотой среза 100 Гц, у него уход фазового сдвига на 50Гц при изменении ёмкостей на +-5% составляет 2 градуса - видим, что дрейф можно вообще не учитывать.
А вот при отсутствии фильтра и частоте семплирования 1 КГц помеха с частотой 550Гц окажется на 50 герцах, и никакой ЦФ её не отфильтрует.
Надо сначала получить чистый синус, а уж потом измерять его частоту.
А алгоритм измерения нужно переписывать, однозначно.

Tanya напряжение в сети - сигнал очень периодический

Как-то эти два положения не очень согласуются.
Сети у нас с Вами разные или определения периодической функции?
На всякий случай напишу свое.
Пусть функция определена на "всей действительной оси". Тогда, если существует такое (минимальное) положительное число T (отличное от нуля), такое, что для любого числа a f(a+T)=f(a), тогда функция является периодической, а число T называется (минимальным) периодом.
А что такое очень периодическая функция, - я не знаю.

Напряжение в сети представляет собой сумму синусойды с частотой 50 Гц (которая безусловно является периодическим сигналом) и различных помех в широком диапазоне частот.
Для того, чтобы помехи не влияли на процесс измерения частоты, их нужно отфильтровать. Что тут не согласуется?
Очень периодическая функция - это шутко была.

Первое положение сомнительно...
А зачем такие мучения, если Вы заранее знаете ответ - 50 Гц?

Как-то ждал я, что слово "синусойда" сорвётся с Вашего языка. Вам осталось только разобраться, что такое "помехи в широком диапазоне частот" и как они возникают в сети питания 220В, зачем нужен корректор мощности и как возникают электромагнитные наводки на сеть питания. Тогда более чётко представите весь спектр сети выше 50 Гц. Хотите без лишних исследований - подцепите через гальваническую развязку к сети питания современный цифровой осциллограф, и включите опцию FFT - на спектрограмме увидите реальный спектр.

ПМСМ вопрос надо переадресовать ТС, может он там ИБП (UPS) лепит, а мы и не в курсе!

Нет, не угадали, не UPS .
Это некий вольт-ампер-ваттметр-фазометр. Полностью гальванически развязан от сети трансформаторами.

Меряет напряжение в сети, ток в нагрузке, мощность. Ну и частоту до кучи. Но до частоты ещё путём не добрался .
Напряжение, ток (оба среднекведратические), полную мощность меряет без проблем, а вот с активной проблемы.
Там надо знать угол сдвига фаз. Я его вычисляю по времени перехода синусоид через 0. Получается "правдоподобно" - на лампе накаливания где-то 0..2 градуса.
Но вся проблема в том, что этот угол всё время "бегает" - меняется в небольших пределах. Я и думаю, что это из-за помех, т.к. сейчас фильтрации никакой нету - всё, что на выходе трансов - всё летит на АЦП.
Все замеры 20 раз за период. Пытался увеличить - получается только хуже, наверное, начинает ловить более кратковременные помехи.

Поэтому я и начал думать про полосовой фильтр, который пропустил бы в АЦП полосу типа 45-55 Гц.

Я видел схему фазометра на компараторах К554СА3, но там всё завязано на измерительную эл-мех головку с нулём посередине, а эти головки сами по себе на помехи не реагируют. В силу своих коструктивных особенностей..
А поставь вместо головки любой МК - так и будет кидаться на всё, что движется .

PS. Осциллографа, даже самого паршивого, у меня нету .

Да судя по методике измерения меряете вы все что угодно только не вольты-амперы-ватты или погрешность превышает 10% а это уже не прибор а индикатор.

Не могли бы Вы уточнить, что именно сомнительно?

Я его видел неоднократно. Что там не соотвествует тому, что я пишу?

Электромагнитные наводки возникают только в очень специальных случаях, типа антенного поля поблизости.
Во всех остальных это не наводки, а падение напряжения на комплексном сопротивление сети, вызванное током потребителей.

А что неправильного в методике?
С обычными вольтметром/амперметром неплохо совпадает. Ток не очень, но это проблемы моего ТТ.

Если есть предложения, как можно улучшить, предлагайте .

Во первых. Обеспечить метрологическую точность и стабильность АЦП. Точность, стабильность опоры. не хуже 0,05%
Как минимум в десять раз поднять частоту выборок. Обеспечить одновременное измерение тока и напряжения. Применить ЦОС. измерения усреднять хотя бы за сккунду. Вот тогда вы может приблизитесь к точности 0,1%. А китайские тестеры если на постоянке что то похожее к 3-5% дают то на переменке совсем мрак. и не верте трем знакам на индикаторе.

Сомнительным? А вот такая функция - sin((w0+a*sin(w1*t))*t), где w1 много меньше частоты измерений? Или внутри не синус, а какая-нибудь другая медленная функция... Ведь нагрузка меняет частоту вращения генераторов электростанций
А про фурье... Вы берете сигнал за фиксированное время и думаете, что он периодический? Что мы таким образом измеряем и кого обманываем?

АЦП внутренний ATMega16. В загашнике есть внешний MCP3202. Сейчас опора - Uпит (БП на LM7805. Вольтметр показывает 5.02в). Где-то валяется REF195.


Я ж говорил - пытался. Угол сдвига фазы начинает скакать. Правда, он не усредняется. Замеры - 1 период не непрерывно, где-то раз 5 в секунду.


АЦП физически один, на входе мультиплексор. Поэтому между замерами где-то 1 мкс, точно не мерял.


А поконкретнее можно? Раньше не сталкивался.

А Вы представляете себе, что Вы хотите измерить и зачем?

На интервале измерений 1с частоту сети можно считаь постоянной, поскольку генераторы электростанций обладают большой механической инерцией.
Использовать БПФ для измерения частоты предложил не я, я наоборот считаю для этой задачи нужным измерять частоту и сдвиг фаз с помощью модуля input capture, ссылку на алгоритм я давал.

Кстати, если задача топикстартера практическая, а не учебная, может проще ade7763
$1.66 в малых партиях. В даташите можно найти массу полезного о сетевых измерениях.