Как можно реализовать точное измерение в АЦП ардуино слабое переменное напряжение?

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Есть переменный сигнал 1...50 мВ звуковой частоты.

 

Каким образом лучше преобразовать его в постоянное напряжение для точного измерения уровня (подачи на АЦП)?

 

Ещё вопрос - как можно реализовать простые управляемые полосовые фильтры, если входной сигнал - это "белый шум".

 

Нужно измерить АЧХ устройства с точностью не хуже 0,3 дБ.

 

Куда копать?

Поделитесь опытом плз.

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

Копать в сторону аренды или покупки нормального лабораторного оборудования

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

rkit пишет:

Копать в сторону аренды или покупки нормального лабораторного оборудования

Это не наш метод..

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

И что же ваш метод? Засорять форум и молиться, что кто-то волшебно за пять минут научит как сделать вещь, на которую у профессионального инженера уйдет несколько месяцев?

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Я не прошу готовую электрическую схему...

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Тут прям рядом тема про усиление напряжения 0-70 mV. Всё разжевано. Нежели трудно найти и прочитать? Название начинается со слова АЦП.

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

nik182 пишет:
Тут прям рядом тема про усиление напряжения 0-70 mV. Всё разжевано.

Даже 5% не разжевано.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

rkit пишет:

nik182 пишет:
Тут прям рядом тема про усиление напряжения 0-70 mV. Всё разжевано.

Даже 5% не разжевано.

2 nik182
Прежде чем брать менторский тон, сначала вникните в суть вопроса.

Речь идёт об измерении слабого ПЕРЕМЕННОГО напряжения (частотой до 20 кГц)

То, куда Вы меня направляете - это вопрос по измерению ПОСТОЯННОГО напряжения.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Я уже похоже придумал.
Здесь нужна 157ДА1...

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

FAI4, может использовать готовый чип True rms to dc Converter ?

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

dimax пишет:
FAI4, может использовать готовый чип True rms to dc Converter ?
157ДА1 и есть подобный чип.
(преобразует двуполярный сигнал в однополярный. Работает с малыми сигналами от нуля вольт)

Можете назвать примеры таких ИС?

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Я в подобном случае взял схему тестера, вырезал кусок выпрямителя переменного тока, сделал на tl062 - первый ОУ усилитель с регулировкой усиления, второй собственно выпрямитель. Линейность и полоса укладываются в требования ТС.  

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

FAI4 Из примеров ad636 например.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

FAI4 пишет:

Есть переменный сигнал 1...50 мВ звуковой частоты.

Каким образом лучше преобразовать его в постоянное напряжение для точного измерения уровня (подачи на АЦП)?

Правильнее спрашивать не "как лучше", а "как нужно".

Причем, ответ будет зависеть от того, что именно Вы подразумеваете под уровнем сигнала.

Но если нужно не оптимальное, а наиболее универсальное решение, то сначала усилить и сдвинуть уровень на ОУ, а потом оцифровать при помощи Due или stm32f103, после чего делать с оцифрованным сигналом, что душеньке угодно.

Цитата:

Ещё вопрос - как можно реализовать простые управляемые полосовые фильтры, если входной сигнал - это "белый шум".

Есть специальные фильтры, например max261 или uaf42.

Цитата:

Нужно измерить АЧХ устройства с точностью не хуже 0,3 дБ.

0.3дБ - это около 4%. Не вижу здесь каких-либо принципиальных сложностей (разумеется, если не пытаться оцифровывать звуковой сигнал на avr).

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

andriano пишет:

0.3дБ - это около 4%.

Это 104%, вообще-то.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

Если мы увеличим сигнал на 104%, то это будет 6.2дБ. Нет?

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

Верно. 204%  = 6.2 дБ.

mykaida
mykaida аватар
Offline
Зарегистрирован: 12.07.2018

FAI4 пишет:

Каким образом лучше преобразовать

В вашем случае  - никаким.

Вам дали немерянно примеров, но ни одного программного ответа.

Похоже - халявщик.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

rkit пишет:

Верно. 204%  = 6.2 дБ.

Погрешность в 204% - это круто!

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

Прямо как будто погрешность в децибелах указывается относительно эталона, который кто-то забыл указать.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

mykaida пишет:

FAI4 пишет:

Каким образом лучше преобразовать

В вашем случае  - никаким.

Вам дали немерянно примеров, но ни одного программного ответа.

Похоже - халявщик.

ещё один Ментор-Учитель?

Ну вообще то я сам нашёл подходящий способ преобразования (157ДА1)

Все откликнувшимся огромное спасибо.

А таким как mykaida совет:
"Если нечего сказать , то лучше молчать"

Не засоряйте тему своей пустой никому не нужной болтовней

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Друзья, есть ещё вопрос:

Как аппаратно управлять К передачи цепи (с той же точностью 0,3 дБ)?

Т.е. имеем неизменный входной сигнал переменного напряжения.
Нужно программного подстраивать / менять его амплитуду на выходе.
Должно быть ступенчатое фиксированной изменение уровней с точным Кус.

Набор ключей?

Как проще реализовать?

Дим-мычъ
Offline
Зарегистрирован: 20.03.2021

FAI4 пишет:
Должно быть ступенчатое фиксированной изменение уровней

Посмотри, может AD5160 поможет

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

FAI4 пишет:
Ну вообще то я сам нашёл подходящий способ преобразования (157ДА1)

Ты нашел кусок говна из 70х годов, который ты даже купить нигде не сможешь, солнце мое.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

rkit пишет:

FAI4 пишет:
Ну вообще то я сам нашёл подходящий способ преобразования (157ДА1)

Ты нашел кусок говна из 70х годов, который ты даже купить нигде не сможешь, солнце мое.

у меня таких схем есть,

Если такой умный - подскажите сегодняшний аналог этой уникальной схемы.

Умник даже не знает когда эта уникальная схема (без аналогов) была разработана.
Это точно "не из 70-х"

Alex_Mn
Offline
Зарегистрирован: 07.05.2021

а если просто усилить и мерить как переменное. находим амплитуду, и высчитываем RMS 

511 = это 0

все что выше 511 это положительная полуволна

все что ниже 511 это отрицательная полуволна

а дальше только вычисления.

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

FAI4 пишет:
у меня таких схем есть, Если такой умный - подскажите сегодняшний аналог этой уникальной схемы.

Зачем тебе аналог? У тебя же есть. Какой-то слабый развод.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

FAI4 пишет:
А таким как mykaida совет: "Если нечего сказать , то лучше молчать"

Я что-то не заметил в этой теме, чтобы mykaida спрашивал Вашего совета.

Ну а коль скоро именно Вы пришли сюда с вопросом, то Ваше дело - выслушивать советы, а не давать их.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

FAI4 пишет:
Друзья, есть ещё вопрос: Как аппаратно управлять К передачи цепи (с той же точностью 0,3 дБ)? Т.е. имеем неизменный входной сигнал переменного напряжения. Нужно программного подстраивать / менять его амплитуду на выходе. Должно быть ступенчатое фиксированной изменение уровней с точным Кус. Набор ключей? Как проще реализовать?

Есть такой прибор, называется потенциометр. Служит как раз для аппаратного управления К передачи цепи. 

Если есть желание прикрутить все это к Ардуине и управлять от нее, то есть цифровой потенциометр. Еще есть цифровые регуляторы уровня, но, как правило, они имеют шаг не менее 0.5дБ. Если нужен большой диапазон и малый шаг, можно совместить регулятор с потенциометром.

В качестве регулятора громкости могу посоветовать CS3310-KR или FM62429, ну а цифровых потенциометров - как собак нерезаных.

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Цифровой поенциометр - подойдёт.это то что нужно.

Поповоду того как измерять переменное напряжение - не очень понимаю суть предложений.

Что значит измерить амплитуду?
Если выделять амплитуду диодами - это уже искажения на прямое напряжение на диоде.

Для напряжений выше 5 вольт - это подойдёт
Но для напряжений переменных например 0,1 вольт - диод даже не откроется.
Измерять амплитуду с высокой частотой 40 кГц - ардуино разве успеет?

BOOM
BOOM аватар
Offline
Зарегистрирован: 14.11.2018

Не уверен, что подходит, но как насчёт: https://static.chipdip.ru/lib/006/DOC004006631.pdf

Alex_Mn
Offline
Зарегистрирован: 07.05.2021

FAI4 пишет:

...

Поповоду того как измерять переменное напряжение - не очень понимаю суть предложений. Что значит измерить амплитуду?

...

40 кГц - ардуино разве успеет?

вырезка из библиотеки.


float ACS712::readCurrentAC() {
    int sensorValue = 0;
    int maxValue = 0;
    int minValue = ADC_COUNT;
    float sensorCurrent = 0;
    float sensorCurrentRMS = 0;
    unsigned long startTime = millis();
    while ((millis() - startTime) < 60) {
        sensorValue = analogRead(_pin);
        if (sensorValue > maxValue) {
            maxValue = sensorValue;
        } else if (sensorValue < minValue) {
            minValue = sensorValue;
        }
    }
    maxValue -= maxValue * FAULT_ADC;
    minValue += minValue * FAULT_ADC;
    sensorCurrent = (((maxValue) - minValue) / 2.0) / ADC_COUNT_ACS712_1A;
    sensorCurrentRMS = sensorCurrent * RMS;
    return sensorCurrentRMS;
}

честно сказать не знаю какую максимальную частоту можно найти амплитуду

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

BOOM пишет:

Не уверен, что подходит, но как насчёт: https://static.chipdip.ru/lib/006/DOC004006631.pdf

Как раз такой стоит в АЧХ-ометре NWT7. Те же задачи по сути.

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

FAI4 пишет:

 Это точно "не из 70-х"

Ради интереса поискал в яндексе -в журнале Радио 1981 года эта микра уже упоминается, значит скорее всего 70-х.

andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

FAI4 пишет:
...не очень понимаю суть предложений. Что значит измерить амплитуду?

Что такое "измерить амплитуду" - это как раз понятно и не допускает разночтений. А вот что именно Вы понимаете под "измерить переменное напряжение"? Опишите подробно, что именно Вы подразумеваете под "переменным напряжением" и что должно получиться в результате его "измерения"?

(сентенции о диодах опущены как не имеющие никакого отношения к теме)

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

ну напряжение переменного тока же

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

andriano пишет:

FAI4 пишет:
...не очень понимаю суть предложений. Что значит измерить амплитуду?

Что такое "измерить амплитуду" - это как раз понятно и не допускает разночтений. А вот что именно Вы понимаете под "измерить переменное напряжение"? Опишите подробно, что именно Вы подразумеваете под "переменным напряжением" и что должно получиться в результате его "измерения"?

(сентенции о диодах опущены как не имеющие никакого отношения к теме)

Я подразумеваю преобразование переменного напряжения с уровнями менее 100 мВ в постоянное, которое можно подать на вход АЦП.

Вся сложность именно в таком преобразоаании.

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

Да нет никакой сложности. Усиливаешь любым ОУ с полосой шире необходимой до напряжения АЦП, оцифровываешь со скоростью в два раза выше необходимой максимальной частоты, и фильтр хорошо бы с полосой среза равной максимальной необходимой частоте перед входом АЦП. Считаешь RMS получаешь точный эквивалент DC - уровень. Считаешь FFT - сразу получаешь АЧХ, если на входе белый шум. 

Для АЧХ не нужно преобразовывать в DC. Цифровыми методами ответ получается быстрее и с хорошей точностью.  

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

С какой максимальной частотой может производить измерения АЦП ардуино ?

b707
Offline
Зарегистрирован: 26.05.2017

FAI4 пишет:
С какой максимальной частотой может производить измерения АЦП ардуино ?

ардуина обязательна? выше уже назвали две альтернативы, которые подходят явно лучше - Дуе и блюпилл

Alex_Mn
Offline
Зарегистрирован: 07.05.2021

FAI4 пишет:
С какой максимальной частотой может производить измерения АЦП ардуино ?

собираеш какой нить маленький стендик и пробуеш. 

сравниваеш реальные значения с ардуино значением.

конечно STM в разы круче будет.

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

200 кГц. Но дальше много вопросов по конечной реализации. Для чего это нужно? Если данные для ПК, то и обработку делать там, а ардуину использовать только как АЦП. Если показометр с экраном, то хороший вариант блак пилл, на stm32f411 т.к. у него хорошо с математикой, да и АЦП до 1МГц.

rkit
Offline
Зарегистрирован: 23.11.2016

nik182 пишет:
Если данные для ПК, то и обработку делать там, а ардуину использовать только как АЦП.

Я открою тут страшный секрет, наверно, но в ПК уже есть идеальный для звука АЦП

DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017

ну дак К157ДА1-то у всех есть, а комп - нет. 

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

rkit пишет:

nik182 пишет:
Если данные для ПК, то и обработку делать там, а ардуину использовать только как АЦП.

Я открою тут страшный секрет, наверно, но в ПК уже есть идеальный для звука АЦП


Это никакой не секрет. Вот только если его использовать, то ардуина совсем не нужна. А как же без неё на ардуиновском форуме вопрос задавать?

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Речь идёт о том чтобы сделать автономную систему.
Поэтому комп со звуковой платой не подойдёт.

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015

А конечная цель? Так и не понятно что должно получиться. Измерять, показывать? В тексте , в графике?

Alex_Mn
Offline
Зарегистрирован: 07.05.2021

FAI4 пишет:
Речь идёт о том чтобы сделать автономную систему. Поэтому комп со звуковой платой не подойдёт.

выбрал метод реализации для достижения цели?

или всеж?

FAI4 пишет:

Ну вообще то я сам нашёл подходящий способ преобразования (157ДА1)

Все откликнувшимся огромное спасибо.

 

FAI4
Offline
Зарегистрирован: 23.09.2016

Примерно это будет выглядеть так:
1. Источник белого шума.
2. Измерение мгновенной амплитуды сигнала с частотой не ниже 60 кГц.
3. Программная обработка (быстрое преобразование Фурье)
4. Подстройка АЧХ (по итогам измерений) с помощью управляемых потенциометров.

Вопрос: какой источник "белого шума" проще всего реализовать?

nik182
Offline
Зарегистрирован: 04.05.2015
andriano
andriano аватар
Offline
Зарегистрирован: 20.06.2015

FAI4 пишет:
Я подразумеваю преобразование переменного напряжения с уровнями менее 100 мВ в постоянное, которое можно подать на вход АЦП. Вся сложность именно в таком преобразоаании.

Сложность прежде всего в том, что такое преобразование можно сделать тысячей разных способов и получить при этом тысячи разных результатов.

Т.е. нужно сначала определиться, что именно (который из этой тысячи разных) мы хотим получить.