Arduino.ru

 После трансформатора+моста вы получаете не постоянное а выпрямленное (пульсирующее в пределах 0...Х Вольт) напряжение.

Чтобы получать более-менее постоянные результаты, его необходимо сгладить, конденсатором, например. 

А можно производить численное сглаживание. Берете, скажем, 10 последовательных результатов измерений, находите среднее арифметическое. Вот это среднее арифметическое и используете в дальнейшей логике управления.

все равно не то :( я сделал 10 через 100 мсек

а какой нужен конденсатор,есть такой,пойдет?

 Если через делитель, то по напряжению точно пойдет, а по емкости пробуйте, что у вас в сериал-мониторе кажет.

Частота сети - 50 Гц. Одна полуволна в 10 мсек. Период 100 мсек в этом смысле очень нехороший - вы снимаете показания в одной и той же точке каждой десятой полуволны. Период измерений не должен быть кратен периоду изменений контролируемой величины и не иметь с ним общих делителей. Возьмите период 23 мс. Или 29.  

И кстати - а что "не то"? Читатели теряются в догадках...

спасибо!!:) при 23 уже нормально!все просто...

я еще не смог  придумать как грамотно считать среднее :( поэтому так-

а если поставить конденсатор,то будет 1020-1023

 Среднее подсчитывается очень просто.

Определяем переменные:

int mean;  // здесь будем вычислять среднее арифметическое
long oldTime;  // с помощью этой переменной будем определять момент очередного обращения к АЦП

В loop() пишем:

if(millis()-oldTime>23) { // наступило время опрашивать АЦП?
  oldTime = millis();     // приготовимся к следующему опросу
  mean = mean*9/10+analogRead(PIN); // а теперь собственно опрос и подсчет среднего арифметического последних 10 результатов
}

Все. Никаких delay() не надо. Программа работает без задержек и после 11-12 прохождения цикла (т.е. ок. 250-300 мсек) в переменной mean будет среднее арифметическое последних 10 измерений. И с каждым очередным проходом цикла это среднее будет обновляться, отслеживая возможное "плавание" напруги.

Не упустите только один важный момент - требуемая скорость реакции на изменение напряжения в сети?

Я к тому, что применение программного сильно сглаживающего фильтра (как впрочем и конденсатора большой емкости) может привести к тому, что при полном пропадании напряжения фильтр будет реагировать с недопустимо большой задержкой.

Можно погуглить по словам RC-цепь, напр. http://www.skilldiagram.com/gl1-13.html

int mean;  // здесь будем вычислять среднее арифметическое
long oldTime;  // с помощью этой переменной будем определять момент очередного обращения к АЦП

if(millis()-oldTime>23) { // наступило время опрашивать АЦП?
  oldTime = millis();     // приготовимся к следующему опросу
  mean = mean*9/10+analogRead(PIN); // а теперь собственно опрос и подсчет среднего арифметического последних 10 результатов
}

блин не могу посмотреть значение переменной mean после 11-12 прохождений цикла :( пожалуйста покажите как

несколько секунд,не принципиально в общем )

Почему через 11-12 прохождений?

Смотрите либо - ну скажем, каждые полсекунды (секунду, три, пять, десять ...):

if (millis()-timetoout>=500) {
  timetoout=millis(); // подготовимся к следующему выводу информации
// и произведем вывод текущего значения mean
 Serial.print("mean: ");
 Serial.println(mean);
}

Или каждый 10-й (20-й, 100500-й) проход loop():

loopCnt++;
if (loopCnt%10==0) {
// произведем вывод текущего значения mean
 Serial.print("mean: ");
 Serial.println(mean);
}

крайне неприятно доставать,но хочется разобаться,почему то этот пример не работает,значения обновляются очень быстро,не раз в полсекунды точно,и это не среднее :(

if (millis()-timetoout>=500) {
  timetoout=millis(); // подготовимся к следующему выводу информации
// и произведем вывод текущего значения mean
 Serial.print("mean: ");
 Serial.println(mean);
}

вот так это выглядит:

а второй пример вообще ничего не пишет,но его я не понял и,вероятно,неправильно употребил

 Ну и не доставайте.

Просто приведите весь код в его нынешнем состоянии - без этого сказать что-либо конкретное весьма проблематично.

так он же на скриншоте есть :)

 Но там же только loop() ;)

Попробуйте строку

if(millis()-oldTime>23)

(здесь фактически происходит вызов АЦП каждые 24, а то и вообще каждые 25 миллисекннд, что лежит слишком близко (24 мсек) либо вообще кратно периоду изменения напряжения (25 мсек - 2,5 периода, т.е. практически измеряются напряжения в двух фиксированных точках полуволны - никакого усреднения))

чуть-чуть изменить:

if(millis()-oldTime>=23)

Если не поможет (не сильно поможет) возьмите условие

if(millis()-oldTime>=22)

и так далее. Рано или поздно настанет момент, когда значения напряжения будут измеряться достаточно стохастично и среднее будет изменяться с меньшей амплитудой.

 Кстати, еще я бы вынес определения переменных из функции loop() в общую секцию (т.е. в самый верх скетча). Зачем? А затем, что если верить различным источникам, функции setup() и loop() при компиляции обертываются в необходимую каждой написанной на C программе функцию main():

int main(void)
{
	init();
	setup();
	for (;;)
		loop();
	return 0;
}

И локальные переменные функции loop() начинают инициализироваться непонятно каким образом. Они сидят в стеке (а не в "нормальной" оперативной памяти), создаются при каждом новом вызове loop() и уничтожаются перед завершением этой функции. Каждый раз при новом вызове функции loop() под одну и ту же переменную выделяется одно и то же место в стеке и значения как бы "сохраняются". Но ведь стеком могут воспользоваться и функции обработки прерывании, и если прерывание произойдет в момент между завершением очередного вызова функции loop() и следующим ее вызовом, то вполне может произойти модификация участков стековой памяти и в следующий раз вы получите совсем не то значение, которое сохранили в переменной.

В общем, много слов, а смысл сводится к одному простому правилу: не хранить глобальные значения в локальных переменных (внутри функций).

 step962, а если добавить перед ними static, то можно и оставить и внутри loop(). А вообще никогда так не делал(глобальные переменные в loop()), почему-то привык считать, что то что хранится в выделяемой памяти для переменной в момент ее создания это "мусор".

о.O :))

 Определите mean как unsigned int и строчку

mean = mean*9/10+analogRead(0);

перепишите в виде

mean = mean/10*9+analogRead(0);

Сейчас, похоже, происходит выход за пределы диапазона положительных чисел, представимых типом int (0...32767)

Правильно вот так: 

mean = (mean*9+analogRead(0))/10;

а тип mean можно оставить как есть эта переменная теперь будет принимать значения от 0 до 10230 и не сможет выйти за предел 32767.

вот так :) лучшие результаты попрежнему при mean=23.напряжение в сети по мультиметру  210-213 В.

десятипроцентная неточность терпима.большое спасибо!!!! :)

Если сильно колеблится то можно попробовать усреднять по 15, 20, 25 и т.д. значениям:

mean = (mean*14+analogRead(0))/15; // по 15 значениям

mean = (mean*19+analogRead(0))/20; // по 20 значениям

mean = (mean*24+analogRead(0))/25; // по 25 значениям

но тогда возрастает инерционность измерения напряжения. 
 

Сейчас тестил эти усреднения и вот к чему пришел, если использовать целочисленный тип переменной mean, то появляется неточность в усреднении, так по 10 значениям:

а по 40 вот такая неточность:

поэтому если нужна точность, переменная mean дожна быть типа float или double:

Именно поэтому предлагалась формула

mean = mean/10*9+analogRead(0);

При этом в mean хранится не среднее арифметическое, а сумма последних 10 измерений (т.е. перед использованием еще потребуется разделить на 10). Соответственно, ошибка усреднения существенно меньше.

Формула 

mean = mean*9/10+analogRead(0);

еще точнее (говорим о целочисленной арифметике), однако, в этом варианте для суммы уже достаточно велик риск переполнения, если первая операция в формуле - умножение. (сумма 10 измерений - это около 7000, умножение на 5 уже дает результат больше 32767, а уж на 9 - тем более). Поэтому приходится сначала делить. Или переходить на тип long. 

Переходом на вещественные типы этого можно легко избежать, однако придется платить весьма высокую цену: скорость исполнения соответствующего участка кода снизится раз в десять. Для данной задачи это не критично, ибо она все равно ничем другим пока не занимается. Но с течением времени - и ростом возлагаемых на скетч задач - все может измениться. 

Да, вы совершенно правы

Здравствуйте!

Подскажите пожалуйста при измерении выше описанным методом на показание считывания с аналогового входа будут влиять высокочастотные помехи???

Идея следующая создать устройство которое контролировало бы изменение напряжения в фазах источника!

с последующим выводом информации в виде времени и даты, а также напряжения во всех 3 фазах!!!

Скажите выше описанный метод имеет достаточное быстродействие??

вообщето с измерением 220В в сети не все так просто...

чтобы получить действующее(среднеквадратическое) значение напряжения, надо за любой отрезок времени снять N измерений, возвести в  квадрат, сложить, разделить на N и потом взять из етой суммы корень...

если сигнал синусоида, то можно брать и средневыпремленное напряжение(просто среднее значение с ацп за N измерений), но в реальной сети будут большие погрешности

В дешовых стабилизаторах применяют вот такую схему для контроля за входным или выходным напряжением

Интересно, как с такой мегасложной задачей справляются стрелочные приборы? Получить действующее значение (а другие никому и не нужны обычно) аппаратным методом проще некуда, где смотреть RC цепочки ссылки выше уже есть.

Вообще то, интересно справляются - пробовали мерять переменное напряжение стрелочным вольтметром, если, внезапно так, в электрической сети присутствует постоянная составляющая?

Вольтметр говорит, о!, да! - всё прекрасно, у нас ровно 220В переменки, а почему первичные обмотки блоков питания горят, дык, это ты спроси у стрелочного вольтметра постоянного напряжения, а про отклонения от синусоиды - это ты иди к осциллографу.

А, так, да - показывают исправно стрелкой по шкале.

мы еще об измерениях с помощью ардуины говорим? рассуждать о теории измерения качества электроэнергии можно долго, вот только аппаратную базу сменить стоит.

Мы говорим о стрелочных приборах, которые, по вашему утверждению "справляются" с задачей.

Ааа.. Тогда оно понятно, каждый начинающий просто обязан собрать мегавсёподрядизмерятель, и непременно прецезионного качества. В особенности если всего лишь нужен индикатор наличия напряжения (заметьте, вопрошающего даже чередование фаз не волновало, не говоря уж о иных отклонениях параметров сети). Так что здесь не место для флуда, говорите по существу.

Верно. Тех, кто не пожелает добровольно - придётся заставить.

С чего бы это здесь не место для флуда?

Всем кто откликнулся спасибо!!

На сколько я понимаю RC цепочки надо будет добавить для того чтобы избавиться от высокочастотных помех!!! я пробовал собрать активный фильтр на ОУ

Ну почемуто ничего не получилось!

видел вот такую  схему!!!

что думаете в роли двухполупериодного выпрямителя если её применить???

вон приводил выше схему, получаешь синусоиду относительно 2В, щитай спокойно напругу...

а вот всякие кондеры в ОС усилка ето уже надо смотреть чо вы там на выходе получаете... вроде сигнал будет интегрироваться и ето походу можно будет снимать среднее значение напряжения, что годиться для чистой синусоиды. Если нагрузка реальная из жизни, то у вас не совсем правильная синусоида получится и будут неплохие ошибки при измерении. Щитайте действующее(среднеквадратическое) напряжение, как делается во всех нормальныйх RMS вольтметрах

Посмотри еще http://cxem.net/izmer/izmer90.php

  А скажите Michal предложенная вами схема как вы сказали будет ихмерять напряжение относительно 2.5 вольт я не совсем понимаю как это!!! Моли бы вы растолковать это?

на выходе второго ОУ будет синусоида относительно 2В. Если считаем действующее напряжение, то нам все равно в какой момент начинать считать. Главное кратность соблюдать(я пол периода считал). А раз измеряемое напряжение смещено на 2В, то надо каждый раз от измеренного значения отнимать это смещение. На знак нам плевать, потому что квадрат. Ну как то так...

схема рабочая, т.к ето входная цепь китайского стабилизатора напряжения, у одних в качестве МК моторола кажись НС8 серия, а в других пики.

а если я для гальванической развязки трансформатор поставлю, вместо сопративлений надеюсь это координально не повлияет на работу схемы!

та можно, только перещитать сопротивления на ОУ, да и в исходной схеме там почти 3МОм сопротивление, так что почти развязано :)

хотя если не делали таких устройств, то попробуйте сначала через транс, а то ардуины дорогие :), но в стабилизаторах берут прямо с  розетки и после силового трансформатора, не нужен лишний транс (економия однако)

да и если соберетесь измеренное кидать на ПК, то лучше развязать ПК и плату, 110В в порт можно словить.

Хорошо как спаяю схему на макете проверю, надеюсь все получится!!!

Уважаемый Michal пробовал собрать схему предложенную вами но на входе стоит у меня трансформатор, как пересчитать сопративление на 2 ОУ я не могу понять. Какие сопративления надо пересчитывать??? Пробовал гуглить но нигде такого включения ОУ не нашел!

не силен в математике, но в в протеусе замутил ету схемку, получилось, что при трансе на 9В вместо 2.8МОм нужно ставить 110кОм

даже не спрашивайте как я к этому пришел :)

Ну вот собрал я схему и через осцеллограф посмотрел  что на выходе получается,  на выходе мы получаем синусоиду поднятую примерно на 2 вольта, теперь чтобы получить напряжение мы должны по идее ловить пики синусоиды и это будет действующее значение! другие материалы читал там риводят вот такие формулы

получается что применение прерывания по таймеру неизбежно???

подскажите, все же как измерять напряжение с частотой 50 Гц??

т.к. мы работаем с цифрой, то у нас вместо интеграла получается знак суммы(те формулы что у вас выше)..а т.к. мы хотим получить действующее(среднеквадратическое) значение напряжения нам все равно с какого момента начинать оцифровывать сигнал. Главное как можно точнее отмерить временной интервал и чтобы в него входил целое число измерений(для точности результата)

я таймер вводил для точного отсчета полупериода синусоиды, в это время кидал с ацп данные в масив, по окончании отсчета времени уже в соновной программе занимался всей этой математикой с корнями и степенями.

ну без таймера можно обойтись.. если АЦП требуется равное количество тактов для оцифровки любого аналогового значения(не хочу лезть в даташиты по мегам), то можно подсчиать, сколько нужно раз запустить АЦП, чтобы снять пол периода или сколько там вам надо значений...но так пострадает точность измерения

интересная задумка, полезный приборчик, дошли бы руки собрать...

по делу - надо же знать когда снимать замеры, этож синусоида! можно с кондёром выпрямить, но получаем инэртность, а можно и привязаться к началу полуволны, к нолю.

в момент прохождения напряжения через ноль на выходе получаем короткие импульсы от которых можно начать отсчёт таймера до вершины полуволны. если мы живём в России и частота у нас 50 герц, то показания будем снимать через 10 миллисекунд от импульса, это и будет максимальное значение переменки. 

в трёхфазной сети дополнительно можно замутить контроль фаз, следить будут ли идти последовательно А->B->C... 

А вот по поводу детектора нуля  интересная мысль!!! стоит обдумать. 

Вот только с прерываниями по таймеру разберусь и тогда пойдет работа!

Unreturned скажите у вас есть информация рускоязычная по таймерам Atmega328?

вот нашел кусок кода где настроен таймер!!

/* Timer reload value, globally available */
unsigned int tcnt2;

//Setup Function will run once at initialization
void setup()
{

/* First disable the timer overflow interrupt*/
 TIMSK2 &= ~(1<<TOIE2);

/* Configure timer2 in normal mode (no PWM) */
 TCCR2A &= ~((1<<WGM21) | (1<<WGM20));
 TCCR2B &= ~(1<<WGM22);

/* Select clock source: internal I/O clock */
 ASSR &= ~(1<<AS2);

/* Disable Compare Match A interrupt (only overflow) */
 TIMSK2 &= ~(1<<OCIE2A);

/* Configure the prescaler to CPU clock divided by 128 */
 TCCR2B |= (1<<CS22)  | (1<<CS20); // Set bits
 TCCR2B &= ~(1<<CS21);             // Clear bit

/* We need to calculate a proper value to load the counter.
 * The following loads the value 248 into the Timer 2 counter
 * The math behind this is:
 * (Desired period) = 64us.
 * (CPU frequency) / (prescaler value) = 125000 Hz -> 8us.
 * (desired period) / 8us = 8.
 * MAX(uint8) - 8 = 248;
 */
/* Save value globally for later reload in ISR */
 tcnt2 = 248;

/* Finally load end enable the timer */
 TCNT2 = tcnt2;
 TIMSK2 |= (1<<TOIE2);

}

/* Install the Interrupt Service Routine (ISR) for Timer2.  */
 ISR(TIMER2_OVF_vect)
 {
/* Reload the timer */
 TCNT2 = tcnt2;}

 

На первый взгляд ничего сложного но никак не могу я разобраться что к чему!!

впринципе детектор нуля можно и не делать, просто брать по модулю значение (это для среднего значения)... для сред. квадр. пофиг вообще когда снимать показания.

для настройки таймеров используйте codeVision. Там хороший мастер настройки оборудования, сразу код нужный на С выдает

к сожалению нет, да и я сам немного в коде не того... как в 90-тые пытался с турбопаскаля на си перейти, так и не смог, теперь страдаю...

по поводу прерывания, тут натыкался на тему о хронографе, нашёл блог этого человека, он реализовал в простом коде прерывания. http://justforduino.blogspot.ru/2013/05/arduino-2.html

сейчас занят хронографом, но думаю этот код применить и для вольтметра-самописца.