交流电压的有效值

只看该作者 · 2011-10-8 15:24

以上是交流采样电路，用AD采样一周期40个点，后求40个点平方和后开方的办法，求有效值为10V精确度还好，在0.5飘动，200V是在飘动范围为10V,这样电路能精确到0.5吗？飘动这么厉害是软件问题吗？芯片PIC16F747,帮小弟想想办法

1万 · 2011-10-8 16:07

是不是数据不稳，时大时小？
1：首先保证待测的信号稳定才能判断你仪表测量是否稳定
2：软件还要有滤波功能

1万 · 2011-10-8 17:10

想想你到底想检测啥东西，你做的是个四不像的东西。

2万 · 2011-10-8 20:04

不谈电路，只谈软件：
1、40点的采集稍微少了点，最好至少最到128点以上
2、要有过零判断，否则采集的波形不是一个周期内的。
3、如果用747的内部ADC的话，ADC的分辨率和精度都远远不够

只看该作者 · 2011-10-8 20:23

我用校正源输出的波形是很稳定的，数据时大是小，在一定的范围内波动，楼上说AD的精度不够，哪些型号的AD能满足我现在的需求？10位AD精度还不行吗？:)

只看该作者 · 2011-10-8 20:26

2、要有过零判断，否则采集的波形不是一个周期内的。
过零判断？我是一个周期20MS内测40个点的，电路上我也采用了上抬了2.5V，输入的电压0-200V交流，送进AD的波形应该是过零的

只看该作者 · 2011-10-8 21:34

仅仅需要有效值的话是不需要过0检测的，直接取N个点计算啊。

只看该作者 · 2011-10-9 09:19

如果不需要计算相位，频率，。。。其他一些交流参数，过零点就不重要了。AD至少要12Bit的，220V，要精确到0.1,至少要1/1000的精度，所以要12Bit的AD.

2万 · 2011-10-9 12:19

如果不需要计算相位，频率，。。。其他一些交流参数，过零点就不重要了。AD至少要12Bit的，220V，要精确到0.1,至少要1/1000的精度，所以要12Bit的AD.
ljm041128 发表于 2011-10-9 09:19

假设AD取样了64个点数值，请给出你有效值计算的公式！

;P

只看该作者 · 2011-10-9 13:04

本帖最后由 virtualtryon 于 2011-10-9 13:07 编辑

不用过零判断,而是要同步采样,采样率与信号频率要同步.
如果周期变化大的话,要检测信号周期,假设采样率为N,应当严格控制ADC时间间隔为T/N,否则会因为不同步引入误差.
采样个数应当取2^N个,PIC16没有硬件乘除法,做乘除法运算太慢了.LZ的程序应该没办法做到连续几个周期平均,MCU忙不过来.
另外要减去直流分量.
如果第i个AD采样值为ADi,则算法为
m=sqrt(ΣADi^2-N*(ΣADi)^2)/N
u=m*k+b
k,b为标定系数.

2万 · 2011-10-9 14:13

不用过零判断,而是要同步采样,采样率与信号频率要同步.
如果周期变化大的话,要检测信号周期,假设采样率为N,应当严格控制ADC时间间隔为T/N,否则会因为不同步引入误差.
采样个数应当取2^N个,PIC16没有硬件乘除法,做乘 ...
virtualtryon 发表于 2011-10-9 13:04

公式给出就说明问题了。
PIC16没有乘除法器，靠MCU用累加实现，速度太慢，而且只有一个中断入口，没有中断优先级，用定时触发ADC的方式，因为中断响应的问题，会给T/N带来一定的误差，这个误差很可能就超过0.5了。

只看该作者 · 2011-10-9 19:17

如果第i个AD采样值为ADi,则算法为
m=sqrt(ΣADi^2-N*(ΣADi)^2)/N
i个AD值平方和-N*(i个AD值的和的平方)，后在开平方/N？
公式对吗？
m=sqrt(Σ(ADi-Ubase)²)/N
Ubase为直流分量

这两个哪个对？

楼上说的T/N误差，是不是说AD的没处理完，下个中断就来了？我中间的间隔时间有500US

只看该作者 · 2011-10-9 19:19

m=sqrt（(Σ(ADi-Ubase)²)/N）是这样的最后开平方根

只看该作者 · 2011-10-9 21:13

本帖最后由 virtualtryon 于 2011-10-9 21:15 编辑

m=sqrt(Σ(ADi-Ubase)²)/N
m=sqrt(ΣADi^2-N*(ΣADi)^2)/N
上面两个公式结果是一样的,原因在于int(Asinwt)0-T为0,
即ΣADi*Ubase=0
用下面式子的好处在于,可以取当前周期的平均值而不必用上一个周期的平均值.

只看该作者 · 2011-10-10 15:32

用下面式子的好处在于,可以取当前周期的平均值而不必用上一个周期的平均值. ...
virtualtryon 发表于 2011-10-9 21:13

不是一个周期算一次平均值吗？为什么用前一周期的平均值？第一个式算的时候也没用前一个周期的平均值吗？
楼上的请您耐心的讲解下，谢谢大师！

只看该作者 · 2011-10-10 16:12

本帖最后由 virtualtryon 于 2011-10-10 16:19 编辑

一般是在A/D中断里面计算的,在一个周期计算之前先把AD^2的和以及AD的和清零，在每个中断程序里面，
把AD^2以及AD加入到和中去，一个周期完成以后直接用上面的公式去计算。
这样不用把AD值缓存下来，而且这么大的运算量分解到每一个中断的时间片中去了，可以做到每个周期都计算到。但是如果用第一个公式，必须用到上一个周期的平均值，而第二个公式就不用了。
你的算法可能是先把AD值缓存下来，一个周期结束以后，再计算。这样计算的时间非常长而且要很大的缓存。
不过用PIC16系统的计算时间会非常长，必定错过一些周期，而且在中断中算也来不及。应该要先缓存。
可以用当前周期的平均值。
中断中计算，第一个公式：上一个周期的平均值，不需要大的缓存空间。
中断中计算，第二个公式：当前周期的平均值，不需要大的缓存空间。
中断缓存，主程序计算，第一个公式：需要大的缓存空间，当前周期的平均值，两个循环，一个循环先计算平均值
中断缓存，主程序计算，第二个公式：需要大的缓存空间，当前周期的平均值，一个循环，AD的和以及平方在同一个循环计算。

1万 · 2011-10-10 16:46

楼主既没给出速度要求也没给出精度要求

正弦波的有效值与平均值有固定的关系，只要得到平均值就可算出有效值
正弦波的有效值与最大值也有固定的关系，只要得到最大值就可算出有效值

平均值和最大值都比有效值好测，为什么舍近求远？

只看该作者 · 2011-10-11 08:57

本帖最后由 virtualtryon 于 2011-10-11 08:59 编辑

TO 17 楼：
只有没有高次谐波的信号，也就是单一频率的正弦信号，有效值和平均值才有固定的关系。关系为pi/sqrt(2)
而引入有效值的目的就是为了测量各种复杂波形所产生的功率。
如果电路中有变频器或者可控硅等非线性器件,那么平均值和有效值的关系肯定不固定了.再用平均值去转换误码就非常大了.

只看该作者 · 2011-10-13 16:40

TO 楼上的老师
我的程序思路如下，大家给我拍拍
计算50HZ的交流电压，每个周期取40个点，间隔时间为500US，中断后进行AD采样，并且把AD的值进行减去直流分量后平方，并且与前次结果累加，直到累加了40个点，进行一次有效值运算。
程序的大概思路就这样，计算出来的值就是时大时小，范围在10V。不知是电路上的问题还是软件的算法有问题？