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Autor Tópico: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC  (Lida 3189 vezes)

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Offline MMM

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Boas.

Estou a fazer um sistema para a faculdade em que tenho de fazer várias medições ao mesmo tempo de tensão e corrente de uma carga. O problema é que tenho de as fazer exactamente ao mesmo tempo, ou pelo menos "guardar" ao mesmo tempo.
O que o meu orientador me disse foi para usar o condensador do Sample & Hold, só que não percebo como...

Estou a usar um PIC18F4553, é igual ao PIC18F4550, mas tem um ADC de 12bit.

Obrigado.
« Última modificação: 31 de Maio de 2013, 13:38 por MMM »
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Offline Sérgio_Sena

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #1 em: 31 de Maio de 2013, 15:20 »
Boas.

Estou a fazer um sistema para a faculdade em que tenho de fazer várias medições ao mesmo tempo de tensão e corrente de uma carga. O problema é que tenho de as fazer exactamente ao mesmo tempo, ou pelo menos "guardar" ao mesmo tempo.
O que o meu orientador me disse foi para usar o condensador do Sample & Hold, só que não percebo como...

Estou a usar um PIC18F4553, é igual ao PIC18F4550, mas tem um ADC de 12bit.

Obrigado.


Ao mesmo tempo nao o vais conseguir fazer, a nao ser q uses conversores AD externos com mais q um conversor por caixa. Pelo menos 2. Mas como tens q usar esse micro, estahs limitado. O condensador S&H estah presente em todos os micros com ADC. Eh imprescindivel, eh a unica maneira de o ADC fazer a medicao correcta.

Se leres bem como funcionam os conversores AD, vais ver que a primeiro coisa q fazem eh ligar o pino externo ao S&H, apos esses microsegundos fecham o pino e o Condensador com o valor externo estah apenas disponivel para o ADC interno.
Porisso parece q o ADC estah a converter no momento, mas na realidade estah a converter um sinal q "aconteceu" ah passados alguns microsegundos....   mas eh "tempo-real" q.b. para a maioria das aplicacoes, onde Power-Meters se englobam.


Qual o sampling rate ?  presumo q estejas a medir potencias AC da rede, por isso 2.5kHz chega perfeitamente para medir tds os sinais q necessitas e ainda fazer os calculos on-the-fly.

ADC de 12bit nao eh suficiente a nao ser q tenhas os sinais em toda a magnitude de entrada, e mesmo assim o SNR eh grande.
Fiz um Power Meter com ADC de 12bit, mas o Analogue Front End externo era pesado, para poder filtar e amplificar os sinais.
Desconheco os sensores q estahs a usar, mas sensores AC para a rede electrica, normalmente teem sinais extremamente debeis, na casa dos uV (microvolt), por isso para ligar directo soh ADC de 20bit p cima. Sem amplificacoes claro.

Offline MMM

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #2 em: 03 de Junho de 2013, 14:17 »
Boa tarde,

Obrigado pela explicação sobre o Sample & Hold.

Sim, estou a fazer um medidor do consumo energético em que estou a fazer 400 leituras por periodo, ou seja, 200 leituras de cada canal por periodo.

Eu em principio vou fazer ciclos de leituras, ou seja, de 5 em 5 segundos fazer as 400 medições e no fim das leituras iria fazer o tratamento dos valores lidos.

Para sensor de corrente estou a usar um Current Transformer.

E para medições da tensão na rede, para já, estou a usar um transformador.

Se usar um conversor de dois canais já é possível fazer conversões exactamente ao mesmo tempo?
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Offline senso

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #3 em: 03 de Junho de 2013, 19:08 »
Tens IC's especificos para isso que tratam logo da maior parte dos calculos e tudo, tens AFE's da TI e da AD, e de mais fabricantes com certeza, que têm multiplas ADC's de 16 bits, PGA's, filtros, integradores, bla bla bla, muito uteis.
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Offline Sérgio_Sena

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #4 em: 04 de Junho de 2013, 12:12 »
Boa tarde,

Obrigado pela explicação sobre o Sample & Hold.

Sim, estou a fazer um medidor do consumo energético em que estou a fazer 400 leituras por periodo, ou seja, 200 leituras de cada canal por periodo.

Eu em principio vou fazer ciclos de leituras, ou seja, de 5 em 5 segundos fazer as 400 medições e no fim das leituras iria fazer o tratamento dos valores lidos.

Para sensor de corrente estou a usar um Current Transformer.

E para medições da tensão na rede, para já, estou a usar um transformador.

Se usar um conversor de dois canais já é possível fazer conversões exactamente ao mesmo tempo?



Nao compreendo porque tens esse requisito de capturar dois valores exactamente ao mesmo tempo, se nem os contadores electricos novos q temos em casa o fazem.

Os melhorzinhos tem uma taxa de aquisicao na casa dos ~2500Hz, fazem a aquisicao dos 2 ou 4 canais a cada 400us.
Eh  mais q suficiente para teres um bom valor do q estahs a medir pois a tua tensao de rede estah apenas a 50Hz.

Mas a tua aplicacao parece um pouco diferente, mais parece um logger q tira pontos de X em X tempo.

Para medir a corrente podes usar o TI, Rogowsky coils ou uma Resistencia de Shunt. O TI e a Rogowsky sao os mais seguros claro.

Para a tensao podes usar um transformador abaixador ou entao medir directo com uma rede de resistencias que te abaixe o AC-Vpeak para menor que Vref-max.
E como tens tensao AC, convem fazer o bias do sinal para Vref/2, para poderes medir ambas os ciclos.


Se continuares a querer capturar sinais exactamente ao mesmo tempo, entao procura por ADC que tenham dois conversores a trabalhar me paralelo ::: carotes.


Como o Senso tb disse, existem chips dedicados para este trabalho, ja com o AFE pronto, mas tds teem um conversor apenas e fazem o varrimento dos canais na velocidade media de ~2500Hz.


Offline MMM

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #5 em: 04 de Junho de 2013, 12:42 »
Boas.

A ideia é mesmo fazer as medições ao mesmo tempo para depois fazer as contas entre os valores instantâneos de tensão e corrente. Porque senão eu não iria poder calcular a potência ativa, por exemplo, com valores de tensão e corrente "desfasados".

A nivel de circuitos de condicionamento de sinal já tenho tudo montado, agora era mesmo fazer as leituras e as contas.

Então está a dizer que é "aceitavel" o desfasamento entre as leituras? Eu estou a fazer leituras alternadas entre os dois canais de 50us a 50us.

Vou ter de fazer uma pesquisa sobre AFE que não conhecia.

Obrigado pelas respostas.
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Offline Sérgio_Sena

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #6 em: 05 de Junho de 2013, 10:54 »
Boas.

A ideia é mesmo fazer as medições ao mesmo tempo para depois fazer as contas entre os valores instantâneos de tensão e corrente. Porque senão eu não iria poder calcular a potência ativa, por exemplo, com valores de tensão e corrente "desfasados".

A nivel de circuitos de condicionamento de sinal já tenho tudo montado, agora era mesmo fazer as leituras e as contas.

Então está a dizer que é "aceitavel" o desfasamento entre as leituras? Eu estou a fazer leituras alternadas entre os dois canais de 50us a 50us.

Vou ter de fazer uma pesquisa sobre AFE que não conhecia.

Obrigado pelas respostas.



20kHz eh mais q suficiente para dar valores "reais" de potencia. Se os contadores eletricos fazem medicoes a 2.5kHz, entao estahs no bom caminho.

AFE = analogue front end
Eh o circuito electronico q (normalmente) faz a ligacao aos sensores, condiciona o sinal e possivelmente tambem o converte para digital.

https://www.google.com/search?q=power+meter+analog+front+end&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a


Offline senso

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #7 em: 05 de Junho de 2013, 20:17 »
Isso é que é roubar então, tudo quanto é fabricante e para medidas a sério com muito pouco erro fala em sampling simultaneo a 16 ou 18bits..
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Offline Sérgio_Sena

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #8 em: 06 de Junho de 2013, 09:15 »
Roubar?  queres ser mais explicito no teu comentario e nao falar por meias palavras apenas ?


Na analise e medida de sistemas de energia o "sampling simultaneo" eh feito da maneira como ja o escrevi em cima, com uma frequencia de ~2.5kHz e um de cada vez. Cada canal eh adquirido com uma diferenca de micro-segundos apenas, por isso nao ha grande preocupacao porque a frequencia dos sinais a medir eh sempre a mesma: 50Hz.

Mesmo a adquirir 4 canais, consegue-se perfeitamente fazer todos os calculos de potencia, harmonicos e outras informacoes.

O ultimo power meter monofasico q desenhei foi com um XMEGA-B1 com o ADC a 12-bit.
Fazia todas as funcoes que aqui descrevi e ainda gestao de comunicacoes com o exterior.
O Analogue Front End foi todo feito de raiz e alimentava o ADC do AVR directamente.




Agora... se estivermos a falar de sinais analogicos em que a frequencia varia no tempo, entao ai precisamos de varios ADC em paralelo a fazer o tal "sampling simultaneo".

Offline senso

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #9 em: 06 de Junho de 2013, 20:06 »
Já vi meters desses lá de fora e usam multiplos adc's, sejam externos ou micros com dois, roubar no sentido que isso de certeza que vai ter erros, pelo menos dá-me muito a ideia disso, depende do que são erros aceitaveis, mas custa-me um bocadinho a aceitar que isso vai funcionar perfeitamente sem erros, podes estar só a fazer sample de um sinal de 50Hz, mas esses 50Hz não são precisamente 50Hz, tens ligeiras variações, e para calcular os valores RMS cheira-me que precises de bem mais que 1Khz ou 2Khz de sampling para ter bons resultados.
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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #10 em: 06 de Junho de 2013, 23:04 »
Boas, Senso.

Eu estou a fazer um sampling de 10kHz (100us entre leituras do mesmo canal).

Eu já consegui obter valores eficazes de tensão próximos do que o multimetro media (que não era true rms), por isso penso até que seja mais preciso que o mesmo.

Este problema surgiu porque tinha de calcular entre outras coisas a potência ativa.
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Offline Sérgio_Sena

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Re: PIC18F4553 - Duas leituras ao mesmo tempo apenas com um canal do ADC
« Responder #11 em: 07 de Junho de 2013, 09:32 »
Já vi meters desses lá de fora e usam multiplos adc's, sejam externos ou micros com dois, roubar no sentido que isso de certeza que vai ter erros, pelo menos dá-me muito a ideia disso, depende do que são erros aceitaveis, mas custa-me um bocadinho a aceitar que isso vai funcionar perfeitamente sem erros, podes estar só a fazer sample de um sinal de 50Hz, mas esses 50Hz não são precisamente 50Hz, tens ligeiras variações, e para calcular os valores RMS cheira-me que precises de bem mais que 1Khz ou 2Khz de sampling para ter bons resultados.


Bom, como eu falo por experiencia de ter desenhado 1ph/3ph Power Meters para as grandes fornecedoras electricas, e nao apenas porque vi os outros, vou explicar melhor.

Sim ha Power Meters/Power Analyzers com bastante processamento, varios ADC em paralelo e ateh varios multicores num memso aparelho. Mas tratam-se de maquinas para monitorizacao avancada e logging de redes electricas. Ate teem ecrans graficos para observacao das linhas, logging, desfasamentos, harmonicos... tudo o q eh necessario para fazer uma boa observacao do fornecimento de energia.

O drive das empresas que desenham contadores electricos para billing domestico/industrial nos dias de hoje eh o CUSTO. Teem q ser baratos (<$15 ah saida da fabrica) e bastante fiaveis. A precisao estah definida numa norma, e os contadores teem q obedecer a testes rigorosos de cumprimentos de precisao e EMC.
Os contadores para comercializar internacionalmente teem q ser tstados em laboratorios completos e certificados, q em Portugal nao existe. Ha dois em PT, mas nao sao completos para os requisitos q as electricas estrangeiras exigem.

Os contadores teem q trabalhar dos 80AC aos 265AC, e dos 45Hz ate aos 65Hz. Sem falhas e com a mesma precisao. Teem q funcionar apenas com a Fase ou o Neutro desligado. Teem q medir a corrente de Neutro para detectar fraudes. Consumo da rede <4W, ... ha mts requisitos.

Os melhores SoC no mercado sao os da Teridian, comprada pela Maxim em 2010. Teem todo o AFE, tem a maquina de estados que faz a aquisicao e calculos electricos e tem um 8051 para poder construir a aplicacao.
Ha agora outros fabricantes q disponibilizam AFE de precisao, mas nenhum com tao bom silicio como os da Teridian.
Podem ir ver os datasheets para comprovar o q escrevi.

O funcionamento deles e como fazem a aquisicao de sinais ja o escrevi noutros posts.


Para a aplicacao do MMM, ele estah a fazer aquisicao a 10kHz... eh mais q suficiente para ter uma optima precisao nas medicoes.
A aquisicao de ambos os sinais eh de 10kHz, mas como mede um a seguir ao outro, digamos 5us/200kHz, teem um desfasamento negligivel...
Eh completamente overkill para a aplicacao, mas trata-se de um projecto educativo.

Acho q estah mt bem assim para o sistema dele.