Reziprokzähler sind jetzt schon seit einigen Dekaden erfunden.
Das viel größere Problem dürfte die jitterfreie (ok: jitterarme) Erfassung des Nulldurchgangs sein. Denn Netzspannung sieht nur im Lehrbuch wie ein Sinus aus.
Andererseits stellt sich natürlich die Frage, ob Helmut überhaupt mehr als 2 Stellen braucht, um "die Frequenz und damit die Drehzahl (zu) überwachen" ...
XL
Am 08.08.2013 23:15 schrieb Axel Schwenke:
Ich google nach Reziprokzähler und komme als erstes (!) zu einem Artikel über ein Frequenzzählermodul auf
"Meßverfahren: Reziprokzähler (Erklärung wird nachgereicht)".
Irgendwie unbefriedigend.
Hanno
Hähä. Wußte gar nicht, daß die Seite so weit oben in den Google- Ergebnissen steht. Wird wohl doch Zeit, daß ich die notwendigen Bildchen dazu male und das mal aufschreibe.
Bis dahin wirst du dich mit Google-Treffern von weiter unten begnügen müssen. Wobei ich beim Überfliegen gerade merke, daß es da wenig lesenswertes gibt :(
XL
Mein Gott, um, was es geht, steckt doch schon im Wort drinne.
Statt die Perioden der Meßfrequenz in einem durch eine Periode einer Vergleichsfrequenz dargestellten Zeitraum zu zählen, passiert genau das Reziproke (zu deutsch: "das Umgekehrte"). Es werden also Perioden einer Referenzfrequenz währends einer Periode der Meßfrequenz gezählt.
Der Vorteil ist: man kommt erheblich schneller zu einem Ergebnis. Die Nachteile sind:
1) Man muß _sehr_ viel schneller zählen, weil es für die Güte des Meßergebnisses von Vorteil ist, wenn beide Frequenzen immer möglichst weit auseinander liegen. 2) Als zusätzlicher Fehler geht der Fehler bei der Bestimmung der Periode der Meßfrequenz in's Ergebnis ein.Aber im konkreten Fall haben wir es mit 50Hz Meßfrequenz zu tun und einem bereits existierenden µC, der diese Frequenz offensichtlich genau genug vermißt, um daraus eine Aussage über die umgesetzte Leistung ableiten zu können.
Damit ist doch schon vorgezeichnet, daß sowohl die Referenzfrequenz hoch genug ist (nämlich der Takt des µC) als auch die Genauigkeit der Spannungsmessung mehr als ausreichend, um hinreichend genaue Informationen über den Nullpunktdurchgang zu bekommen.
Als einfachen Ansatz nimmt man die letzten paar Samples >0 und die ersten paar Samples
Ach was, das knallt man vorher durch einen ordentlichen Tiefpass und mittelt über viele Perioden, dann kommt man schon ganz gut durch.
Marcel
Moin!
Alternativ: Man misst nicht nur über eine Periode der Messfrequenz, sondern über soviele, wie in die akzeptable Messdauer fallen. Macht man das dynamisch, misst man immer mit einer _relativen_ Auflösung von Messdauer:Referenzfrequenz.
Wie meinst Du das jetzt, ein Fehler unabhängig von der Auflösung der Nulldurchgangs-Zeitpunktbestimmung?
Gruß, Michael.
Genau das, der nicht-temporale Aspekt der Sache. Den Fehler beim Bestimmen des Nulldurchgangs selber. Oder sogar den beim Bestimmen des "richtigen" Nulldurchgangs, wenn sich nämlich eine Auswahl aus mehreren ergibt, was garnicht ungewöhnlich ist.
Ersteres ist im Wesentlichen Thema Meßgenauigkeit (Rauschen).
Zweiteres die _tatsächliche_ Kurvenform der zu messenden Spannung, obendrein multipliziert mit dem Rauschen der Messung. Wurde im Thread auch bereits mehrfach drauf hingewiesen: Netzspannung ist praktisch niemals ein schicker Sinus wie im Lehrbuch.
Das wäre dann simple Periodendauermessung.
Und genau das ist es.
Praktisch realisiert durch zwei Zähler, einer für die zu messende Frequenz, einer für die Referenz. Die Zähler werden durch ein gemeinsames Torsignal gestartet bzw. gestoppt. Bei hinreichend langer Torzeit verhalten sich die Zählerstände dann proportional zu den jeweiligen Frequenzen: N_x / N_ref = f_x / f_ref. Was man trivial nach f_x umstellen kann.
Wie bei direkter Frequenz- bzw Periodendauermessung hat auch dieses Verfahren das Problem, daß die Torzeit nicht mit beiden Signalen synchronisiert sein kann (bei der Frequenzmessung ist das Tor mit der Referenz synchronisiert, bei der Periodendauermessung mit dem Meßsignal). Für das nichtsynchronisierte Signal bekommt man also einen Fehler von +/- 1 bei der Zählung. Wenn man annehmen kann daß die Referenzfrequenz höher ist als die Meßfrequenz, dann reicht es das Tor synchron zum Meßsignal zu öffnen und zu schließen und eine bestimmte Mindestzeit t_min offen zu halten. Der +/-1 Fehler für den Referenzzähler führt dann zu einem relativen Fehler von höchstens t_min / f_ref.
Wenn man einen µC mit Capture-Einheit und hinreichend schnellem, extern triggerbarem Zähler hat, dann geht das ganz ohne externe Hardware. PICs sind hier im Vorteil, weil sie erlauben den Zähler asynchron zu triggern. AVRs synchronisieren immer mit dem MCU-Takt, kommen also nur bis knapp zur Hälfte davon.
XL
Moin!
Achso, ja, ok - ich war gedanklich bei Rechteck mit scharfen Flanken.
Gruß, Michael.
Fuer die Erhoehung der Praezision zur Erkennung eines Nulldurchgangs gibt es alle moeglichen Tricks, z.B.:
Wir haben frueher Dopplergeraete fuer Durchflussmessung mit Zero-Crossers gebaut. Die standen modernen I/Q-Mischer Geraeten nicht viel nach.
-- Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/
Moin!
Genau. Und mit Timer-Capture braucht man da auch kein Torsignal mehr, man sammelt einfach Zeitstempel und zieht sich nach bestimmter Zeit die Differenzen raus. Ich finde das besser, als die Zähler anzuhalten und damit wertvolle Messzeit zu opfern, wenngleich man schon etwas aufpassen muss, um bei Pulsen zum falschen Zeitpunkt (in der Nähe des Timer-Überlaufs und während die Register ausgelesen werden) nicht reinzufallen.
Bei niedrigen Frequenzen ist der Aufwand recht simpel, da braucht man nur den Capture in Hardware und kann jede Periode des zu messenden Signals mit Handschlag (Interrupt) begrüßen, in Software mitzählen und das Capture-Register auslesen.
Einen solchen Zähler für höhere Frequenzen hab ich mal im XMega realisiert, der hat recht viele Zähler, welche sich mittels der "Event-Struktur" verbinden lassen. Damit lief dann nicht nur der Timer Capture (mit 32 Bit) in Hardware, sondern auch der Zähler für die Perioden des zu messenden Signals und die Software konnte sich jederzeit den aktuellen Zählerstand und den Zeitstempel der letzten gezählten Flanke abholen.
Die PICs können zwar höhere Frequenzen zählen, aber wenn wir uns der Größenordnung des CPU-Taktes nähern wollen oder gar darüber hinaus gehen, dann wird dieses Verfahren witzlos, weil unsere Zeitstempel (mit CPU-Takt) die Messauflösung dann gegenüber einem simplen Zähler mit Tor auch nicht mehr weiter erhöhen.
Gruß, Michael.
Wobei in AUS das metrische System seit 1960 eingeführt ist. Außer bei Stock-Konservativen.
Die bekomme ich in anderen Ländern bei fl.oz., gill, peck, bushel, kgF allerdings auch... Gab es nicht einmal bei der NASA einen verlustbehafteten, spektakulären Ausfall beim Landeanflug auf einen Planeten, weil Daten durch Landeprogramme kunterbunt sowohl metrisch als auch imperial ausgewertet wurden?
-- Tom
Am 11.08.2013 12:36, schrieb Th. Hu"bner:
Für Joerg ist klar, dass das aufs Konto der Klimaverschwörung geht:
Gruß Dieter
Einfuehren - Wirklichkeit, zwei verschiedenen Dinge. Die hatten auch vor ueber 20 Jahren beschlossen, das Stromnetz dem anzugleichen, was in den meisten europaeischen Laendern zu finden ist. Genutzt hat dieser Beschluss so gut wie nichts, ausser vielleicht Spesen fuer die Gremienmitglieder.
Damit das nicht nochmal passiert, steht bei vielen Pflichtenheften und Module Spec, mit denen ich zu tun habe, ganz fett "Inch - Pound" oben drauf :-)
-- Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/
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