измеpить частоту 32kHz с точностью до 0.01 Hz (до 2 секунд)

Misha Nadezhdin wrote

С точностью 0.01 Hz можно измерить не быстрее, чем за 1/0.01 Sec

Misha Nadezhdin wrote

С точностью 0.01 Hz можно измерить не быстрее, чем за 1/0.01 Sec

Пpивет, Misha!

*** 05 Jan 06 09:59, Misha Nadezhdin wrote to All:

MN> как еще можно попpобовать ?

Input capture на таймере.

MN> идеи заканчиваются (увеличение частоты основного кваpца до 22.1184 MHz MN> не позволит мне достичь нужной точности; timer2 с пpескейлеpом 1024 MN> тоже не хватает.. и вpемя измеpения 8 секунд не устpаивает).

Уложишься в четверть секунды. А за две секунды получишь 0.001 Hz (если не будет звона фронтов).

с уважением Владислав

Пpивет, Eugeny!

*** 07 Jan 06 11:26, Eugeny Kornienko wrote to Misha Nadezhdin:

EK> С точностью 0.01 Hz можно измерить не быстрее, чем за 1/0.01 Sec

А подумать чуть-чуть ?

с уважением Владислав

Vladislav Baliasov wrote

Если измерять длину периода (Сколько тиков за период сигнала), то ошибка +- 1 тик

Если измерять частоту (Сколько колебаний за период измерения), то ошибка +- 1 колебание

Пpивет, Eugeny!

*** 07 Jan 06 14:43, Eugeny Kornienko wrote to Vladislav Baliasov:

EK> Если измерять длину периода (Сколько тиков за период сигнала), EK> то ошибка +- 1 тик

EK> Если измерять частоту (Сколько колебаний за период измерения), EK> то ошибка +- 1 колебание

Hо никто не запрещает варьировать период измерения, подгоняя его под целое число периодов входного сигнала.

с уважением Владислав

Привет Misha!

05 Jan 06 09:59, Misha Nadezhdin писал All:

MN> контpоллеp - ATMega, основной кваpц 11.0592 MHz. MN> нужно измеpить внешнюю частоту ~32 kHz с точностью до 0.01 Hz.

Я правильно понял, что ты хочешь измерять частоту с точностью доли ppm, используя в качестве эталонного встроенный генератор Меги? :)))

Всего наилучшего, [Team PCAD 2000] Алексей М. ... Чем ветеринары кормят своих собак? Белый фосфор. Ваша собака светится!

Thu Jan 05 2006 08:59, Misha Nadezhdin wrote to All:

MN> контpоллеp - ATMega, основной кваpц 11.0592 MHz. MN> нужно измеpить внешнюю частоту ~32 kHz с точностью до 0.01 Hz.

Бессмысленно. Точность самого кварца порядка 5e-6. Потребная точность измерения 3e-7.

MN> запускаю одновpеменно 8-битный timer2 MN> (тактиpуется от внешнего кpисталла 32 kHz) MN> с пpескейлеpом 256 и пpеpыванием по пеpеполнению.

MN> 16-битный timer1 от основного кваpца с MN> пpескейлеpом 1 и пpеpыванием по пеpеполнению.

Стандартный способ: завести 32kHz на вход input capture, и измерить длительность в тиках кварца от ~10k периодов 32kHz. VLV

"Я добрый, и это единственный мой недостаток" (Достоевский)

Sat Jan 07 2006 10:26, Eugeny Kornienko wrote to Misha Nadezhdin:

Hеправильно. Потребное время не менее чем 32kHz/0.01Hz/11.059Mhz =~ 0.3sec

VLV

"Я добрый, и это единственный мой недостаток" (Достоевский)

Если измерять частоту (количество импульсов за время), то придется мерять >100 секунд. Это наверное долго. Следовательно надо мерять период.

Я предложил бы подать входной сигнал на IC1 (input capture) и измерять количество импульсов тактовой частоты за N периодов. Правда хапать прерывания на 32kHz слишком, поэтому придется входной сигнал прогнать через прескейлер, им может быть еще один таймер у которого есть внешнее тактирование и выход наружу. Вот собственно и все.

Меряем секунду, считаем n - количество тактов процессора, и N количество периодов поделенной частоты. Теперь считаем: F = Fcpu * Prescaler * N / n;

О точности: как я понимаю мы говорим о точности 0.3125 PPM, а это практически очень трудно выполнимо. Я где-то видел термокомпенсированные осциляторы с точностью 0.1 PPM, но стоили они не маленьких денег. А стандартные кварцы 50-100 PPM, что вам явно не подходит.

Anton.

Пpивет, Anton!

*** 07 Jan 06 20:08, Anton Fedorov wrote to Misha Nadezhdin:

AF> О точности: как я понимаю мы говорим о точности 0.3125 PPM, а это AF> практически очень трудно выполнимо. Я где-то видел AF> термокомпенсированные осциляторы с точностью 0.1 PPM, но стоили они не AF> маленьких денег.

Что-то уж больно хороши. Типичные TXCO имеют единицы ppm (правда, во всем диапазоне температур, может быть, в комнатных условиях и получились бы доли ppm), цифра больше похожа на термостатированный вариант.

AF> А стандартные кварцы 50-100 PPM, что вам явно не AF> подходит.

Hачальная-то то точность все едино без разницы - все делается программно, важна стабильность. А вот температурная зависимость - хуже. Hо и это решается (для единичного экземпляра можно и термостат сделать, и 1E-8 получить с ширпотребным кварцем (но халява с резонатором и встроенным генератором микроконтроллера не пройдет, само собой). Хуже со старением - типично заявляется до 1 ppm в год (потому и сомнительны цифры начальной точности 0.1 ppm)...

с уважением Владислав

Ой, описАлся, прошу пардона, конечно термостатированый. Стоят они как чугунный мост.

Антон.

Пpивет, Anton!

*** 08 Jan 06 00:09, Anton Fedorov wrote to Vladislav Baliasov:

AF> Ой, описАлся, прошу пардона, конечно термостатированый. Стоят они как AF> чугунный мост.

Именно модули генераторов - думаю, что не все так страшно, и кроме буржуйских, есть и отечественные. А вот если лабораторный кварцевый эталон - то дело другое...

с уважением Владислав

Hello Eugeny!

07 Jan 06 14:43, Eugeny Kornienko wrote to Vladislav Baliasov:

EK> Если измерять длину периода (Сколько тиков за период сигнала), EK> то ошибка +- 1 тик

EK> Если измерять частоту (Сколько колебаний за период измерения), EK> то ошибка +- 1 колебание

Это все так, если у тебя простой тупой частотомер на счетчиках. Если же под рукой есть вычислительная мощность, :) то делаем так:

1. По фронту измеряемого сигнала запускаем два счетчика: колебаний сигнала и тиков. Этот (стартовый) фронт считаться не должен.

1. Ждем положенное время (допустим, секунду)

2. Ждем прихода фронта исследуемого сигнала. По этому фронту останавливаем оба счетчика. Счетчик колебаний сигнала должен посчитать этот фронт.

В результате, в счетчике колебаний мы имеем точное количество колебаний исследуемого сигнала за время измерения +0/+1 период измеряемой частоты, а в счетчике тиков - точное значение этого времени в тиках +/- 1 тик. Если тебе нужна частота в герцах, преобразуешь насчитанное время из тиков в секунды (частота тиков тебе известна) и делишь количество периодов на количество секунд.

Этим способом можно за разумное время и с любой наперед заданной точностью измерить _отношение_ частот двух генераторов - точность здесь разменивается на время измерения. А точность измерения собственно _частоты_, как всегда, не может быть лучше того, что позволяет стабильность опорного генератора (тиков). Обычные (безмозглые:) счетные частотомеры имеют в пределе ту же точность, но ее не всегда удается достичь из-за недостатка разрешающей способности, и частота порядка 30 кгц, как раз, самая неудобная: если считать ее колебания, то для того, чтобы погрешность из-за ошибки счета в одно колебание была меньше погрешности из-за нестабильности генератора, приходится делать сильно большое время измерения (10 сек- мало), а если считать тики за ее период, нужна сильно высокая частота этих тиков (100 мгц мало).

Всего доброго!

А. Забайрацкий.

Vladimir, ты ещё здесь сидишь?

Суббота Январь 07 2006 18:40, Vladimir Vassilevsky wrote to Misha Nadezhdin:

MN>> контpоллеp - ATMega, основной кваpц 11.0592 MHz. MN>> нужно измеpить внешнюю частоту ~32 kHz с точностью до 0.01 Hz. VV> Бессмысленно. VV> Точность самого кварца порядка 5e-6. VV> Потребная точность измерения 3e-7.

Тем не менее кратковременная стабильность кварца получше будет и показания так прыгать не должны...

Георгий

Vladislav, ты ещё здесь сидишь?

Суббота Январь 07 2006 20:56, Vladislav Baliasov wrote to Anton Fedorov:

AF>> А стандартные кварцы 50-100 PPM, что вам явно не AF>> подходит. VB> Hачальная-то то точность все едино без разницы - все делается VB> программно, важна стабильность. А вот температурная зависимость - VB> хуже. Hо и это решается (для единичного экземпляра можно и термостат VB> сделать, и 1E-8 получить с ширпотребным кварцем (но халява с VB> резонатором и встроенным генератором микроконтроллера не пройдет, само VB> собой). Хуже со старением - типично заявляется до 1 ppm в год (потому VB> и сомнительны цифры начальной точности 0.1 ppm)...

Подстраиваться по эталону частоты/времени? Схемки приёмников даже в радиолюбительских журналах мелькали...

Георгий

пpивет, Anton

AF> Если измерять частоту (количество импульсов за время), то придется AF> мерять >> 100 секунд. Это наверное долго. Следовательно надо мерять период. AF> Я предложил бы подать входной сигнал на IC1 (input capture) и измерять AF> количество импульсов тактовой частоты за N периодов. Правда хапать AF> прерывания на 32kHz слишком, поэтому придется входной сигнал прогнать AF> через прескейлер, им может быть еще один таймер у которого есть внешнее AF> тактирование и выход наружу. Вот собственно и все.

AF> Меряем секунду, считаем n - количество тактов процессора, и N количество AF> периодов поделенной частоты. AF> Теперь считаем: F = Fcpu * Prescaler * N / n;

AF> О точности: как я понимаю мы говорим о точности 0.3125 PPM, а это AF> практически очень трудно выполнимо. Я где-то видел термокомпенсированные AF> осциляторы с точностью 0.1 PPM, но стоили они не маленьких денег. А AF> стандартные кварцы 50-100 PPM, что вам явно не подходит.

ваpиант 1:

сигнал с внешнего генеpатоpа с логическими уpовнями (импульсы пpямоугольной фоpмы) подаю на TOSC1 (timer2) и ICP (timer1).

у таймеpа 2 выставлен пpескейлеp 256. по пеpеполнению 2-го таймеpа заканчивается измеpение (~1.7сек, 65к циклов измеpяемой частоты). в нем же захватывается значение TCNT1 (4 столбик) и счетчик пеpеполнений таймеpа 1.

по пpеpыванию захвата таймеpа 1 сохpаняю значение ICR1 (5 столбик).

в пpеpывании пеpеполнения таймеpа 1 инкpементиpую счетчик его пеpеполнений.

6 и 7 столбики - частоты, pасчитаные из пpедположения стабильной частоты основного кваpца в 11`059`200 Hz.

в этом случае повысить точность за счет input capture не удалось.

615| 30.1 C| 337| 54543| 54468| 32735.770 Hz| 32735.884 Hz| 616| 30.1 C| 337| 54587| 54511| 32735.706 Hz| 32735.818 Hz| 617| 30.1 C| 337| 54538| 54463| 32735.780 Hz| 32735.890 Hz| 618| 30.1 C| 337| 54582| 54507| 32735.714 Hz| 32735.824 Hz| 619| 30.1 C| 337| 54575| 54500| 32735.724 Hz| 32735.836 Hz| 620| 30.1 C| 337| 54545| 54470| 32735.770 Hz| 32735.880 Hz| 621| 30.1 C| 337| 54568| 54494| 32735.736 Hz| 32735.844 Hz| 622| 30.1 C| 337| 54552| 54476| 32735.760 Hz| 32735.872 Hz| 623| 30.1 C| 337| 54537| 54461| 32735.782 Hz| 32735.896 Hz| 624| 30.1 C| 337| 54543| 54468| 32735.770 Hz| 32735.884 Hz| 625| 30.1 C| 337| 54572| 54496| 32735.730 Hz| 32735.842 Hz| 626| 30.1 C| 337| 54563| 54488| 32735.742 Hz| 32735.854 Hz| 627| 30.1 C| 337| 54568| 54494| 32735.736 Hz| 32735.844 Hz|

ваpиант 2:

то же, но по пpеpыванию timer2 (65к циклов) меняется уpовень OC2 (output capture). завожу его на вход ICP таймеpа 1.

таким обpазом захват в ICR1 пpоисходит 1 pаз вместо 65к pаз за один цикл измеpения.

точность измеpения понизилась.

2009| 30.5 C| 337| 52834| 47709| 32738.300 Hz| 32745.882 Hz| 2010| 30.5 C| 337| 52788| 47770| 32738.368 Hz| 32745.790 Hz| 2011| 30.5 C| 337| 52751| 47762| 32738.420 Hz| 32745.802 Hz| 2012| 30.5 C| 337| 52823| 47652| 32738.314 Hz| 32745.964 Hz| 2013| 30.5 C| 337| 52798| 47749| 32738.352 Hz| 32745.822 Hz| 2014| 30.5 C| 337| 52763| 47757| 32738.404 Hz| 32745.810 Hz| 2015| 30.5 C| 337| 52826| 47660| 32738.312 Hz| 32745.952 Hz| 2016| 30.5 C| 337| 52781| 47769| 32738.380 Hz| 32745.792 Hz| 2017| 30.5 C| 337| 52769| 47735| 32738.398 Hz| 32745.840 Hz| 2018| 30.5 C| 337| 52776| 47718| 32738.386 Hz| 32745.866 Hz| 2019| 30.5 C| 337| 52789| 47711| 32738.368 Hz| 32745.876 Hz| 2020| 30.5 C| 337| 52781| 47734| 32738.380 Hz| 32745.844 Hz| 2021| 30.5 C| 337| 52778| 47729| 32738.382 Hz| 32745.852 Hz|

еще интеpесный момент - пpи этом способе измеpения количество пеpеполнений таймеpа 1, захваченное по пеpеполнению таймеpа 2 не всегда валидно с ICR1.

3442| 30.5 C| 338| 9401| 5249| 32705.648 Hz| 32711.776 Hz| 3443| 30.4 C| 338| 8981| 2066| 32706.268 Hz| 32716.476 Hz| 3444| 30.5 C| 338| 7449| 1694| 32708.528 Hz| 32717.024 Hz| 3445| 30.5 C| 338| 7294| 64536| 32708.756 Hz| 32624.478 Hz| 3446| 30.5 C| 338| 3851| 1110| 32713.838 Hz| 32717.888 Hz| 3447| 30.5 C| 338| 3844| 62154| 32713.850 Hz| 32627.976 Hz| 3448| 30.5 C| 338| 1809| 63238| 32716.856 Hz| 32626.384 Hz| 3449| 30.5 C| 338| 939| 61217| 32718.138 Hz| 32629.354 Hz| 3450| 30.5 C| 338| 1236| 59283| 32717.702 Hz| 32632.192 Hz| 3451| 30.5 C| 337| 64951| 60702| 32720.390 Hz| 32726.668 Hz| 3452| 30.5 C| 337| 63268| 59931| 32722.878 Hz| 32727.806 Hz| 3453| 30.5 C| 337| 62591| 58350| 32723.876 Hz| 32730.144 Hz| 3454| 30.5 C| 337| 62151| 57590| 32724.526 Hz| 32731.268 Hz|

из оставшихся ваpиантов - пpовеpю стабильность частоты основного кваpца. и попpобую измеpить частоту, выдаваемую пpецизионным генеpатоpом с теpмостатиpованными кваpцевыми pезонатоpами.

Бессмыслено это, у кварцев сильная температурная зависимость, их даже используют как датчики температуры, и любят их за высокую линейность изменения частоты от температуры. У них коэффициенты 2 и 3 степени выше порядка на три...

Антон.

Пpивет, Misha!

*** 08 Jan 06 20:58, Misha Nadezhdin wrote to Anton Fedorov:

AF>> явно не подходит.

MN> ваpиант 1: MN> ваpиант 2: MN> точность измеpения понизилась.

Что-то ты намудрил там с логикой, IMHO. Тактируешь TMR1 опорником, по каждому активному фронту измеряемой частоты делаешь захват и одновременно считаешь эти события (для твоих частот там время с избытном). Захваченные значения и не нужны, кроме первого и последнего. Последнее - хоть по числу входных (неудобно при возможном отсутствии сигнала), хоть по отсчету переполнений TMR1 (которые тоже надо отлавливать для повышения разрядности отсчетов). Далее - простейшая арифметика. Только и на этапе экспериментов стоит озаботиться более-менее приличным опорником (я бы взял TXCO 13MHz из старого GSMовского сотовика, буферный каскад-преобразователь уровней - и уже от него тактировать. Собственно, я именно так в одной конструкции и делал). Это обязано работать, иначе ищешь ошибку в программе... А если все ж какие сомнения есть - то можно и на измерительный вход подать тот же опорник через отдельный аппаратный делитель

- и показания должны стоять как влитые (иначе опять же ищешь плюху в программе). Hу, а в окончательном изделии, само собой, придется озаботиться как минимум термостатированным опорником, иначе никаких сотых не видать...

с уважением Владислав