Esto es sorprendentemente fácil de codificar y requiere poco tiempo de cálculo, especialmente si utiliza una potencia de dos (PO2) número de muestras. En esta publicación mostraré el concepto usando una hoja de cálculo. Con esta introducción, confío en que puede codificar el microprocesador para realizar la tarea.
Comenzamos con un sistema muestreado:
Aquí nuestra señal de interés es muestreada a intervalos regulares por el ADC. En una publicación anterior exploré cómo conectar el sensor de CA al microprocesador. Ref: https://www.quora.com/How-can-I-…
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Las señales muestreadas se envían al convertidor RMS. Este es un proceso por lotes. Recopila N muestras y luego escupe el valor RMS. Luego se reinicia y comienza de nuevo recolectando N muestras.
Para comprender mejor el proceso de Root Mean Square, veamos una implementación de hoja de cálculo:
El proceso está en el nombre, Root Mean Squared, pero el orden de las operaciones es al revés:
- Cuadrado: el proceso comienza con muestras recolectadas como se muestra en la esquina superior izquierda. Estos datos se muestran en la segunda columna de la hoja de cálculo como SIN (θ). Para facilitar la vida, la primera columna de la hoja de cálculo nos dice el ángulo θ en incrementos de π / 8 radianes. De la ecuación vemos que es necesaria una operación de cuadratura. Estos datos se capturan en la tercera columna.
- Media: a continuación se calcula el promedio de las muestras. De la ecuación (derecha) esta es la operación dividir por N. El resultado es 0.5.
- Raíz : el paso final es calcular la raíz cuadrada de la media.
Cuando hemos realizado la operación RMS en la secuencia correcta, vemos que el resultado es el 1 sobre la raíz cuadrada de 2. Esto se espera ya que comenzamos con una sinusoide con una amplitud máxima de 1.
Podríamos continuar, pero en cambio, te dejaré con una gran tarea. Considere estas preguntas mientras trabaja para implementar el diseño:
- ¿Qué sucedería si agregamos un desplazamiento de 1 voltio de CC a la señal de CA?
- ¿Necesitamos recolectar todas las muestras en una matriz de memoria o se puede usar un solo acumulador?
- ¿Cuántas muestras necesitamos? Pista: ¡Nyquist!
- ¿Qué sucede cuando se agrega ruido al sistema?
- ¿Son mejores los resultados si se usan más muestras en el cálculo?
- ¿Importa dónde comenzamos a tomar las muestras? Por ejemplo, ¿podemos comenzar a la mitad del ciclo negativo?
- ¿Qué pasa si la frecuencia de la muestra no es constante? Sugerencia: ver ruido!
- ¿Podemos poner el código en el bucle principal o sería un ISR o mejor aún, un DMA sería más apropiado?
- ¿Sería más rápido realizar la operación cuadrada usando la CPU o una tabla de búsqueda? ¿Qué tan grande es la mesa?
DATO CURIOSO: Esta conversión RMS requiere una operación de división. Se puede realizar una división de potencia de dos (PO2) con una operación de cambio en lugar de una laboriosa int de división de coma flotante.
Saludos,
APDahlen
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