Medidor verdadero valor eficaz

[micro_pepe]

Hola, buscando una cosa en mis apuntes de la universidad he visto los medidores de verdadero valor eficaz, con un multiplicador analogico, y un filtro para obtener el valor medio. Me pregunto si un pic podria hacer esta operacion, elevando al cuadrado la lectura del ADC, y calculando el valor medio.

No se si el pic tendria velocidad suficiente, y como se calcula el valor medio, para una senoidal es dividir por pi, pero en otro tipo de señal, no se como se hace.

Saludos y gracias.

[Chaly29]

Hola, buscando una cosa en mis apuntes de la universidad he visto los medidores de verdadero valor eficaz, con un multiplicador analogico, y un filtro para obtener el valor medio. Me pregunto si un pic podria hacer esta operacion, elevando al cuadrado la lectura del ADC, y calculando el valor medio.

No se si el pic tendria velocidad suficiente, y como se calcula el valor medio, para una senoidal es dividir por pi, pero en otro tipo de señal, no se como se hace.

Saludos y gracias.

Hola micro_pepe, a tu pregunta si un PIC puede hacer eso, la respuesta es si, solo hay que tener en cuenta que un PIC corriendo a 20 MHz puede alcanzar una velocidad de muestreo de algunos pocos KHz, por lo que la senal a promediar no recomendaria que tubiece una frecuencia mayor a los 500Hz

Para calcular el valor promedio de una senoidal lo que se hace es medir el valor de la tension pico y dividirlo por rais de 2 (1,41 aprox.), con eso tendremos la tension RMS.

Si lo queremos hacer por medio de muestreo, lo que se hace es sumar una determinada cantidad de muestras (ejemplo 100) y el valor total de la suma de las 100 muestras dividorlo por 100, con lo que obtendremos el valor promedio, lo que deberas tener en cuenta que una señal alterna tiene 2 componentes, la que se extiende por sobre cero (tensiones positivas) y las que se encuentran debajo del cero (tensiones negativas), o sea que deberas definir el offset que usaras para el conversor A/D del pic ya que este no posee la habilidad de convertir señales de nivel negativos.

Espero me entiendas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[jfh900]

Hola Carlos, si me permites tengo que hacer una pequeña puntualización, si realizamos la suma de los valores de las 100 muestras y dividimos entre cien obtendremos el valor medio de la señal (valor que mediria un voltimetro de corriente continua), para nuestro caso de la señal senoidal sera cero. Si lo que queremos es calcular el valor eficaz tendremos que sumar los cuadrados de todas las muestras dividirlo entre el numero de muestras y sacar la raiz cuadrada ya que la definicion de valor eficaz es:

[Chaly29]

Hola jfh900, cuando una forma de onda no es una señal senoidal se usa ese calculo, pero si la señal es senoidal puedes usar y es mucho mas sencillo dividir el valor pico de voltaje por la raiz de 2.

Ahora si vamos a la situacion de muestreo, piensa que es el voltage RMS de una señal, es el promedio de ambos semi-ciclos tomados los 2 como positivos, por lo tanto si tratas ambos semiciclos como si fueran positivos y haces el promedio, conseguiras el valor RMS para esa señal sin importar la forma de onda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[micro_pepe]

Hola, me ha quedado bastante claro, pero entonces para tomar muestras de la parte negativa, seria necesario usar un rectificador de instrumentación, y así tener todas las muestras de valor positivo.

Saludos

[Chaly29]

Hola micro_pepe, puedes usar un rectificador o tambien por medio de OA, hacer que la entrada posea un offset de 2.5V, por lo tanto a esta tensión las tomas como cero, de esta manera las negativas estaran por debajo de 2.5V y las positivas sobre 2.5V, con 2 sencillas restas consigues el valor positivo

Si la convercion da sobre los 2.5V haces:
Vx - 2.5V = valor para la muestra actual

Si la convercion esta debajo de 2.5V haces:
2.5V - Vx = valor para la muestra actual

En definitiva, si usas un A/D de 10 bits sabes que las lecturas estaran comprendidas entre 0 y 1023, por lo tanto 1023/2=511.5 tomamos como 511 el valor de cero.

Para una señal senoidal de 1V de pico centrada en 511, nos dará aproximadamente 307 para el pico negativo y 715 para el pico positivo, por lo que haciendo los calculos anteriores nos quedaria:

Para el pico negativo:
511 - 307 = 204

Para el pico positivo:
715 - 511 = 204

Como veras obtenemos el mismo valos tanto para el pico negativo como para el positivo, por lo que ahora quedaria sumar varias muestras y dividirlas por el numero de ellas que se an sumado.

Espero me entiendas, si no solo pregunta, OK.

Un saludo

Atte. CARLOS.

[micro_pepe]

Hasta agui entendido, pero a la hora de tomar las muestras, me pregunto si influye mas el tiempo que tarda en convertir el ADC, que la velocidad del pic, pues a lo mejor usando un dsPIC, que es mas rápido no se consigue nada.

Saludos y gracias.

[Chaly29]

Hola micro_pepe, definitivamente lo que más influye en el muestreo es el tiempo de la converción, en un PIC de la familia 16F la velocidad máxima usando un solo canal es de aprox. 10.000 muestras segundo se en PIC corre a 20 MHz, para la familia 18 ya la convercion puede llegar a 100.000 muestras segundo, y me imaguino que para los dsPIC esta opcion debe ser mucho mas alta.

En pocas palabras el limite de tu desarrollo lo tendras en el conversor A/D.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[jfh900]

Carlos nuevamente siento discrepar contigo en cuanto al calculo del valor eficaz de una señal. Por ejemplo en corriente alterna su valor eficaz como bien dijiste es: Vefi=Vmax/Raiz(2), si la rectificamos y calculamos su valor medio es:
Vmed= 2*Vmax/PI y el valor eficaz de esta señal es: Vefi=Raiz(Vmax/2). Como puedes ver ninguno de los valores se parece al primero.

Un saludo.

[Chaly29]

Carlos nuevamente siento discrepar contigo en cuanto al calculo del valor eficaz de una señal. Por ejemplo en corriente alterna su valor eficaz como bien dijiste es: Vefi=Vmax/Raiz(2), si la rectificamos y calculamos su valor medio es:
Vmed= 2*Vmax/PI y el valor eficaz de esta señal es: Vefi=Raiz(Vmax/2). Como puedes ver ninguno de los valores se parece al primero.

Un saludo.

Hola jfh900, no hay problema con las diferencias de opiniones, en este caso tape un error que tenia:

Rectifiquemos los 220Vca, nos quedaria una tension de:

Vmax/Raiz(2)=Vefi despejando:

Vefi * Raiz(2)= Vmax
220 * 1.4142 = 311.124V

Para el promedio o valor medio sería:

2*Vmax/PI = Vmed
2*311.124/PI= 198.06V

Con lo cual admito mi error dandote la razon, ahora colega jfh900, esta formula que posteas Vefi=Raiz(Vmax/2) no le encuentro la razon ¿me la podrias explicar?

Nuevamente repito que lo expresado por mi en respuestas anteriores dentro de este hilo es un error que e comentido, por lo tanto micro_pepe, no te guies de lo que e dicho, ya que te llabará a cometer el mismo error.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[jfh900]

No encuentras la razón por que esta mal ya que el valor eficaz de una corriente alterna rectificada de doble onda es igual al valor eficaz de la onda sin rectificar por consiguiente debería haber puesto Vefi = Vmax/Raiz(2).Perdón por el lapsus.

[Chaly29]

Como podras ver jfh900 errore sometemos todos, jajaja

No hay problema, pero te juro que me mate un rato para saber que era lo que tania mal al revisar esa formula

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[jfh900]

Por descontado, que todos cometemos errores y yo el primero, y de valientes es el reconocerlos. Carlos a sido un placer charlar contigo de estos temas, por cierto intentamos una simulación en Proteus que sea el voltímetro de verdadero valor eficaz?, yo solo tengo una duda, como resolvemos el problema de la determinación del periodo de la señal.

Un saludo.

[Chaly29]

Hola jfh900, toda señal alterna posee 2 cruces por cero, lo que se usa para esos tramites es un detector de "cruce por cero" y tu mediante el PIC debes tomar el tiempo.

Tienes 2 formas, un cruce dispara el contador, y el siguiente lo detienes, el tiempo medido deberias multiplicarlo por 2 para al periodo de una honda completa.

La otra manera es un pulso dispara el contador, salteas el segundo, y el tercero para el contador, asi obtienes el periodo de la honda completa.

Dependiendo del tipo de señal que desees medir en unas de esas te conviene medir el periodo de por ejemplo, 10 hondas completas y despues realizaz una division, lo que conseguiras con esto es mayor exactitud.

En este link hay 2 circuitos posibles para el detector de cruce por cero, ambos estan diseñados para una linea de 220Vca, pero puedes de forma facil adaptarlos a tus necesidades.

http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=11537.0

En lo que te pueda ayudar con gusto lo hare, un saludo.

Atte. CARLOS.

[jfh900]

Ya habia pensado en esa solución pero es un poco restrictiva, ya que si quiero poder medir el valor eficaz del rizado de una fuente de alimentación (nunca pasa por cero), no podria. Lo ideal es poder comparar las muestras y ver donde se vuelven a repetir las muestras, ya que el problema es que si muestreamos por debajo o por encima de un periodo cometemos errores, aunque este ultimo caso se podria solventar trabajando con tiempo en vez de trabajar con radianes. Seria factible tomar 512 muestras, separarlas en 256 y 256 e intentar buscar la coincidencia entre valores?. El tiempo de cálculo es irrelevante, ya que aunque tarde 1 segundo el refresco de pantalla no pasaria nada. Adjunto una simulación en una hoja de calculo con los calculos necesarios para obtener el valor eficaz de 256 muestras de una señal senoidal: