Измерение частоты ESP32 (с помощью PCNT)

[-=FISHER=-]

Всем привет!

Измеряю частоту с помощью аппаратного модуля Pulse Counter (PCNT) ESP32. При измерении частоты генерируемой самой ESP32 (с помощью LEDC), всё идеально, показания измеренной частоты точь-в-точь как заданные. Но стоит подключить другой источник импульсов, как начинается небольшая пляска показаний (переодические завышения на несколько Герц, график во вложении). В качестве альтернативного источника сигнала ATMega8, которая генерирует квадратные импульсы с помощью аппаратного таймера.

1. К источникам сигнала вопросов нет, так как при измерении мультиметром, показания в точности до 1 Герца равны заданным (и ESP32 и ATMega8 выдают точные значения частоты);
2. К способу измерения тоже нет вопросов, так как импульсы генерируемые самой ESP32 замеряются с точностью до 1 Гц;
3. Остаётся только вопрос к схематическому подключения внешнего источника частоты к ESP32.

Под спойлером находится схема, по которой я завожу сигнал с генератора частоты на ESP32. А так же графики измерения внутреннего и внешнего сигнала.

Подскажите пожалуйста, как мне нужно изменить схему, чтобы избавиться от шума? Или укажите где ещё я ошибаюсь...

Спойлер

 

Изменено 29 мая пользователем -=FISHER=-

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[ChePay]

Я бы не был так уверен в 1 и 2.

Какого порядка частоты вообще?

Как в ESP32 сделан отсчёт времени? 

В качестве источника импульсов лучше взять аппаратный генератор с кварцем. И делитель по необходимости.

[Реклама]

"Летний фестиваль скидок" ТМ Электроникс!

20% скидка на все электронные компоненты + бесплатная доставка и 15% кешбэк!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Lexter]

@-=FISHER=- , дело скорее всего в биениях частот. Посмотрите внимательнее алгоритм измерения частоты. Какая длительность окна счёта импульсов. Сколько туда попадает импульсов при измерении частоты 136 Гц. Какая получается погрешность при отсчёте с точностью ±1 импульс.

Ну и с входным формирователем вы что-то намудрили. Зачем полевику питание 12 В? И 10 кОм на +3,3 В это многовато. Фронты будут сильно завалены, верхняя частота сильно ограничена.

Я бы заменил R4 хотя бы на 1 кОм, диод и R3  выкинул бы, и соединил бы сток полевика непосредственно с R4 и со входом контроллера. Заодно уровень нуля будет ниже, помехозащищённость выше.

[Реклама]

Аккумуляторы INR21700 от EVE Energy со стандартной и увеличенной емкостью

В Компэл представлены аккумуляторы 21700 с емкостями 4000 мА⋅ч и 5000 мА⋅ч (INR21700-40P и INR21700-50E, соответственно). Аккумуляторы INR21700-50E характеризуются повышенной емкостью и предназначены для  устройств с длительным сроком службы. Для приложений, где требуется экстремальный ток разряда до 30 или 50 А, подойдет аккумулятор INR21700-40P. Аккумуляторы INR21700 предназначены для  электротранспорта, а также для промышленных и бытовых приложений. Подробнее>>

 

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[-=FISHER=-]

9 минут назад, ChePay сказал:

Какого порядка частоты вообще?

Интересует точное измерение на отрезке 20 Гц - 400 Гц

9 минут назад, ChePay сказал:

Как в ESP32 сделан отсчёт времени? 

Промежутки времени для расчета частоты на основе программного таймера. 

 

5 минут назад, Lexter сказал:

Ну и с входным формирователем вы что-то намудрили. Зачем полевику питание 12 В?

Так как в конечном итоге измеряться будет сигнал именно 12 В.

 

5 минут назад, Lexter сказал:

И 10 кОм на +3,3 В это многовато.

Хорошо попробую сократить, но думаю основная проблема не в этом.

 

5 минут назад, Lexter сказал:

Я бы заменил R4 хотя бы на 1 кОм, диод и R3  выкинул бы

Они тут не случайно, выкинуть их нельзя...

5 минут назад, Lexter сказал:

Посмотрите внимательнее алгоритм измерения частоты.

Алгоритм довольно простой. Аппаратный модуль непрерывно считает импульсы, а затем по истечению заданного промежутка времени смотрим сколько их набежало.

6 минут назад, Lexter сказал:

Какая длительность окна счёта импульсов

250 мс

Изменено 29 мая пользователем -=FISHER=-

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Lexter]

6 минут назад, -=FISHER=- сказал:

в конечном итоге измеряться будет сигнал именно 12 В.

Ну и при чём тут напряжение его питания? Уровень входного сигнала ограничен только максимально-допустимым напряжением "затвор-исток", указанным в даташите. Обычно это порядка ±20 В.

6 минут назад, -=FISHER=- сказал:

Они тут не случайно, выкинуть их нельзя.

А вот тут поподробнее, пожалуйста. Очень интересно послушать. Я люблю всякую чушь слушать.

Изменено 29 мая пользователем Lexter

[Реклама]

Помехоподавляющие пленочные конденсаторы Hongfa для бытовых и промышленных сетей

Компания Hongfa - один из лидеров азиатского рынка пленочных конденсаторов с полным циклом производства. Она выпускает пять серий помехоподавляющих конденсаторов этого типа как для бытовой, так и для трехфазной промышленной сети, а также для автомобильного применения. Продукция компании по ассортименту, параметрам и количеству серий конденсаторов ЭМП не уступает другим крупным производителям этого сегмента и может легко заменить ассортимент ушедших из РФ брендов. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[-=FISHER=-]

1 минуту назад, Lexter сказал:

А вот тут поподробнее, пожалуйста. Очень интересно послушать.

Хорошо. Если в этой схеме убрать диод, то +12 В попадёт прямо на пин ESP.

[Lexter]

@-=FISHER=- Не надо выдёргивать из объяснений только то, что вам нравится. Читайте целиком. Сначала выбрасывается питание +12 В, потом диод. Нафиг тут не нужна вся эта тряхомудия.

[-=FISHER=-]

10 минут назад, Lexter сказал:

дело скорее всего в биениях частот

Биения частот по какой причине? Мой мультиметр очень быстро реагирует на изменения частоты, однако, показания не дёргаются даже на сотые доли Герца, когда я замеряю частоту которую формирует ATMega8. 

Только что, Lexter сказал:

Сначала выбрасывается питание +12 В

Я не могу выбросить к сожалению. Мне нужно измерять сигнал, напряжение которого +12 В.

Схема формирователя частоты, приведённая выше - тестовый стенд. Если что-то и можно в ней выкинуть, то в итоге отвалится всё, кроме сигнала, который нужно измерять, а его напряжение +12В.

[Lexter]

Только что, -=FISHER=- сказал:

Биения частот по какой причине?

По очень элементарной - генераторы не синхронны.

1 минуту назад, -=FISHER=- сказал:

мультиметр очень быстро реагирует на изменения частоты, однако, показания не дёргаются

У мультиметра другой алгоритм измерения частоты. Правильный, обеспечивающий заданную точность.

Напишите параметры своего алгоритма. Раз дёргается - значит скорее всего с ним что-то не так. Не надо искать под фонарём. Ищите там, где вероятно потеряли.

[-=FISHER=-]

3 минуты назад, Lexter сказал:

По очень элементарной - генераторы не синхронны.

Можете чуть подробнее обьяснить, что вы имеете в виду?

[Lexter]

Вот это:

1 час назад, -=FISHER=- сказал:

При измерении частоты генерируемой самой ESP32 (с помощью LEDC), всё идеально, показания измеренной частоты точь-в-точь как заданные. Но стоит подключить другой источник импульсов, как начинается небольшая пляска показаний

Когда оба генератора управляются от одного источника тактового сигнала (тактового генератора контроллера ESP32 ), - проблем нет. Все сигналы стоят относительно друг друга как вкопанные.
При разных тактовых генераторах (один в ESP32 , второй в "другом источнике импульсов") частоты несинхронны, в "окно" измерения импульсы могут попасть с разной начальной фазой, и количество импульсов, попавших в "окно" может отличаться на единицу.

Если "окно" слишком короткое, и попадает в него, например, то 10, то 9  импульсов, то "болтание" измеренной частоты будет порядка 10%.

Изменено 29 мая пользователем Lexter

[korsaj]

Период для 20 Гц = 50 мС, для 400 Гц = 2,5 мС, период счета 250 мС. То есть при измерении 400 Гц получим 100 отсчетов, а это аж - 4 Гц  (1%) при рассинхроне. При измерении 20 Гц все еще плачевнее - 4 Гц будет соответствовать 20%. Явно нужно менять алгоритм измерения частоты!

[-=FISHER=-]

12 минут назад, Lexter сказал:

Если "окно" слишком короткое, и попадает в него, например, то 10, то 9  импульсов, то "болтание" измеренной частоты будет порядка 10%.

Спасибо.

 

4 минуты назад, korsaj сказал:

Явно нужно менять алгоритм измерения частоты!

Спасибо.

 

Тогда следующий вопрос, мне нужно реагировать на изменение частоты довольно быстро. Но я не представляю как это делать, если окно измерения будет допустим 1 секунда.

Вообще задача заключается в том, чтобы быстро среагировать, если частота превысит пороговое значение, которое задаётся в процессе работы. И может быть в диапазоне 20 - 400 Гц с шагом примерно в 15 Гц.

[korsaj]

Запустите таймер и пусть считает, по фронту сигнала запоминайте значение счетчика таймера, по следующему фронту получите новое значение и вычтите из него старое и так по кругу

[-=FISHER=-]

Может быть и не стоит писать полноценный тахометр, может бысть есть путь проще и точнее?

[korsaj]

Конечно - купить готовый - самый простой путь.

В современных мк есть захват по внешнему сигналу - самый точный метод измерения.

Ну и конечно ЕСП32 для тахометра - совсем малюсенький ПЕРЕБОРИЩЕ.

[Lexter]

20 минут назад, -=FISHER=- сказал:

нужно реагировать на изменение частоты довольно быстро.

Для измерения низких частот можно измерять длительность периода. Тактовая частота у вас высокая, так что вероятно точность измерения будет достаточной. А меньше периода измеряемой частоты сделать время её измерения теоретически невозможно.

Ну и поднять точность можно усреднением измерений. Со временем индикация измеренной частоты будет "устаканиваться".

[-=FISHER=-]

16 часов назад, korsaj сказал:

Конечно - купить готовый - самый простой путь.

Измерение частоты это только одна из множества функций моего устройства...

 

16 часов назад, korsaj сказал:

В современных мк есть захват по внешнему сигналу - самый точный метод измерения.

Разве это как раз не PCNT у ESP32 ?

 

16 часов назад, korsaj сказал:

Ну и конечно ЕСП32 для тахометра - совсем малюсенький ПЕРЕБОРИЩЕ.

Да согласен, даже для всего моего проекта это перебор, изначально я реализовал его на ESP8266. Я пользовался вот этой библиотекой, которая тоже считает количество прерываний за интервал времени. И она отлично работает, но есть так же некоторые всплески при измерении частоты. Поэтому, хотелось бы уточнить, можно ли напрямую заводить сигнал на пин МК (сигнал +12В)? Проблема не в этом?

 

[korsaj]

7 минут назад, -=FISHER=- сказал:

Разве это как раз не PCNT у ESP32 ?

Нет. Вы же PCNT используете как счетный вывод, а я говорю о захвате значения таймера по внешнему сигналу (фронту, спаду).

13 минут назад, -=FISHER=- сказал:

которая тоже считает количество прерываний за интервал времени.

Как раз не так. Она считает количество тиков между фронтами (либо спадами, как настроить).

15 минут назад, -=FISHER=- сказал:

хотелось бы уточнить, можно ли напрямую заводить сигнал на пин МК (сигнал +12В)? Проблема не в этом?

Нет, напрямую нельзя, только через ограничитель. И проблема точно не в этом.

[-=FISHER=-]

9 минут назад, korsaj сказал:

Она считает количество тиков между фронтами (либо спадами, как настроить).

Как вы считатете, такого подхода должно хватить для моих задач? Эта библиотека считает очень быстро.

 

17 часов назад, -=FISHER=- сказал:

Вообще задача заключается в том, чтобы быстро среагировать, если частота превысит пороговое значение, которое задаётся в процессе работы. И может быть в диапазоне 20 - 400 Гц с шагом примерно в 15 Гц.

 

[korsaj]

У нее готовый результат на каждый период измеряемого импульса, так что быстрее некуда.

[ChePay]

Вообще-то можно получать готовый результат на каждый полупериод. 

Что для меандра будет работать в два раза быстрее.

[korsaj]

При условии что сигнал действительно меандр.

Я видел разное в авто и импульс и меандр и не совсем меандр.

Механические тахометры сильно зависели от длительности импульса, а вот электронным главное период, ну а потом пошли с кан шиной, там уже главное данные )

Изменено 30 мая пользователем korsaj