玩了一把LCR，软件解调，效果超出预期
本帖最后由 tomzbj 于 2021-5-25 22:01 编辑学习了之前amobbs上N款LCR，基本都是用模拟开关鉴相， ADC用ICL7135.
感觉可以简单点，V和I输出直接进STM32的ADC，模拟开关之类都去掉，解调什么的，全部用软件来做。
激励源用DAC查表产生10kHz正弦波。
STM32F303的ADC能工作到5M，这次只用到1M。
估计效果不会太好，12位adc的动态太差，随便试试。
两通道同步采样，解调算法如下：
#include "misc.h"
#include "platform.h"
#include <math.h>
typedef struct {
unsigned short i, v;
} sample_t; // 单个采样点，32位的高16位和低16位分别是两个通道
static void sample(void)
{
__disable_irq();
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);
while(DMA_GetFlagStatus(DMA1_FLAG_TC1) == RESET);
__enable_irq();
DMA_Cmd(DMA1_Channel1, DISABLE);
DMA_ClearFlag(DMA1_FLAG_TC1);
}
void LCR_DoMeasure(void)
{
DataConfig_t* pdc = DC_Get();
sample_t* pbuf = (sample_t*)pdc->data.adc_buf;
float mean_v = 0, mean_i = 0, prod_i = 0, prod_q = 0, phase;
float abs_v = 0, abs_i = 0, z, x, r;
sample(); // 执行一次采样
int buf_size = sizeof(pdc->data.adc_buf) / sizeof(pdc->data.adc_buf);
for(int i = 0; i < buf_size; i++) {
mean_v += pbuf.v;
mean_i += pbuf.i;
}
mean_v /= buf_size;
mean_i /= buf_size; // 求平均值, 用于直流平衡
for(int i = 50; i < buf_size - 50; i++) {
prod_i += -(pbuf.v - mean_v) * (pbuf.i - mean_i); // v和i做直流平衡后相乘, 累加得到同相分量
prod_q += (pbuf.v - mean_v) * (pbuf.i - mean_i); // 激励频率10k, 采样率1M, 每周期100个点, 因此移动25个点再平衡, 相乘, 累加就是正交分量了
abs_v += fabs(pbuf.v - mean_v); // 绝对值求和
abs_i += fabs(pbuf.i - mean_i);
}
prod_i /= buf_size;
prod_q /= buf_size;
phase = atan2(prod_q, prod_i); // 同相分量和正交分量, atan2即得到相位差
z = abs_v / abs_i; // v和i绝对值相除得到阻抗绝对值, 再分别乘以相位差的cos和sin即得阻抗实部和虚部
r = 100 * z * cos(phase);
x = 100 * z * sin(phase);
printf("%f\n", phase * 180 / 3.141593);
if(phase >= 0)
printf("%f R + %.4e H\n", r, x / 2.0 / 3.141593 / 10e3); // 相位差>0, 感抗, 否则为容抗
else
printf("%f R + %.4e F\n", r, -1 / x / 2.0 / 3.141593 / 10e3);
}
实测： 100pF, 68p, 47p, 12p电容：
951866.375000 R + 1.0172e-10 F
1414790.375000 R + 6.5711e-11 F
1966322.625000 R + 4.7291e-11 F
7668320.000000 R + 1.1785e-11 F
47uF电容误差比较大了
0.761227 R + 3.7138e-05 F
4.7uH, 68uH, 220uH电感：
0.036692 R + 4.5969e-06 H
4.750703 R + 6.7916e-05 H
5.105072 R + 2.4425e-04 H
比想象的强多了，如果用STM32H750的3.6M 16位ADC，应该还能改进不少。
原理图大体是参考许剑伟老师的, 要飞条线, 把ADC1改接到12脚, 因为F303只能ADC1和2, 或者3和4同步采样.
能不能把整个工程代码放上来学习学习？ 赞！学习了，多谢 hunyuanqi00 发表于 2021-5-25 17:13
能不能把整个工程代码放上来学习学习？
除了我贴的那段真的没啥特别的了，就是各个外设配置，照官方例子就行了。 for(int i = 50; i < buf_size - 50; i++) {
prod_i += -(pbuf.v - mean_v) * (pbuf.i - mean_i);
prod_q += (pbuf.v - mean_v) * (pbuf.i - mean_i);
abs_v += fabs(pbuf.v - mean_v);
abs_i += fabs(pbuf.i - mean_i);
}
prod_i /= buf_size;
prod_q /= buf_size;
phase = atan2(prod_q, prod_i);
这段代码是自相关求相位差？效果看起来不错啊 谢谢，好东西，学习了 硬件可以用毛子的哪款，精度出来很不错的 不错不错，学习了 STM32H750的 16位ADC做出来的效果，并不比F303的好。老毛子做过对比测试。
另外做LCR类的设计，核心算法比如DFT等只占编程工作量的不足20%，其余的分档位校准，LCD界面显示菜单等工作量超过8成{:lol:}。 求教
pbuf.v
这个.是什么用法，二维数组？结构体？ 赞
看不大懂，如果有些文字说明就更好了。 albert_w 发表于 2021-5-25 17:51
这段代码是自相关求相位差？效果看起来不错啊
关键是采样率除以激励频率, 得是4的倍数... 所以ADC不能自由运行, 得用一个timer来触发. TINXPST 发表于 2021-5-25 20:49
STM32H750的 16位ADC做出来的效果，并不比F303的好。老毛子做过对比测试。
另外做LCR类的设计，核心算法比 ...
是啊, 有GUI就得在GUI上花80%的时间. 做着玩玩, 以后再考虑要不要做成成品吧~ ilawp 发表于 2021-5-25 20:54
求教
pbuf.v
这个.是什么用法，二维数组？结构体？
结构体数组
引用某个数组元素的成员变量 不错，学习 LCR电桥几百块钱的就行，不贵 brother_yan 发表于 2021-5-26 08:43
LCR电桥几百块钱的就行，不贵
我有个VC4091C，就是做着玩玩的~ 如果能把LCR的原理讲清楚最好了。我看了很多版本的LCR，一直都没有搞清楚鉴相器的工作原理，信号实部和虚部是怎么分开的？
如果大神不忙的话，还请讲讲，谢谢！ 鲜衣怒马 发表于 2021-5-25 22:55
结构体数组
引用某个数组元素的成员变量
for(int i = 50; i < buf_size - 50; i++) {
prod_i += -(pbuf.v - mean_v) * (pbuf.i - mean_i); // v和i做直流平衡后相乘, 累加得到同相分量
prod_q += (pbuf.v - mean_v) * (pbuf.i - mean_i); // 激励频率10k, 采样率1M, 每周期100个点, 因此移动25个点再平衡, 相乘, 累加就是正交分量了
abs_v += fabs(pbuf.v - mean_v); // 绝对值求和
abs_i += fabs(pbuf.i - mean_i);
}
我复制错了，是想问 pbuf . i ，这里i是整数，不是变量名 tomzbj 发表于 2021-5-25 21:54
关键是采样率除以激励频率, 得是4的倍数... 所以ADC不能自由运行, 得用一个timer来触发. ...
这里好像是有个90度正交在里面 润持 发表于 2021-5-26 09:34
如果能把LCR的原理讲清楚最好了。我看了很多版本的LCR，一直都没有搞清楚鉴相器的工作原理，信号实部和虚部 ...
就是做了个乘法，和电压信号同相就是实部，正交就是虚部呗~
可以先在excel里试验一下，两个同频同相位的正弦波相乘(记得先直流平衡)，然后求平均值，结果不为零，如果相位相差90度，最后的平均数就接近零了
ilawp 发表于 2021-5-26 09:38
我复制错了，是想问 pbuf . i ，这里i是整数，不是变量名
pbuf.i
第一个i是数组下标
值就是for循环的那个i值
第二个i是结构体成员
见结构体的声明
typedef struct {
unsigned short i, v;
} sample_t;
整体就是取第i个数组元素中结构体成员i的值
不知道是不是我没理解你的问题 润持 发表于 2021-5-26 09:34
如果能把LCR的原理讲清楚最好了。我看了很多版本的LCR，一直都没有搞清楚鉴相器的工作原理，信号实部和虚部 ...
“每周期100个点, 移动25个点再平衡, 相乘, 累加”。就相当于移相90度，相乘，累加。这就是数字相敏检波。 鲜衣怒马 发表于 2021-5-26 10:14
第一个i是数组下标
值就是for循环的那个i值
哦，我好像明白了。两个i不是一个意思{:3_41:}
多谢多谢。这样写感觉不是很严谨吧 ilawp 发表于 2021-5-26 10:36
哦，我好像明白了。两个i不是一个意思
多谢多谢。这样写感觉不是很严谨吧 ...
确实， 这里有三个i， 一个是循环变量i， 一个是iq的i，一个是vi的i
后两个没办法了，前面这个可以改个名 求出套件 , 让大家用起来 电路简洁很多。 建议楼主也做个开源项目 ywd518 发表于 2021-5-27 08:32
建议楼主也做个开源项目
我的VIP 6月10日就过期了，过期我就不来了 求出套件 , 让大家用起来 tomzbj 发表于 2021-5-27 09:37
我的VIP 6月10日就过期了，过期我就不来了
你可以申请开源项目，论坛会支持你的 tomzbj 发表于 2021-5-27 09:37
我的VIP 6月10日就过期了，过期我就不来了
不来了? 可惜! 你也是位技术大牛 建议楼主弄个套件 tomzbj 发表于 2021-5-27 09:37
我的VIP 6月10日就过期了，过期我就不来了
看过楼主的几个帖子和分享的代码链接：
-- 与毛子的MCU高手有类似的编程风格。编译一律是make，基本上没见过用keil的工程，其本人是高手或者正接近高手。
-- 乐于分享，自己的git上的代码很早就将链接发到坛子里了。很多帖子也都是心得体会。
-- 对F303系列的片子可以说是情有独钟，估计是多个5M的ADC可以支持更高阶的应用这点具有吸引力。
-- 基本上100%都是技术贴。
如果楼主决定离开确实有些遗憾。 TINXPST 发表于 2021-5-28 10:53
看过楼主的几个帖子和分享的代码链接：
-- 与毛子的MCU高手有类似的编程风格。编译一律是make，基本上没 ...
我水平和大牛们差远了...
倒是有好几个大牛朋友, 他们登不上来就不来了. 我到时候看吧, 能上就上, 登不上就算了, 交钱买VIP我是不干的. 谢谢楼主分享 tomzbj 发表于 2021-5-28 13:09
我水平和大牛们差远了...
倒是有好几个大牛朋友, 他们登不上来就不来了. 我到时候看吧, 能上就上, 登不 ...
这个号我用了10多年。所以弄个VIP养着吧。至于别的我也没兴趣。确实很多人见不着了！ 做µGUI时加中文,参考过楼主的帖子,收益很多,多谢 mark一下 是不是可以这样理解prod_i是有功功率，prod_q是无功功率。 z = abs_v / abs_i;这个公式是否正确？用v和i的绝对值来求阻抗对吗？应该用v 和i的有效值，即均方根来求阻抗，即v的有效值除以i的有效值。
tomzbj 发表于 2021-5-27 09:37
我的VIP 6月10日就过期了，过期我就不来了
楼主常混哪里，到时候跟着去啊 tomzbj 发表于 2021-5-27 09:37
我的VIP 6月10日就过期了，过期我就不来了
我的vip也是提示7天后到期，倒计时啦 tomzbj 发表于 2021-5-28 13:09
我水平和大牛们差远了...
倒是有好几个大牛朋友, 他们登不上来就不来了. 我到时候看吧, 能上就上, 登不 ...
莫总赠送一年vip++，以后常来哦{:lol:} rube 发表于 2021-6-2 13:46
莫总赠送一年vip++，以后常来哦
惭愧惭愧，感谢大家的支持~ 完整源程序我传到github了
链接： https://github.com/tomzbj/diy/tree/master/lcr 技术大牛，请回答这个问题，z = abs_v / abs_i;这个公式是否正确？用v和i的绝对值来求阻抗对吗？应该用v 和i的有效值，即均方根来求阻抗，即v的有效值除以i的有效值。 hunyuanqi00 发表于 2021-6-9 21:01
技术大牛，请回答这个问题，z = abs_v / abs_i;这个公式是否正确？用v和i的绝对值来求阻抗对吗？应该用v...
啊，这里可能是有问题。不过原pcb我已经拆了...
有空模拟计算一下 这个adc采样的结果缓冲区，应该有好几个周期的数据吧？ peteryzm 发表于 2021-6-15 10:48
这个adc采样的结果缓冲区，应该有好几个周期的数据吧？
嗯，采了4000个点，一个周期100个点，总共有40周期。
mcu ram够大的话还可以再多采点
看起来很不错 求问一下，电路里面-5V电压是怎么生成的？L79L05这个芯片应该是负压转负压的吧，输入的负压没看明白怎么产生的，求指导 C232和DN200组成负倍压整流呀, 挺常见的用法吧 本帖最后由 mainbp 于 2021-7-27 22:55 编辑
请教，
1:原理图上r233 0r不是把204短路了吗？
2:c1a c1b接一起吗？
mainbp 发表于 2021-7-27 22:53
请教，
1:原理图上r233 0r不是把204短路了吗？
2:c1a c1b接一起吗？
1. 那个0R是我抄俄版还是哪个原理图, 抄错位置了...
2. 接一起, 开尔文接法么.
严格地说, 应该是DG409的C1A和C1B两个管脚分别引线出来, 在左边R225的右端接一起, 而不能从R225走线到C1A再接C1B. 不过在这个场合倒是无所谓. tomzbj 发表于 2021-7-27 23:14
1. 那个0R是我抄俄版还是哪个原理图, 抄错位置了...
2. 接一起, 开尔文接法么.
再请教一下，您这里用的是双刀联动的模拟开关，这里用单刀多选一的模拟开关就可以吧？我看到论坛上几个设计和您这个类似，都是用双刀联动的模拟开关，请问这样用有什么好处吗？谢谢
maomao190190 发表于 2021-7-30 21:17
再请教一下，您这里用的是双刀联动的模拟开关，这里用单刀多选一的模拟开关就可以吧？我看到论坛上几个设 ...
按照我的理解这样类似于4线制测量类似，减少线阻引入的误差。 mainbp 发表于 2021-7-30 21:42
按照我的理解这样类似于4线制测量类似，减少线阻引入的误差。
好像看明白了，应该是这样接模拟开关的内阻就不引入到I/V转换里面了，消除了模拟开关内阻的影响，谢谢 maomao190190 发表于 2021-7-30 21:17
再请教一下，您这里用的是双刀联动的模拟开关，这里用单刀多选一的模拟开关就可以吧？我看到论坛上几个设 ...
开尔文接法, 类似四线法测电阻, 可以消除开关内阻造成的误差. tomzbj 发表于 2021-7-30 22:18
开尔文接法, 类似四线法测电阻, 可以消除开关内阻造成的误差.
明白了，谢谢 mark一下 tomzbj 发表于 2021-7-30 22:18
开尔文接法, 类似四线法测电阻, 可以消除开关内阻造成的误差.
老师，你好，我私信你了，方便请教你几个问题吗？谢谢 楼主你好，这个有多余板子吗。{:smile:}
页:
[1]