fréquencemètre de haute precision

[invite43a8f1a7]

bonjour,

on vient de réaliser, sur plaque d'essai, un schéma à base de PIC 16f877 dont le programme permet de mesurer la fréquence d'un signal carré, quand on a testé ce circuit avec un GBF ça a marché mais avec une erreur -0.02Hz.

le fréquencemètre doit mesurer la fréquence du secteur avec précision, on a donc transformé le signal électrique secteur 220V en un signal carré 0 5V à l'aide d'un optocoupleur 4n35 quand on a essayé de mesurer la fréquence du signal sortant de l'optocoupleur par le biais du programme dans le PIC l'erreur est donc -4Hz!!

ce qu'on peut déduire c'est que le problème est dans le signal obtenu de l'optocoupleur, sachant que le programme raisonne sur le front montant et le front descendant, peut on dire que la résolution du problème de précision passe par la réduction du temps de passage de 0 à 5V et de 5V à 0 ? Est ce qu'en changeant l'optocoupleur par un autre plus précis on peut avoir un meilleur résultat quant au signal carré à la sortie ?
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[inviteede7e2b6]

la précision d'un fréquencemètre est essentiellement fonction de celle de sa base de temps de référence.

si vous avez obtenu 0,02% avec une base de temps classique (quartz courant non thermostaté) c'est déjà très bien !

pour gratter plus , il faut passer à des solutions nettement plus complexes.

[invite29971eb1]

Déja, tu peux rajouter une porte logique derrière l'opto histoire de raidir les flancs.

Pour minimiser l'erreur, il faudrait aussi utiliser quelque-chose de plus rapide que le PIC. Je ne sais pas comment sont cadencés les entrées de capture, mais avec un coeur qui tourne à 5 MHz, on ne va pas bien loin....

Dans le registre 8 bits, l'AVR va 4 fois plus vite....au-delà, il faut envisager peut-être de migrer vers de l'ARM7 (60-80 MHz réels, finger-in-the-nose)

[invite43a8f1a7]

la précision d'un fréquencemètre est essentiellement fonction de celle de sa base de temps de référence.

si vous avez obtenu 0,02% avec une base de temps classique (quartz courant non thermostaté) c'est déjà très bien !

pour gratter plus , il faut passer à des solutions nettement plus complexes.

Salut PIXEL,

On est déjà satisfait par le résultat obtenu mais notre problème est que ça marche avec le GBF mais ça ne marche pas avec la sortie de l'optocoupleur

Le code fonctionne d'une façon normale donc c'est la forme du signal de la sortie de l'optocoupleur qu'il faut améliorer...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Qristoff]

Pour minimiser l'erreur, il faudrait aussi utiliser quelque-chose de plus rapide que le PIC. Je ne sais pas comment sont cadencés les entrées de capture, mais avec un coeur qui tourne à 5 MHz, on ne va pas bien loin....

même avec une résolution de base de Tclock/4 pour le timer et une horloge de base à 4MHz. On obtient une résolution timer de 1µs.
1/50Hz=20ms=20000µs, une erreur d'un Lsb timer correspond dans ce cas à une erreur sur la fréquence de 2.5.10-3 Hz. Donc, cela ne sert à rien d'aller plus vite par contre, comme l'a dit Pixel, il faut des horloges ultra stables.

Il y a peut être aussi à gratter au niveau de l'interface secteur/µC à soigner pour faire de la précision.

[invitefbe9c267]

bonsoir
l'imprécision vient du fait que l'opto qui transforme le sinus 50hz en signal carré pas vraiment duty cycle d'ou l'erreur

petite pirouette pour s'affranchir du retard de détection sur le sinus
prendre un détecteur de front (celui de l'opto fait l'affaire) (montant ou descendant on s'en fiche ) du signal sinus
l'envoyer sur une bascule D (diviseur par 2) puis faire le calcul (PIC) mais basé sur du 25hz (on double la précision en passant)

Y a plus qu'à

[invite936c567e]

Bonsoir

Tu indiques avoir une erreur de 4Hz en mesurant la fréquence du secteur.

Peut-on savoir sur la base de quelle référence tu mesures cette erreur ? Avec un fréquencemètre de précision ? Simultanément ? En prenant en compte les mêmes fronts de tension ?

Parce qu'il ne faut pas oublier que le 50Hz du secteur n'est pas d'une parfaite stabilité (notamment lors des variations de la charge du réseau électrique), et que la déformation de la forme d'onde par des perturbations induit également une incertitude sur la période prise en compte.

[invite6d608176]

bonjour,

Sachant que le programme raisonne sur le front montant et le front descendant, peut on dire que la résolution du problème de précision passe par la réduction du temps de passage de 0 à 5V et de 5V à 0 ? Est ce qu'en changeant l'optocoupleur par un autre plus précis on peut avoir un meilleur résultat quant au signal carré à la sortie ?

Bonjour,

Je ne comprends pas bien comment un fréquencemetre peut réagir à la fois sur le fronts montants et aux les fronts descendants parce que la fréquence est par définition le nombre de périodes par secondes.

C'est à dire le nombre de fronts montants ou descendants (au choix).

Il n'empeche que les optocoupleurs n'ont pas que des qualités. On peut améliorer ça avec un détecteur de zéro à fronts raides et un opto rapide.

Mais pour ce qui est de la forme d'onde du 50 Hz de l'électricien, c'est moins facile à gérer. Quand on lui parle de la qualité de sa fourniture, sa tête devient très dure.

JP

[gienas]

Bonjour à tous

Je relève des incohérences inexplicables dans "l'énoncé".

Sur géné, une précision remarquable, et sur secteur, un manque de 4 Hz. Le secteur est très stable, mais la prise de mesure opto pourrait, sans trigger, ajouter des points et non en enlever. Ou bien le mode de mesure est douteux, (en fait on ne sait rien de lui) ou l'interprétation qui en est faite est fausse.

Le signal injecté est-il d'amplitude suffisante?

[inviteede7e2b6]

bref , un coup d'oscillo sur le conformateur de signal (optocoupleur et toussa) pourrait lever le loup en indiquant instabilités , rebonds , etc...

[invite99aaa6a7]

Déja, tu peux rajouter une porte logique derrière l'opto histoire de raidir les flancs.

oui c'est le signal de sortie de l'optocoupleur qu'on désire améliorer.

En lisant ta signature j'ai compris pourquoi la suite de ton message on utilise le pic parceque on utilise le zigbee => licence gratuite !

bonsoir
l'imprécision vient du fait que l'opto qui transforme le sinus 50hz en signal carré pas vraiment duty cycle d'ou l'erreur

oui, on est d'accord sur ça

petite pirouette pour s'affranchir du retard de détection sur le sinus
prendre un détecteur de front (celui de l'opto fait l'affaire) (montant ou descendant on s'en fiche ) du signal sinus

explique encore plus svp

Bonsoir

Avec un fréquencemètre de précision ? Simultanément ? En prenant en compte les mêmes fronts de tension ?

Oui bien sûr !!

Parce qu'il ne faut pas oublier que le 50Hz du secteur n'est pas d'une parfaite stabilité (notamment lors des variations de la charge du réseau électrique), et que la déformation de la forme d'onde par des perturbations induit également une incertitude sur la période prise en compte.

justement notre projet vise à "prendre des décisions" selon la valeur de la fréquence du secteur en vue d'aider à une bonne gestion de la consommation de l'énergie

tant qu'on en parle, la fréquence du secteur n'est pas affectée seulement par charge, il y a d'autres facteurs, j'aimerais bien avoir une idée sur ces facteurs .. sur internet il n'y a pas trop de doc !

[invite99aaa6a7]

Bonjour,

Je ne comprends pas bien comment un fréquencemetre peut réagir à la fois sur le fronts montants et aux les fronts descendants parce que la fréquence est par définition le nombre de périodes par secondes.

C'est à dire le nombre de fronts montants ou descendants (au choix).

Il n'empeche que les optocoupleurs n'ont pas que des qualités. On peut améliorer ça avec un détecteur de zéro à fronts raides et un opto rapide.

on ne peut pas travailler avec le calcul du nombre de fronts par s parce qu'on doit faire la mesure dans moins de 80ms, c'est pour ça qu'on a choisi de travailler avec à la fois les fronts montants et descendants..

un détecteur de zéros à fronts raides et un opto rapide ? pourriez vous proposer des références ou un schéma? plus d'explications seront très appréciées

Bonjour à tous

Je relève des incohérences inexplicables dans "l'énoncé".

Sur géné, une précision remarquable, et sur secteur, un manque de 4 Hz. Le secteur est très stable, mais la prise de mesure opto pourrait, sans trigger, ajouter des points et non en enlever. Ou bien le mode de mesure est douteux, (en fait on ne sait rien de lui) ou l'interprétation qui en est faite est fausse.

Le signal injecté est-il d'amplitude suffisante?

je ne vois pas où sont les incohérences que vous avez relevées

bref, on a fait quelques recherches et on a trouvé qu'un trigger pourrait aider à améliorer la forme d'onde de la sortie de l'optocoupleur, mais veuillez expliquer svp ce point :

mais la prise de mesure opto pourrait, sans trigger, ajouter des points et non en enlever

[invite936c567e]

Je vois à la base une erreur de principe sur la mesure « précise » de la fréquence, qui est de considérer le signal comme parfaitement périodique.

Si la forme d'onde de chaque période était parfaitement identique à la précédente, les imperfections du système de détection de la tension de début de période n'auraient strictement aucune importance, du moment que l'erreur commise est parfaitement répétitive. Si l'optocoupleur introduit un retard, on devrait retrouver le même retard au début de la période suivante.

Mais ce n'est jamais le cas. Il y a toujours quelques différences de la forme de la tension entre deux alternances, de sorte que, quel que soit le système de détection de l'instant initial de la période (passage par zéro, trigger de Schmitt, etc.), on introduira toujours une erreur qui viendra s'ajouter à la variation inévitable de la fréquence qu'on veut mesurer.

Et quand je parle de « fréquence qu'on veut mesurer », je touche le fond du problème. Car le résultat à obtenir (et donc la mesure considérée comme exacte) dépend de l'usage qu'on lui destine.

Or, ceci n'a pas encore été défini ni explicité ici.

Il est fort possible qu'une fois ce point réglé, il faille procéder à la mesure de fréquence par un autre moyen, comme par exemple une auto-convolution sur l'ensemble du signal ou à une extraction du premier harmonique.

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[invite936c567e]

Cela dit, ça n'explique pas l'erreur de 4Hz, qui doit être due selon toute vraisemblance (et à moins que tu réseau électrique subisse de monstrueuses perturbations) à un problème dans la conception ou la réalisation du circuit.

[invite6d608176]

Bonjour,

Donc ce n'est pas un fréquencemetre mais un périodemetre ce qui n'est pas tout à fait la même chose.

Ce qui pose problème c'est la contrainte d'obtenir un résultat en 80 ms alors qu'en pratique on a toute l'éternité pour mesurer le 50 Hz de l'électricien.

Pourquoi cette contrainte ?

JP

[invite936c567e]

Donc ce n'est pas un fréquencemetre mais un périodemetre ce qui n'est pas tout à fait la même chose.

Tu joues sur les mots, là. Un appareil qui affiche en temps réel (<1 s) une fréquence de 50Hz avec une précision de 0,02Hz fait forcément une mesure de la période. Il n'empêche qu'il affiche bien la fréquence, et que l'appareil est vendu sous la dénomination "fréquencemètre".

Si tu vas pas là, les altimètres n'existent pas. On n'a que des baromètres ou des chronomètres (GPS).