Ridurre instabilità ADC

[TardoFreak]

Con media mobile (implementando un buffer circolare) e campionando a 20 ms. o sottomultipli si realizza un filtro digitale a finestra (se non ricordo male si chiama così).

[Paolino]

Direi che potrebbe essere un buon inizio, allora.

Ciao.

Paolo.

[dany192]

Ho appena finito l'ennesima prova. Come mi avete suggerito ho utilizzato un buffer circolare, o meglio una FIFO, composta da un array di n elementi (dove con n indico il numero di letture) per ogni canale dell'adc e successivamente ho applicato un filtro mediano, dopo aver ordinato ovviamente la FIFO. Ho provato con n = 5 ed n = 9 (per un filtro mediano devono essere dispari) e dopo aver scritto un centinaio di righe di codice continuo ad avere le oscillazioni.
Sto pensando che è meglio lasciarlo com'è...

[dany192]

Per la cronaca: oggi ho provato ad eliminare le 256 letture per canale con il relativo calcolo della media, lasciando quindi solamente l'acquisizione del valore in un'unica lettura per volta. Il risultato è stato che il classico "rumore" del +/-1 rimane (anche qualcosina in più)...l'unica differenza era che eseguendo la media questi +/-1 capitavano più raramente diciamo, mentre adesso sono continui.
Ad ogni modo il risultato non cambia.

[dimaios]

Filtro notch sui 50 Hz. Le schede di campionamento industriali lo implementano di default sia per i 50 Hz che per i 60 Hz ed un motivo ovviamente c'è.

Ti rimando alla letteratura che avevo suggerito in questo thread.

Se vuoi puoi postare una serie significativa di campioni ( qualche migliaio ) in un file testo e vediamo cosa si può fare.
Campiona una costante su tutti i canali e cerca di fare una statistica del rumore.
A seconda del risultato si individua il modo migliore per attuare il signal processing ( filtraggio ecc. ).

Andare a tentativi senza avere i campioni a disposizione potrebbe non introdurre elementi risolutivi.

[DirtyDeeds]

Un po' di osservazioni (spannometriche, senza grosse pretese):

1) Il "rumore del +/- 1" è intrinseco al processo di quantizzazione, quindi c'è sempre. Può, però, essere ridotto con il dithering, come suggerito da Paolino. Perché il processo funzioni c'è bisogno di un po' di rumore (con un po' di fortuna, di quello potresti già averne a sufficienza nel sistema) e, soprattutto, c'è bisogno che la media dei campioni venga calcolata con più bit di quelli restituiti dall'ADC

2) Per ciò che riguarda il filtro notch suggerito da dimaios, se la frequenza di campionamento è un multiplo esatto della frequenza di rete (almeno il doppio, ma meglio di più, ché ci sono anche le armoniche), una media mobile che copra un multiplo del periodo di rete (20 ms, 40 ms ecc.) realizza automaticamente un notch.

3) Lascia stare gli ordinamenti e l'esclusione dei campioni, porta male se non sono fatti con criterio.

Ora una domanda: a che frequenza stai campionando

[dimaios]

2) Per ciò che riguarda il filtro notch suggerito da dimaios, se la frequenza di campionamento è un multiplo esatto della frequenza di rete (almeno il doppio, ma meglio di più, ché ci sono anche le armoniche), una media mobile che copra un multiplo del periodo di rete (20 ms, 40 ms ecc.) realizza automaticamente un notch.

Vero DirtyDeeds, si può realizzare anche così ma si mette un vincolo al numero di campioni della media mobile. Preferisco sempre realizzare il filtro digitale impostando un notch sulla frequenza di rete e poi un IIR passa basso per ridurre i tempi di calcolo mantenendo una buona selettività della banda.
Se non ci sono particolari richieste concordo sulla tecnica di filtrare con una media mobile su 20 ms o un suo multiplo.

[dany192]

Scusatemi per il ritardo, nel frattempo vi ringrazio per le vostre risposte
Ho fatto le misure che mi avete richiesto (1000 per ogni prova)....trovate tutto nel file allegato. Le misurazioni sono state eseguite su un solo canale dei 5 previsti (gli altri canali si comportano in modo uguale) con un potenziometro da 10K.

Nel file "legenda.txt" contenuto nell'archivio, ho specificato le varie condizioni. I valori vanno (o dovrebbero andare) da 0 a 65535...quando parlavo di +/-1 mi riferivo al valore letto sulla gestione delle periferiche di windows che va da 0 a 1023

Quello che ho dedotto io da queste misurazioni è:
-Quando il potenziometro è alla sua massima resistenza, non ottengo lo "0" ma un valore superiore
-Le variazioni tra un campione e l'altro sono di 64 unità (considerando i valori da 0 a 65535)
-Quando il potenziometro è alla sua minima resistenza, ottengo il 65535 (l'unica cosa giusta).

DirtyDeeds, come faccio a vedere a che frequenza sto campionando? Il registro ADCON2 non l'ho toccato.

[dany192]

Ah dimenticavo: sto utilizzando la libreria ADC di mikroC e la conversione la faccio con adc_read che come dice la descrizione "Initializes PIC’s internal ADC module to work with RC clock. Clock determines the time period necessary for performing AD conversion (min 12TAD)."

Leggendo il datasheet del 18F4550, viene raccomandato di non utilizzare un impedenza d'ingresso > di 2.5K...potrebbe essere un problema il mio potenziometro da 10K? Dovrei allungare il tempo di acquisizione per dare più tempo al condensatore di caricarsi?

[DirtyDeeds]

Facciamo un pezzo per volta:

I valori vanno (o dovrebbero andare) da 0 a 65535...

Perché? Il PIC 18F4550 ha un ADC a 10 bit, quindi i valori dovrebbero andare da 0 a 1023. Credo che tu abbia copiato il dato a 10 bit su un registro a 16 bit dal lato "alto" invece che da quello "basso", ovvero il bit 0 del registro a 10 bit è finito nel bit 6 del registro a 16. Il risultato è che una variazione dell'ingresso dell'ADC di 1 LSB ti fa variare il valore letto di 64 (2^6). I bit da 0 a 5 del registro a 16 bit, poi, sembrerebbero messi a 1, così che hai un offset di 63. Insomma, mi sembra che l'acquisizione dei valori necessiti di un'aggiustatina

Ah dimenticavo: sto utilizzando la libreria ADC di mikroC e la conversione la faccio con adc_read

Non conosco mikroC, l'ultima volta che ho programmato un PIC l'ho fatto in assembler, ma a me interessa sapere: sulla base del programma che hai fatto, ogni quanto viene chiamata adc_read? Il tempo di campionamento è l'intervallo di tempo che intercorre tra due acquisizioni. Sarebbe meglio che agganciassi l'acquisizione a un interrupt in modo da avere un tempo di campionamento ragionevolmente noto e stabile.

Guardando il file con le medie, mi viene da dire che hai calcolato la media con lo stesso numero di bit dei singoli dati