Стабилизация измерения АЦП ATMega8535

[7Fantomas7]

Доброе время всем.
Вобщем проблема наверное стара как мир. При измерении напряжения пляшет последний разряд. Каналов измерения 2, ADC7 и ADC6. Измеряемое напряжение подается пока на один канал ADC6. Оба канала имеют в своем составе цепи фильтров. Опорное 2,55В, непосредственно в канал подается 1,27В.
Код выполнения АЦП сделан без прерываний и выглядит так:

 void ADC (void){                            //делаем АЦП
 static unsigned char calculator_bufer_I[15]; //буфер фильтра тока среднее арифметическое
 volatile unsigned char I_ADC;               //переменная результат измерения I
 static unsigned char flag_ADC_I;            //флаг тригер разрешения ADC_I
 static unsigned char calculator_bufer_U[15];//буфер фильтра напряжения среднее арифметическое
 volatile unsigned char U_ADC;               //переменная результат измерения U
 static unsigned char flag_ADC_U;            //флаг тригер разрешения ADC_U
  if (flag_ADC==1){//Если разрешено АЦП (частота разрешений 8.928 кГц)
  flag_ADC=1;          //сбросили флаг запуска АЦП
  divider_ADC=0;       //обнулили счетчик времени установки флага flag_ADC
   if (flag_ADC_I==0&&flag_ADC_U==0){//если  оба флага 0 (так будет при первом заходе в функцию)
   flag_ADC_U=1;                     //то устанавливаем 1 флаг ADC_U 
   }//в дальнейшем эта функция не работает потому что 1 из флагов всегда установлен 1
  /***************ADC_U***********************/
   if (((ADCSRA&(1‹‹6))==0)&&flag_ADC_U==1){//Если завершено АЦП и разрешено АЦП в этом канале
   I_ADC=ADCH;        //передали значение тока в переменную
   calculator_bufer_I[14]=calculator_bufer_I[13];
   calculator_bufer_I[13]=calculator_bufer_I[12];
   calculator_bufer_I[12]=calculator_bufer_I[11];
   calculator_bufer_I[11]=calculator_bufer_I[10];
   calculator_bufer_I[10]=calculator_bufer_I[9];
   calculator_bufer_I[9]=calculator_bufer_I[8];
   calculator_bufer_I[8]=calculator_bufer_I[7];
   calculator_bufer_I[7]=calculator_bufer_I[6];
   calculator_bufer_I[6]=calculator_bufer_I[5];
   calculator_bufer_I[5]=calculator_bufer_I[4];
   calculator_bufer_I[4]=calculator_bufer_I[3];
   calculator_bufer_I[3]=calculator_bufer_I[2];
   calculator_bufer_I[2]=calculator_bufer_I[1];
   calculator_bufer_I[1]=calculator_bufer_I[0];
   calculator_bufer_I[0]=I_ADC;
   izmerenoe_I=(calculator_bufer_I[0]+calculator_bufer_I[1]+calculator_bufer_I[2]+calculator_bufer_I[3]
   +calculator_bufer_I[4]+calculator_bufer_I[5]+calculator_bufer_I[6]+calculator_bufer_I[7]
   +calculator_bufer_I[8]+calculator_bufer_I[9]+calculator_bufer_I[10]+calculator_bufer_I[11]
   +calculator_bufer_I[12]+calculator_bufer_I[13]+calculator_bufer_I[14])/15;
   indy_I=izmerenoe_I; //переменной которую будем передавать в индикацию присваиваем то что намерили (Ток)
   ADMUX=0b00100111;   //Выбрали канал измерения ADC7 напряжение
   ADCSRA=0b11000111;  //делитель 128
   flag_ADC_I=1;       //разрешили ADC_I
   flag_ADC_U=0;       //запретили ADC_U 
   }


  /***************ADC_I***********************/
   if (((ADCSRA&(1‹‹6))==0)&&flag_ADC_I==1){//Если завершено АЦП и разрешено АЦП в этом канале
   U_ADC=ADCH;        //передали значение напряжения в переменную
   calculator_bufer_U[14]=calculator_bufer_U[13];
   calculator_bufer_U[13]=calculator_bufer_U[12];
   calculator_bufer_U[12]=calculator_bufer_U[11];
   calculator_bufer_U[11]=calculator_bufer_U[10];
   calculator_bufer_U[10]=calculator_bufer_U[9];
   calculator_bufer_U[9]=calculator_bufer_U[8];
   calculator_bufer_U[8]=calculator_bufer_U[7];
   calculator_bufer_U[7]=calculator_bufer_U[6];
   calculator_bufer_U[6]=calculator_bufer_U[5];
   calculator_bufer_U[5]=calculator_bufer_U[4];
   calculator_bufer_U[4]=calculator_bufer_U[3];
   calculator_bufer_U[3]=calculator_bufer_U[2];
   calculator_bufer_U[2]=calculator_bufer_U[1];
   calculator_bufer_U[1]=calculator_bufer_U[0];
   calculator_bufer_U[0]=U_ADC;
   izmerenoe_U=(calculator_bufer_U[0]+calculator_bufer_U[1]+calculator_bufer_U[2]+calculator_bufer_U[3]
   +calculator_bufer_U[4]+calculator_bufer_U[5]+calculator_bufer_U[6]+calculator_bufer_U[7]
   +calculator_bufer_U[8]+calculator_bufer_U[9]+calculator_bufer_U[10]+calculator_bufer_U[11]
   +calculator_bufer_U[12]+calculator_bufer_U[13]+calculator_bufer_U[14])/15;
   indy_U=izmerenoe_U; //переменной которую будем передавать в индикацию присваиваем то что намерили (Напряжение)
   ADMUX=0b00100110;   //выбрали канал измерения ADC6 ток  
   ADCSRA=0b11000111;  //делитель 128
   flag_ADC_U=1;       //разрешили ADC_U
   flag_ADC_I=0;       //запретили ADC_I 
   }  

  }
 }

В принципе все просто. Обращение к функции идет достаточно часто, в функцию заходим по флагу, каналы запускаем по совпадению.
Всеб и хорошо только пляшет последний разряд. Заметил какойто странный эфект, если при вычислении среднего арифметического делить не на кличество элементов масива (15), а делить на 14 то результаты измерения стабиллизируются но завышаются на на 8-9В. Другими словами вместо 127В получается 136В. Конечно некоторая не стабильность есть но очень весьма не значительная раз в минуту или может и в 3 минуты с 136 прыгает на 137 и последняя цыфра подрагивает но глазами увидеть чтото не представляется возможным, скорей всего не успевает отобразится какоето изменение. Вобщем можно сказать что последний разряд стоит железно бетонно. Но только вот не задача масива 15 байт. Такое усреднение должно бы железобетонно поставить значение. Но не ставит. Если суму элементов масива делить не на количество элементов масива 15, а на 14 то выводимое значение должно быть в районе 255, а выводит 136.
В чем может быть секрет.

[Easyrider83]

если бы ваш код был читабельным, можно было бы вкурить и решить проблему. А пока кажется только, что тип переменной выбран не верно.
Я использую переменную длинной в 2 байта. 10 бит ацп складываю в нее 64 раза, затем беру старший байт - это и есть хорошие, фильтрованные 8 бит АЦП без всякого дрожания.

[Zeman1979]

Если суму элементов масива делить не на количество элементов масива 15, а на 14 то выводимое значение должно быть в районе 255, а выводит 136.
В чем может быть секрет.

В программе количество элемнтов массива - 15, а делите вы их на 14, вот и выходит завышение значения в результате. Для эксперимента попробуйте выкинуть один элемент массива и не будет превышения на 8-9В.

И схему канала АЦП можно увидеть?

[7Fantomas7]

Easyrider83,

если бы ваш код был читабельным

А читабельным это как? Куда уж читабельнее?

Я использую переменную длинной в 2 байта. 10 бит ацп складываю в нее 64 раза

Я беру масив 15 байт и в принципе делаю тоже, суммирую. Только беру не 10 бит АЦП а 8 старших. В принципе те же яйца только вид с боку.
Так как необходимо по результатам АЦП регулировать ШИМ (отображение дело совсем пятое) то необходима максимально быстрая реакция на реальное изменение измеряемой величины. Конечно понятно что без усреднения не обойтись но увеличение размеров буфера в моем случае или записи результатов в вашем случае не позволяют адекватно реагировать на изменение измеряемой величины.
Zeman1979,
А Вы русский язык распознаете. Так по честному.
Я Вам приведу то что вы цитировали.

Если суму элементов масива делить не на количество элементов масива 15, а на 14 то выводимое значение должно быть в районе 255, а выводит 136.
В чем может быть секрет.

Водителям бронепоезда сообщаю пробовал и так и так, об чем и сказано. К вашему сведению я не спрашивал почему больше. Я спрашивал почему 136, а не 255.

[Zeman1979]

Zeman1979,
А Вы русский язык распознаете. Так по честному.
Я Вам приведу то что вы цитировали.

Цитата:

Если суму элементов масива делить не на количество элементов масива 15, а на 14 то выводимое значение должно быть в районе 255, а выводит 136. В чем может быть секрет.

Водителям бронепоезда сообщаю пробовал и так и так, об чем и сказано. К вашему сведению я не спрашивал почему больше. Я спрашивал почему 136, а не 255.

Хрошо объясню на примере.
Ваш массив, предположим намеряли вот такие значения:
calculator_bufer_I[14]=127;
calculator_bufer_I[13]=126;
calculator_bufer_I[12]=127;
calculator_bufer_I[11]=126;
calculator_bufer_I[10]=125;
calculator_bufer_I[9]=126;
calculator_bufer_I[8]=127;
calculator_bufer_I[7]=127;
calculator_bufer_I[6]=126;
calculator_bufer_I[5]=125;
calculator_bufer_I[4]=125;
calculator_bufer_I[3]=127;
calculator_bufer_I[2]=126;
calculator_bufer_I[1]=125;
calculator_bufer_I[0]=127;
Сумма значений =1892
Если вы делите на 14 то выходит 135, если делть на 15, то выйдет 126. 255 там никогда не возникнет, откуда вы взяли это число? Или я опять в бронепоезде?

Опорное 2,55В, непосредственно в канал подается 1,27В.

Вот это я просмотрел.
Приведите опорное в соответсвие с измеряемым значением, сделайте 1,5В и будет вам счастье.

Сейчас у вас выходит, что цена младшего разряда 0,01В, а значение измеряется как раз до второго знака после запятой. Ошибка оцифровки удвоенное значение младшего разряда, следовательно у вас погрешность измерений составит 0,02В, отсюда и все прыжки младшего разряда.
Вот и если сделать 1,3В-1,5В опоры, то цена младшего разряда будет 0,0051-0,0059В, сразу станет легче жить.

[testerplus]

Всеб и хорошо только пляшет последний разряд. Заметил какойто странный эфект, если при вычислении среднего арифметического делить не на кличество элементов масива (15), а делить на 14 то результаты измерения стабиллизируются но завышаются на на 8-9В.

Все дело в том, что Вы плохо себе представляете, что происходит при делении. При определенных входных значениях напряжения последний разряд будет скакать при любом количестве элементов массива и при любом делителе.

При АЦ-преобразовании младший разряд будет гулять (из-за шумов питания, шумов опоры, шумов сигнала, близости к порогу и пр.).

Если все элемнты = 127, а один = 128, то получите
(127*14+128 )/15 = 127.0666 = 127 (при переводе в int)

Если все элементы = 127, а один = 126, то получите
(127*14+126)/15 = 126.9333 = 126
При гулянии любого измерения на +/- одну единицу младшего разряда Вы будете получать числа в пределах: (126*15)/15..(128*15/15), т.е. 126.0..128.0. Т.к. большинство измерений будет = 127 (а измерения с отклонениями будут взаимокомпенсировать друг друга), то значение будет скакать в районе 127 +/- лапоть. И т.к. при целочисленном делении дробная часть просто отбрасывается, то в большинстве случаев будут два результата: 126 и 127.

Когда Вы делите на 14, Вы получаете среднее значение чуть больше 136. И в этом случае помехи должны быть немного сильнее, чтобы он стал либо чуть меньше 136 (что у Вас и происходит раз в три минуты). Подайте на вход другое напряжение - и даже при делителе 14 получите те же скачки младшего разряда..

Если суму элементов массива делить не на количество элементов масива 15, а на 14 то выводимое значение должно быть в районе 255, а выводит 136.В чем может быть секрет.

Секрет - в плохом понимании мат. модели собственной программы. Откуда 255?
При опоре 2.55 и входе 1.27 Вы получаете 15 измерений с результатом 127.
15*127 = 1905
Это число делим на 14 - получаем 136.07.

[Someone]

Заметил какойто странный эфект, если при вычислении среднего арифметического делить не на кличество элементов масива (15), а делить на 14 то результаты измерения стабиллизируются но завышаются на на 8-9В.

Во первых, при нахождении среднего, производится деление на 15. Зная качество оптимизации кодевижна (про стиль программирования пока промолчу ), можно предположить, что код весь получается весьма раздутый. В то же время, если брать 16 значений (интересно, откуда вообще взялось 15) то деление превратится всего лишь в 4 сдвига влево.

Во вторых, при делении не на число слагаемых, фактически выкидывается последний бит (про метод повышения разрядности тоже пока промолчу, нет его при среднем), с таким же успехом его можно сразу обнулять или ставить в 1 в только что измеренном значении.

[7Fantomas7]

Zeman1979,

Или я опять в бронепоезде?

Не теперь я .

Приведите опорное в соответсвие с измеряемым значением, сделайте 1,5В и будет вам счастье

Не приведу, счастья не будет.
Мне необходимо мерять от 0 -255 например вольт с точностью 1вольт.
Просто я подал в качестве теста половину, подавал и 2,55 в принципе при четком среднем арифметическом соответвуют 1 в 1.
Так как я беру результаты измерений из регистра ADCH то это 8 бит, 2 бита из ADCL я просто игнорирую. Понятно что ADCH+ADCL выровнены по левому краю. Поэтому опору трогать не вижу смысла, сделано класически.

testerplus

Секрет - в плохом понимании мат. модели собственной программы. Откуда 255?
При опоре 2.55 и входе 1.27 Вы получаете 15 измерений с результатом 127.
15*127 = 1905
Это число делим на 14 - получаем 136.07.

Признаю я тормознул.
Спасибо растолковали оченно доходчиво. Понятно все.
Только вот как из ситуации выйти другими словами застабилизировать как. Дело в том что если б был необходим показометр то может что и придумал бы. Этого добра в вроде как достаточно чтоб слизать. Только от результата измерения завист на прямую ШИМ. И если я сейчас даю в канал фильтрованую и стабильную постоянку и получаю такие дрова чтож будет если я подам 30 кГц импульсное да и еще с разным коэфициентом заполнения. Понятно что стоят RC цепи понятно что усреднение происходит еще до АЦП но сигнал то всеравно будет изменяться во времени.

[niXto]

Если надо мерять 0...255 - 10 бит вам в руки. ОБЯЗАТЕЛЬНО нужны 2...3 "лишних" бита, которые сгладят эти "пол-шага". И частоту поставьте 5...10 ксэмплов (для авр), тогда фильтрация нужна будет чисто символическая. Резкие выбросы фильтровать

[Zeman1979]

Не приведу, счастья не будет.
Мне необходимо мерять от 0 -255 например вольт с точностью 1вольт.
Просто я подал в качестве теста половину, подавал и 2,55 в принципе при четком среднем арифметическом соответвуют 1 в 1.
Так как я беру результаты измерений из регистра ADCH то это 8 бит, 2 бита из ADCL я просто игнорирую. Понятно что ADCH+ADCL выровнены по левому краю. Поэтому опору трогать не вижу смысла, сделано класически.

Ага, так да, получается младшие разряды выкинуты, так что шумы оцифровки поумолчанию откинуты.