Измерение мощности

Вложений: 1

Измерение мощности

Приветствую, уважаемые любители и профессионалы!

В качестве разминки для мозгов последние пару дней занимаюсь мини-проектом КСВ показометра на основе TandemMatch и Arduino.
Сама схема очень простая: с датчика приходят два сигнала Ufwd и Uref. Сигналы заходят в аналоговые входы Ардуино, где оцифровываются и далее высчитывается КСВ по формуле:
SWR = (Ufwd+Uref)/(Ufwd-Uref) (вернее, это VSWR?)Затем значения выводятся на дисплей.
Всё работает без проблем. Но я вот уже день ломаю голову над вопросом - а как имея все эти данные посчитать значение мощности сигнала? Это 100% реально, так как существуют сотни конструкций подобного плана.

Уважаемые знатоки! Возможно кто либо из вас натолкнёт меня на верный путь?
(Уважаемые модераторы. Если моё сообщение не в той ветке прошу строго не судить).

И немного фото:

Вложение 305050

Отношение напряжений равно корню отношения мощностей. Ну, а мощность есть отношение квадрата напряжения на волновое сопротивление.

Сорри, неправильно. Не варит сегодня голова.

Все-таки в теме про Ардуино надо было... В своем проекте цифрового измерителя КСВ и мощности сначала я сделал усреднение сигнала прямой и обратной волны, чтобы цифры не так "мельтешили":

Код:

int U1=0,U2=0; //назначаем переменные прямой и обратной волны const int COUNT = 10; //назначаем константу кол-во измерений for (byte i=0; i<COUNT; i++){ //включаем цикл измерения U1 += A0_Read; //суммируем значения U1 с порта А0 U2 += A1_Read;} //суммируем значения U2 с порта А1 U1 = U1 / COUNT; //усредняем значение U1 U2 = U2 / COUNT; //усредняем значение U2 if (U1<10) U1=0; //ограничение малых значений U1 if (U2<10) U2=0; //ограничение малых значений U2

Для этого делается 10 измерений со входов АЦП. Если значения со входов меньше 10, то уровень прямой и обратной волны принимаем как ноль. Это устраняет цифровой шум и наводки.
На вашем фото без сигнала КСВ=0.0, что смотрится несколько дико. Можно вывести 1.0 или надпись "WAIT". Определение КСВ я сделал так:

Код:

if ((U1==0)&&(U2==0)){SWR=1.0;} //если прямая и обратная волна равны нулю, то КСВ=1 if ((U1>=0)&&(U2!=0)&&(U1<=U2)){SWR=9.99;} //если U1 и U2 не равны нулю и U1<=U2, то КСВ равно 9.99 if (U1>U2){SWR=(U1+U2)/(U1-U2);} //если U1>U2, то расчитываем значение КСВ if (SWR>=9.99){SWR=9.99;} //ограничиваем значение КСВ на уровне 9.99

Я ограничился КСВ=9.99, выше измерять не вижу смысла. Что касается мощности, я сначала тоже отображал прямую и отраженную мощности. Затем понял, что считать отраженную нет смысла, т.к. до КСВ=3 там получается мизер. Поэтому полезнее считать реальную мощность с учетом КСВ. Достигается это через "виртуальное" напряжение на нагрузке 50Ом:

Код:

V=((U1*5)/1023)*l; //приводим напряжение к мощности PWR=(V*V)/50; //вычисляем мощность

Если нужно вычислить отраженную мощность, то подставляем в формулу напряжение обратной волны U2. Что касается коэффициента l, с его помощью накладывается масштаб вашего измерителя мощности:
l=6.326 для P=20W
l=8.945 для P=40W
l=12.65 для P=80W
l=15.495 для P=120W и т.д.

Вкратце как-то так :-P

Сергей!
Я благодарю Вас за столь развёрнутый ответ.

Немного прокомментирую:

Цитата:

Сообщение от Integral

На вашем фото без сигнала КСВ=0.0

Да, смотрится не логично, но это ограничение используемой библиотеки для вывода на экран. Она может выводить только большие цифры и маленькие латинские буквы.

Я использовал Ваш код и немного переработал свой. Стало ещё лучше отображать КСВ. Ну и так же сделал расчёт и отображение мощности.
Но с расчётом есть небольшой косяк. Я подобрал значение константы на мощности 50 ватт. Но при изменении мощности вниз показания начинают занижаться, вверх - завышаться.
В среднем на границах диапазона (10 и 100 ватт врёт на 10%). По всей видимости это из-за нелинейности датчика? Как можно побороть эту проблему? Вести какую либо программную коррекцию?

Код:

/* Производим расчёт значения мощности. */ V = ((val_FWD*5.0)/1023.0)*22.1; // Вычисляем значение напряжения для расчёта мощности с учётом коэффициента. PWR = (V*V) / 50.0; // Вычисляем мощность.