Измеритель частоты мерцания LED-фонарей и мониторов

[gene]

Пару лет назад у Коржевского появилось видео, в котором он сделал из микроколонки устройство, которое показывает наличие ШИМ в подстветке телевизора. Кажется он просто подключил солнечную панель.
Я тоже взял панель (1 вольт купил специально, пробовал на пятивольтовой сборке от какого-то повербанка) и подключил к Arduino nano.
Мне удалось собрать в буфер довольно большое количество данных и даже получилось менять частоту опроса аналогового датчика (и были варианты с разной битностью с упаковой 10-битных данных в 8 бит хз зачем). Но нормального подсчета сделать так и не получилось. Принцип вроде простой:
1. найти минимум и максимум, выбрать среднее
2. посчитать количество переходов через это среднее
3. количество полученных отсчетов увязать со временем

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные. На высоких частотах все было очень примерно, а "карусель" с перебором частот работы АЦП так и не заработала нормально. Причем в какой-то момент вообще программа перестала работать. Я получил только возможность определить с какой частотой работает монитор и пара моих фонариков.

Схема была достаточно чувствительная, и показывала не только частоты устройств со стопроцентным ШИМ, но и "улучшенные" лампочки, в которых пытались сгладить мерцание. То есть сто герц светодиодной лампочки эта штука показывала, хотя ни на одну камеру с экстремально короткой выдержкой не получалось увидеть мерцание (которое аж сто герц), а этот приборчик его показал.

Кроме подсчета частоты можно определять скважность, возможно яркость (с какой-то калибровкой) и коэффициент пульсации (видимо тоже какая-то калибровка нужна и полная темнота).

Приложил файлы, которые нашел. Уже не очень понимаю, что там написано, и, кажется, нет переключения частот работы АЦП.

Буду благодарен, если кто-то подскажет, как должно быть правильно. Есть подозрения, что тут не только проблемы с аппаратной частью (это моя вторая попытка сделать устройство с Arduino), но и с математикой.

osci.zip

(42.9 KiB) Скачиваний: 133

[Maykill]

зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)

[VNS]

В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

(329.1 KiB) Скачиваний: 161

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить.

[gene]

VNS писал(а):

В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить.

Я инструкцию посмотрел. И не понял может ли он частоту ШИМ показывать. Коэффициент пульсации меня не слишком сильно волнует, особенно когда он 100% в большинстве приборов, которые мне бы хотелось проверить. Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Добавлено after 51 second:

Maykill писал(а):

зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)

А что такое "обычный стобоскоп"? Вроде стобоскоп - это моргающий свет, нет?

[VNS]

gene писал(а):

Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Прибор меряет пульсацию в процентах… если Вам необходимо именно частота ШИМ, то оную меряют частотомером, или мультиметром с функцией измерения частоты.

[Maykill]

gene писал(а):

VNS писал(а):

В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить.

Я инструкцию посмотрел. И не понял может ли он частоту ШИМ показывать. Коэффициент пульсации меня не слишком сильно волнует, особенно когда он 100% в большинстве приборов, которые мне бы хотелось проверить. Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Добавлено after 51 second:

Maykill писал(а):

зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)

А что такое "обычный стобоскоп"? Вроде стобоскоп - это моргающий свет, нет?

помаши карандашом перед ЛДС ИЛИ ПЕРЕД ЭКРАНОМ МОНИТОРА-ПОЙМЁШЬ

[musor]

до какаго абсурда доходит чел с ЕГЭшным дипломом...
для замера пулсаций и анализа их частоты нужно имея обычного осла(неважно цифра или анал) с открытым входом подключить коаксиалкой к входу У обычный фотодиот.... там сразу все видно и размах пулсаций и их частьоту

[Дмитрий М]

Математика там не простая будет так как и шим и пролезание пульсаций БП и внешняя засветка не пойми чем от ламп освещения... Осликом с фотодиодом из мыши (а лучше видимого диапазона типа ФД-256 советского ) всё прекрасно видно, а если взять монстра типа ФД-24К и амплитуда будет огромная.

[gene]

Maykill писал(а):

gene писал(а):

VNS писал(а):

В своё время приобрёл такой прибор:

radex_lupin.pdf

и с тех пор отпала нужда подобное колхозить.

Я инструкцию посмотрел. И не понял может ли он частоту ШИМ показывать. Коэффициент пульсации меня не слишком сильно волнует, особенно когда он 100% в большинстве приборов, которые мне бы хотелось проверить. Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Добавлено after 51 second:

Maykill писал(а):

зачем такой колхоз- если обычный стробоскоп покажет примерно такую-же точность ( за счёт разности в частотах +/-)

А что такое "обычный стобоскоп"? Вроде стобоскоп - это моргающий свет, нет?

помаши карандашом перед ЛДС ИЛИ ПЕРЕД ЭКРАНОМ МОНИТОРА-ПОЙМЁШЬ

Что именно можно понять таким способом? Наличие ШИМа я без карандаша вижу. А вот частоту ни с ним, ни без него определить не могу. И какое отношение к этому имеет стробоскоп?

Добавлено after 4 minutes 46 seconds:

VNS писал(а):

gene писал(а):

Диапазон частоты ШИМ в инструкции не указан, и вообще слово "частота" найти не получается.

Прибор меряет пульсацию в процентах… если Вам необходимо именно частота ШИМ, то оную меряют частотомером, или мультиметром с функцией измерения частоты.

Меня в первую очередь интересует частота, так как замерять планируется не обычные лампочки, а фонарики и мониторы/телевизоры. Я пока не встречал таких приборов, где бы не было стопроцентного уровня: вкл и выкл. А вот частота, которая по ГОСТам должна быть не менее 300 Гц, имеет значение всегда, поскольку влияет на удобство использования и даже на безопасность. Я думаю, что 300 Гц тоже будет мало для многих задач, поэтому хотелось бы чуть более высокую точность, чем "карандашный тест". Частотомера у меня нет, мультиметра с функцией измерения частоты тоже нет, тем более, что мне не даст никто разобрать телевизор в магазине, чтобы подключиться к подсветке. В общем, была бы проблема легко решаема, она бы решилась.

Добавлено after 8 minutes 54 seconds:

Дмитрий М писал(а):

Математика там не простая будет так как и шим и пролезание пульсаций БП и внешняя засветка не пойми чем от ламп освещения... Осликом с фотодиодом из мыши (а лучше видимого диапазона типа ФД-256 советского ) всё прекрасно видно, а если взять монстра типа ФД-24К и амплитуда будет огромная.

Внешняя засветка от _постоянного_ источника не мешает частоту замерять, только уровень яркости, что не слишком нужно и вообще не очень понятно, как это можно замерять. В принципе, штука работала при наличии вокруг светодиодных лампочек, если основной источник был достаточно близко. Возможно, что точность страдала именно из-за этих условий. Но тут супер-точность не нужна. Думаю, что точность в районе 500-1000 Гц выше 1000 Гц будет достаточно, а до 1000 Гц, наверное, точность в сотню хватит. Но тут, на низких частотах, как раз проблем нет: 240 Гц от монитора у меня чуть ли не случайно вылезло, просто не включал фонарик, а оно показало. Так же и настольной лампой (светодиодной) получилось: 100 Гц с какими-то десятыми-сотыми долями показал, когда фонарик выключил.

Проблема только в районе 4 килогерц была, но тут, как говорится, уже наглость. Просто сильно плавать значения не должны. Я не помню, максимум то ли 15, то ли 22 килогерца у меня было, но здесь уже близко ограничение ардуиновского АЦП, насколько я понимаю.

То есть сложность в перключении частоты АЦП (кажется, пять частот доступно, но можно оставить три) и правильном подсчете: сначала кажется, что там и считать нечего, а потом не знаешь прибавлять или удалять единицу.

[VNS]

gene писал(а):

А вот частота, которая по ГОСТам должна быть не менее 300 Гц,

Вы всё же заблуждаетесь… нет в ГОСТе такого утверждения, что частота должна быть не менее 300 Гц.

ГОСТ и СанПиН регламентируют коэффициент пульсаций освещённости. Что касаемо частоты пульсаций, то согласно ГОСТ 33393-2015, пульсации свыше 300 Гц попросту не регламентируются от слова совсем, так как не оказывают влияния на общую и зрительную работоспособность человека. Данный ГОСТ устанавливает методы измерения пульсаций… а вот СанПиН 2.2.1-2.1.1.1278-03, как раз указывает на нормы освещённости и коэффициента пульсаций для разного рода помещений.
Таким образом, зная частоту и не зная коэффициент пульсаций, не даст Вам ровным счётом ничего. Если эта частота будет ниже 300 Гц. Так что, по большому счёту, не частоту необходимо знать, а коэффициент пульсаций. Вот то устройство, о котором писал ранее, как раз и позволяет измерить всё то, что указано в СанПиН. А так же позволяет замерять пульсации и экранов мониторов/телевизоров. Но если всё же Вам необходимо именно частота, то делайте частотомер. Посмотрите в госте метод измерения пульсаций с помощью осциллографа и на основе этого метода можно измерять и частоту.

Добавлено after 37 minutes 8 seconds:

gene писал(а):

Проблема только в районе 4 килогерц была, но тут, как говорится, уже наглость. Просто сильно плавать значения не должны. Я не помню, максимум то ли 15, то ли 22 килогерца у меня было, но здесь уже близко ограничение ардуиновского АЦП, насколько я понимаю.

То есть сложность в перключении частоты АЦП (кажется, пять частот доступно, но можно оставить три) и правильном подсчете: сначала кажется, что там и считать нечего, а потом не знаешь прибавлять или удалять единицу.

Вы частоту меряете с помощью АЦП? Да ладно… или я не так понял?

[musor]

кстати цифро ослы даже таки игрушки ка ds0150 умеют и амплиттуду /размах мерить и частоту считать...
нет

[Alex-lab]

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные.

Приведите сам набор данных, которые вы пытаетесь анализировать. Постройте график в эксель. Есть там вообще нужная вам информация?
Потом уже можно алгоритмы обсуждать.

Даже ардуина позволяет записывать АЦП несколько тысяч раз в секунду. Запишите одну секунду. Выложите сюда.
Нужно еще понять, как у вас панель подключена. Должна быть в режиме генератора, то есть с нагрузкой.

[gene]

VNS писал(а):

gene писал(а):

А вот частота, которая по ГОСТам должна быть не менее 300 Гц,

Вы всё же заблуждаетесь… нет в ГОСТе такого утверждения, что частота должна быть не менее 300 Гц.

ГОСТ и СанПиН регламентируют коэффициент пульсаций освещённости. Что касаемо частоты пульсаций, то согласно ГОСТ 33393-2015, пульсации свыше 300 Гц попросту не регламентируются от слова совсем, так как не оказывают влияния на общую и зрительную работоспособность человека. Данный ГОСТ устанавливает методы измерения пульсаций… а вот СанПиН 2.2.1-2.1.1.1278-03, как раз указывает на нормы освещённости и коэффициента пульсаций для разного рода помещений.
Таким образом, зная частоту и не зная коэффициент пульсаций, не даст Вам ровным счётом ничего. Если эта частота будет ниже 300 Гц. Так что, по большому счёту, не частоту необходимо знать, а коэффициент пульсаций. Вот то устройство, о котором писал ранее, как раз и позволяет измерить всё то, что указано в СанПиН. А так же позволяет замерять пульсации и экранов мониторов/телевизоров. Но если всё же Вам необходимо именно частота, то делайте частотомер. Посмотрите в госте метод измерения пульсаций с помощью осциллографа и на основе этого метода можно измерять и частоту.

Добавлено after 37 minutes 8 seconds:

gene писал(а):

Проблема только в районе 4 килогерц была, но тут, как говорится, уже наглость. Просто сильно плавать значения не должны. Я не помню, максимум то ли 15, то ли 22 килогерца у меня было, но здесь уже близко ограничение ардуиновского АЦП, насколько я понимаю.

То есть сложность в перключении частоты АЦП (кажется, пять частот доступно, но можно оставить три) и правильном подсчете: сначала кажется, что там и считать нечего, а потом не знаешь прибавлять или удалять единицу.

Вы частоту меряете с помощью АЦП? Да ладно… или я не так понял?

Да. С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени. Нужно найти среднее значение, потом найти переходы через среднее. Единицу времени поделить на количество переходов, получится частота.

[musor]

gene писал(а):

С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени. Нужно найти среднее значение, потом найти переходы через среднее. Единицу времени поделить на количество переходов, получится частота.

да вот куда ЕГЭ нутый подход приводит
волт показометрами уже частату начали менить а потом по скорости качания стрелки вычислять частоту тока
чеж вы сразу то в ряд фурье не разложите там весь спектр видно будет а потом картинку на дисплее отрисовать и метки нанести...
класный тода показометр выйдет -шума света спекто дауно лохопоказометор ка помериш таким в любом оарьке све -можно иххозяйну сразу вешатся ну или взятку готовить..

[gene]

Alex-lab писал(а):

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные.

Приведите сам набор данных, которые вы пытаетесь анализировать. Постройте график в эксель. Есть там вообще нужная вам информация?
Потом уже можно алгоритмы обсуждать.

Даже ардуина позволяет записывать АЦП несколько тысяч раз в секунду. Запишите одну секунду. Выложите сюда.
Нужно еще понять, как у вас панель подключена. Должна быть в режиме генератора, то есть с нагрузкой.

Там есть нужная информация. Не нужна нагрузка, нужен резистор. Все обсчитывается, все работает. Проблема с точностью при переходе между разной частотой выборки АЦП. Через час-два я файл вам скину с примером выборки.

[Psych]

musor писал(а):

волт показометрами уже частату начали менить а потом по скорости качания стрелки вычислять частоту тока
чеж вы сразу то в ряд фурье не разложите там весь спектр видно будет

Вполне себе здравая мысль. И сложного ничего нету.

[gene]

Alex-lab писал(а):

В общем, как я ни старался, у меня не получалось получать точные данные.

Приведите сам набор данных, которые вы пытаетесь анализировать.

Три набора данных в виде цифр и нарисованного графика.

osci-test.zip

(100.81 KiB) Скачиваний: 131

[VNS]

gene писал(а):

Да. С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени...

А не проще ли было бы данный сигнал подать на вход счётчика, а не на АЦП и в зависимости от количества посчитанных импульсов вычислять частоту?

[gene]

VNS писал(а):

gene писал(а):

Да. С помощью АЦП измеряется напряжение. Получается Х значений за единицу времени...

А не проще ли было бы данный сигнал подать на вход счётчика, а не на АЦП и в зависимости от количества посчитанных импульсов вычислять частоту?

Не знаю. Я не специалист. Не очень понимаю, как работает этот счетчик. Видимо, какие-то импульсы должны быть. Тут импульсты получаются? Чуть выше графики есть.

А этим счетчком только начало импульса можно отлавливать? Когда график значений есть, можно видеть начало импульса и конец, а значит коэффициент заполнения посчитать. Что тоже бывает нужно, хоть и не настолько часто (ну для моих задач).

[Alex-lab]

Три набора данных в виде цифр и нарисованного графика.

Данные у вас нормальные.

Как уже предложили выше, найдите среднее, вычтите его, затем сделайте автокорреляцию до следующего максимума. Сдвиг точно покажет период в отсчетах АЦП.

Автокорреляцию делают так, находят сумму произведений всех значений выборки с ее же значениями сдвинутыми на 1. Потом на 2, потом на 3 и т.д. Из Находите максимум среди этих сумм. Первый максимум будет на сдвиге 0, сам сигнал коррелирует с сами собой, а вот второй максимум будет через период.