Yarım Dalga Sinüsü Harmoniklerden ve Gürültüden Filtreleme

[Erhan YILMAZ]

Merhabalar,

Bu aralar 3 faz gerilim ve okuma işleri ile haşır neşir olacağım gibi görünüyor. Onun için bu işin temellerini kavramaya çalışıyorum. İlk olarak 3 faz şebeke gerilimini true rms olarak okumak amacım. Elimde hazır donanım var. 3 faz gerilim yarım dalga doğrultularak ve bölünerek direk denetleyiciye giriyor. Tek adc ile 20ms boyunca her bir fazdan belirli sayıda (128, RAM sınırlı)örnek alıyorum. Şimdi bu sinyalleri gürültüden arındırıp RMS hesaplamak gerekiyor. Genelde gürültü harmoniklerden kaynaklanıyormuş. Normal sinüs için ayrık fft ile temel bileşeni tutup ters fft yapınca harmonikler falan hepsi gidiyor çok güzel filtreliyor. Yarım dalga içnde sorunsuz çalışır sandım ama çalışmadı. Sonradan dank etti. Fourier işlerini unutmuşum. Sonra yarım dalganın sıfır olan kısımlarını atıp sadece pozitif alternansın fftsini aldım yine olmadı. En son yarım dalgayı -1 ile çarpıp yapay bir şekilde tam dalga elde ettim. Bu sefer filtreleme çalıştı ama pek içime sinmedi. Olmadı diğer filtreleme yöntemlerini araştıracağım ama birde size sorayım dedim.

Bu işler profesyonel olarak nasıl yapılıyor? Endüstride karşılaşılan gürültüler neler ve bu gürültülerle nasıl baş ediliyor? Basit alçak geçiren veya ortalama filtreleri çalışır mı? Nuvoton 8051 denetleyici(24 mips, 12 adc) kullandığım için float işine girmeyeyim diyorum. Q15 gibi formatlama ile halledilir mi bu işler? Bilen ve tecrübesi olan arkadaşlar tecrüblerini paylaşırsa çok makbule geçer.

[tunayk]

Hocam elde edilecek ölçüm neticesi ne iş görecek ise ona göre ilerlemek lazım. Ölçü aleti yapacaksanız başka motor sürücü yapacaksanız başka şebeke varlık tespiti ise başka yol izlenebilir.

Klasik uygulama bir periyot boyunca alınacak örneklerin kare toplamlarının karekökünü aldığınızda yeterli bir doğruluk elde edebilirsiniz.  Örnek sayınız çok olmadığında otomatik olarak bir filtre oluyor zaten.

3Faz şebeke çok değişken olmadığından alınan örnekleri ortanca veya alçak geçiren filtreden geçirerek temiz bir ölçüm alınır.

FFT ve ileri filtre işleri yüksek işlemci gücü gerektirdiğinden gerekmedikçe kullanmaya gerek yok aslında.

Analizör yapacaksanız hazır entegreler var daha pratik çözüm olabilir.

[Mr.Thinking]

kare toplamlarının karekökünü aldığınızda yeterli bir doğruluk elde edebilirsiniz.

.

[Erhan YILMAZ]

Hocam elde edilecek ölçüm neticesi ne iş görecek ise ona göre ilerlemek lazım. Ölçü aleti yapacaksanız başka motor sürücü yapacaksanız başka şebeke varlık tespiti ise başka yol izlenebilir.

Klasik uygulama bir periyot boyunca alınacak örneklerin kare toplamlarının karekökünü aldığınızda yeterli bir doğruluk elde edebilirsiniz.  Örnek sayınız çok olmadığında otomatik olarak bir filtre oluyor zaten.

3Faz şebeke çok değişken olmadığından alınan örnekleri ortanca veya alçak geçiren filtreden geçirerek temiz bir ölçüm alınır.

FFT ve ileri filtre işleri yüksek işlemci gücü gerektirdiğinden gerekmedikçe kullanmaya gerek yok aslında.

Analizör yapacaksanız hazır entegreler var daha pratik çözüm olabilir.

Sağ olun hocam,
doğru diyorsunuz. Motor sürme hariç diğer hepsinde kullanılacak şimdilik. Faz sırası, faz kaybı, fazlar arası gerilim farkı, 3 faz voltmetre falan. Tepki süresi çok. Yani ekran saniye de bir bile güncellense yeterli yada faz kaybı 1-2 saniye içinde tespit edilse kafi. Yöntem çok dediğiniz gibi. Sinüsün tepe değerini 1.41'e bölünce de rms bulmak mümkün. "kare toplamlarının karekökünü aldığınızda yeterli bir doğruluk elde edebilirsiniz." Bu işlemde rms işlemi zaten. Bi nevi filtre ama voltmetrelerin hassas olması lazımmış, class 2 falan bişeyler duydum %0.5-1 doğruluk falan. Ben şu anda bir alt yapı oluşturmaya çalışıyorum. Faz kaybı, faz sırası gibi işlemler için çok doğruluk aramıyorum ama mesela 3 faz voltmetre için true rms olmalı. Harmoniklerden falan anlamadığım için sorayım dedim. Bu harmonik gürültüleri sistemde sürekli oluyor mu yoksa ara sıra mı oluyor? Bana kalsa sinyali adc ile örnekleyip n kere rms değerlerini hesaplarım. Bu rms değerlerinin de ortalamasını alıp gerilimi ölçerim. Ama sistemde sürekli bir harmonik gürültüsü varsa bi işe yaramaz. Bu işin incelikleri nedir onu merak ediyorum. Mesela notch filtresi vardı. O da geldi aklıma ama uygun mu bilmiyorum. Hazır donanım olduğu için donanımı değiştiremiyorumda. Saçma sapan tasarım yapmışlar. Sıfır geçiş falan yok. Sadece yarım dalga sinyali adcye girmişler. Ben gerilimi iyi kötü bir şekilde okurum ama işin püf noktalarını üstatlara sorayım dedim. Genelde alçak geçiren mi kullanılıyor? Fft falan kullanılmıyor mu? Veya başka filtreler fir, iir falan. Bu harmonikler sorun oluyor mu?

[quarko]

Harmonikler ile gürültüler farklı şeyler hocam. Normalde harmoniksiz bir şebekede sadece 50Hz bileşen bulunur. Eğer ölçümü yapılan sistemde gerilim ve/veya akım harmonikleri varsa ona göre ölçüm yapmak gerekir. True RMS bir ölçü aleti yapıyorsanız, zaten tüm harmonikler dahil ölçmeniz gerekir. Yok eğer bir elektrik sayacı yapıyorsanız, 50Hz lik bileşeni ölçmeniz gerekir. Sistemde harmonik varsa FFT ile 50Hz lik bileşeni elde edebilirsiniz zaten. Faz sırasına falan bakacaksanız, sıfır geçiş olsa iyi olurdu hocam fakat adc den okuduğunuz anlık değer ile de yapılabiliyor. Ama sizin sistemde adc ye yarım dalga sinyal karşılığı geliyor sanırım, orada biraz uğraşmak lazım.

[z]

Eger rms deger olcecekseniz olcum yapacaginiz sebekede harmonikler varsa efektif degeri hesaplarken harmonikler de olcume dahil olmak zorunda.

Eger harmonikleri filitreleyip bastirirsaniz o zaman olculen deger gercekci olmaz.

Yanlis mi dusunuyorum?

Ornegin abartili sekilde ornek dusunelim. 3. harmonigi ana frekansin genligine kadar cikartalim. Hatta ana sinyalin de genligini iyice dusuruleim.

3. harmonik yuke enerji verecek kadar guclu ve buyuk genlkikte iken olcum devresinin 3. harmonigi filtreleyip gormezden gelmesi cok hatali bir yontem olur.

[Erhan YILMAZ]

Eger rms deger olcecekseniz olcum yapacaginiz sebekede harmonikler varsa efektif degeri hesaplarken harmonikler de olcume dahil olmak zorunda.

Eger harmonikleri filitreleyip bastirirsaniz o zaman olculen deger gercekci olmaz.

Yanlis mi dusunuyorum?

Ornegin abartili sekilde ornek dusunelim. 3. harmonigi ana frekansin genligine kadar cikartalim. Hatta ana sinyalin de genligini iyice dusuruleim.

3. harmonik yuke enerji verecek kadar guclu ve buyuk genlkikte iken olcum devresinin 3. harmonigi filtreleyip gormezden gelmesi cok hatali bir yontem olur.

Doğru düşünüyorsunuz hocam. Ben aslında 50hz ana harmoniğin rmsni hesaplıcam. Pano voltmetresi veya faz sırası tespiti için. Bende çok konuya vakıf değilim ama harmonik falan diğer gürültüler varsa elemek lazım değil mi? True rms ölçü aleti değil. Şebeke gerilimini %0.5 hassasiyetle göstersem mesela şahane olur.

[z]

Harmonikler sifir noktasini kaydiracak kadar buyuk genlikte olmazlar.

Faz sirasini anlamak icin sinusel sinyalleri dortgen dalgaya cevirip ardindan dortgen dalgalarin lojik seviyelerine bakarak faz siralamasinin dogru yada ters olduguna kolayca karar verebilirsin. Bu durumda ADC ile olcum bile gerekmez. Dogrudan I/O pinden sebe ke fazlarinin polaritelerine bakabilirsin.

[mehmet]

Faz sırası için bir kesme pini, iki de normal pin yeterli.
Kesme anında 0b011 bir yön, 0b101 diğer yön olacaktır.

[Erhan YILMAZ]

Maalesef hazır bir donanım var önümde ve sadece 3 faz yarım dalga doğrultulup bölünerek adcye girmiş. O yüzden adc kullanmam lazım. Zaten rms falanda hesaplıcam.