Guten Morgen!
ich habe einige allgemeine Fragen bezüglich des ADC des ESP32, bzw. zur
korrekten Umsetzung des Timings für drei analoge Eingangskanäle mit dem
ESP32. Ich würde mit Euch gerne einmal darüber diskutieren.
Folgende Applikation: Prinzipiell möchte ich "nur" drei Eingangskanäle
zeitgleich abtasten. An diesen drei Kanälen hängt jeweils ein
Stromsensor
https://www.watterott.com/de/Wechselstrom-Messwandler-30A-max mit einem
Ausgang von 0-1 Volt. Diese Signale sollen mit dem ADC des ESP erfasst
werden.
Da ich mit dem o.g. Sensor den Strom erfassen möchte, um diesen zur
Zustandsüberwachung einzusetzen, würde ich gerne äquidistant abgetastete
Sensorwerte erhalten. Mit einem Arduino habe ich schon einmal
hinbekommen, dass ich eine konstante Samplerate des ADC erhalten kann.
Leider weiß ich nicht, wie ich das auf den ESP32 übertragen kann und
auch die Dokumentation zum ESP32 sind für mich als Fachfremder zu
dürftig um darauf aufzubauen. Vielleicht frägt nun jemand: Ja, warum
nimmt er den ESP dann...Gute Frage: Der Grund ist, dass hier die direkte
Verbindung dreier Analogsignale zum Internet möglich ist und der Bauraum
eine Rolle spielt...
Jetzt meine konkrete Frage: Hat hier schon jemand Erfahrung, wie ich mit
einem ESP32 die Werte direkt vom ADC holen kann? Es existieren in der
Dokumentation (unter
https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/cores/esp32/esp32-hal-adc.c)
Funktionen, die ich vermutlich nutzen kann/muss:
1
boolboolIRAM_ATTR__adcStart(uint8_tpin){
2
boolIRAM_ATTR__adcBusy(uint8_tpin){
3
uint16_tIRAM_ATTR__adcEnd(uint8_tpin)
Nur habe ich -offen gestanden- aber keine Ahnung, wie ich das sauber und
korrekt in meine loop-Funktion einbauen kann. Vielleich hat mir jemand
einen Hinweis oder das schon einmal in ähnlicher Form gemacht. Mir ist
wichtig, dass ich verstehe, was dahintersteckt, den Rest bekomme ich
hin, denke ich...
Ein alternativer Ansatz wäre vielleicht, dass ich einen Interrupt nutze
um die drei Kanäle zu erfassen. Aber auch hier fehlt mir die
Erfahrung...Wäre es z.B. möglich, in
1
IRAM_ATTR onTimer() {
einfach bei jedem Interrupt (entsprechend meiner Samplingfrequenz) einen
Counter hochzuzählen, der dann in meiner loop()-Schleife detektiert
wird? In dem Moment, in dem der Interrupt kommt, werden dann meine drei
Kanäle eingelesen:
1
sampleI1 = analogRead(inPinI1); //phase1
2
sampleI2 = analogRead(inPinI2); //phase2
3
sampleI3 = analogRead(inPinI3); //phase3
Wenn ich mir hier das Timing mal anschaue und die Zeiten "messe" die für
die drei analogRead-Aufrufe benötigt werden und dann einen gewissen
Zeitpuffer bei meiner Abtastrate einstelle, wäre das ein Ansatz? Hier
ist sicherlich ein kleiner Fehler drin, denn zwischen den
analogRead-Aufrufen verstreicht ja auch Zeit und ich möchte ja
prinzipiell alle Samples zu einem Zeitpunkt...?!
Unter http://technik-fan.de/index.php/Open_Energy_Monitor_mit_dem_ESP32
existiert ein Beispiel, exakt von meiner Applikation. Nur bin ich mir
nicht sicher, ob das hier mit dem Timing passt, da die drei Kanäle
"einfach" hintereinander mittels analogRead eingelesen werden. Ausserdem
kommt mir in dem Sketch das delay(0.00002) komisch vor... Vielleicht bin
ich aber auch falsch und kann das 1:1 übernehmen. Prinzipiell kann ich
das ja nutzen, wenn ich hier eine saubere Lösung für die Abfrage der 3
Kanäle über analogRead() habe. Eine Einschätzung Eurerseits wäre
wirklich super.
Vielleicht noch einmal zusammengefasst: Ich benötige für einen ESP32
eine Möglichkeit, um drei Kanäle zeitäquidistant abzutasten und die
Samples jeweils zu einem Zeitpunkt zu dokumentieren.
Vielleicht hat hier jemand eine Idee, wie ich das mit dem ESP32 machen
kann oder etwas ähnliches schon einmal gemacht.
Ich würde mich über einen Denkanstoß sehr freuen.
Vielen Dank schon einmal und viele Grüße
Christian
Ich sehe dein konkretes Problem nicht... Probier's doch einfach Mal aus,
eine Netzperiode ist eine Ewigkeit für jeden uC.
Da ist "gleichzeitig" ein dehnbarer Begriff.
Hallo c r,
danke für Deinen schnellen Hinweis! Ja, das werde ich tun. Die Sensoren
sind schon da. Heute sollte der Rest der Schaltung kommen.
Sepbstverständlich werde ich das auch einmal 1:1 ausprobieren und wenn
es für meine Genauigkeitsanforderungen reicht, auch übernehmen.
Um Deine Frage zu beantworten: Mein konkretes Problem ist, dass ich
gerne verstehe, wie etwas funktioniert und mir bei den bisherigen
Ansätzen nicht klar war, wie das mit dem Timing ist - aus meiner Sicht
muss das alles parallel laufen - prinzipiell auch die Spannungswerte
(wenn man die Leistung berechnen will, was ich aber nicht benötige).
Ausserdem habe ich bevor ich richtig loslege das Konzept schon gerne
vorab festegelet - wenigstens im Groben.
Aber ich werde das in jedem Fall testen! Danke Dir!
Viele Grüße
Christian
Christian B. schrieb:> Folgende Applikation: Prinzipiell möchte ich "nur" drei Eingangskanäle> zeitgleich abtasten.
Du hast EINEN ADC und DREI Eingangskanäle. Wie willst du die wirklich
zeitgleich abtasten, wenn du nicht für jeden Kanal einen eigenen
Sample&Hold davor setzt?
c r schrieb:> … eine Netzperiode ist eine Ewigkeit für jeden uC.
Das setzt voraus, das keine höherfrequenten Pulslasten dran hängen bzw.
der Stromsensor nur den niederfrequenten Signalanteil wandelt.
Hallo,
beim ESP32 ist da noch vieles in Arbeit. Für ADC und I2S habe ich bei
Espressif irgendwo inzwischen ein Beispiel gesehen, es sollen bis
320kSample (verteilt auf die 18 möglichen Kanäle) möglich sein.
Ist für mich im Moment aber etwas zu tief in den Innereien des ESP32-IDF
um das auf Anhieb komplett zu verstehen.
Nur als Beispiellink:
https://esp32.com/viewtopic.php?t=2346
Gruß aus Berlin
Michael
Hallo Wolfgang & Michael U.!
Danke für Euer Feedback - ich schau mir Deinen Link Michael nachher mal
an. Wenn ich es auf die Schnelle richtig gesehen haben, kann man den ADC
wohl irgendwie mit der I2S-Schnittstelle koppeln und die Ergebnisse
(Samples) dann damit auslesen...Liege ich da richtig?
In einem weiteren Link
(https://www.esp32.com/viewtopic.php?f=2&t=1075&sid=6852840cd3df775dfc0c6feb85bfa932&start=20)
habe ich aber auch schon gelesen, dass man sich darauf aber auch nicht
verlassen kann...
Was wäre, wenn mich das jetzt alles abschrecken würde?
Eine Alternative wäre es ja, die Werte mit einem stabilen ADC, z.B. auf
einem Arduino zu erfassen und dann an einen ESP32 / 8266 zu schicken, um
diese dann hier via Wifi wegzuschicken und zu visualisieren...Habt Ihr
so etwas schon einmal gemacht, bzw. meint Ihr, das wäre zielführender?
Vielen Dank für Euren Einsatz und Eure Zeit
Christian
Hallo,
Christian B. schrieb:> Was wäre, wenn mich das jetzt alles abschrecken würde?
einfache Antwort? Dert ESP32 ist eigentlich ein geniales und preiswertes
Stück Silizium. Es gibt aber noch viele Baustellen im Zusammenspiel auch
im Espressif IDF. Ich würde ihn (noch nicht?) für wirklich Wichtiges
einsetzen wollen...
Such Dir einen oder eben 3 externe ADC, hänge die an einen ESP8266 per
I2C oder SPI. Den ESP8266 bekommt man auch im WLAN stabil, obwohl ich
auch da kein Freund "eierlegender Wollmilch-Säue" als Softwarebaukasten
bin, sondern eher minimalistisch auf die konkrete Anwendung bezogen
programmiere.
Alles aus der ArduinoIDE, ich habe zwar das Espressiv-IDF hier auf dem
Rechner, aber keine Lust, da die Zeit in Details zu investieren.
Du kannst auch einen Arduino messen lassen, wenn Du da was hast und die
Daten dann zum ESP schicken. Die originale AT-Software des ESP nutze ich
slebst nicht, die ESP bekommen eigenen Software. Datenaustausch fast
immer mit einem simplen seriellen Protokoll, I2C ist auf einem ESP8266
als Slave wohl nicht zu empfehlen, SPI wäre kein Problem.
Gruß aus Berlin
Michael
>Folgende Applikation: Prinzipiell möchte ich "nur" drei Eingangskanäle>zeitgleich abtasten. An diesen drei Kanälen hängt jeweils ein>Stromsensor
Wenn Du die drei analogRead hintereinanderschreibst, hast Du einen
Zeitversatz von ca. 5us zwischen den Abtastungen.
50Hz Netzfrequenz sind 20ms. Dazwischen ist der Faktor 4000. Sollte das
nicht für Deine Genauigkeit reichen?
Hallo Miachel, hallo Cornelius,
vielen Dank für Eure Antworten!
@Cornelius: ja, prinzipiell reicht das aus. Wichtiger ist -denke ich-
dass die Zeitpunkte, zu denen ich die Werte abhole, ja auch um eine Zeit
(< 5µs) verschoben sind. Hier würde ich bei diesem Ansatz eine Methodik
benötigen, die quasi auf die Beendigung der ADC-Wandlung warte oder so
Ähnlich. Wobei auch hier ein Problem vorherrscht:
Wolfgang schrieb:> Du hast EINEN ADC und DREI Eingangskanäle. Wie willst du die wirklich> zeitgleich abtasten, wenn du nicht für jeden Kanal einen eigenen> Sample&Hold davor setzt?
Da muss man wohl auch noch eine Sample&Hold-Schaltung davor setzen. Hier
muss ich aber auch noch einmal recherchieren.
@Michael:
Du hast geschrieben:
Michael U. schrieb:> Datenaustausch fast> immer mit einem simplen seriellen Protokoll, I2C ist auf einem ESP8266> als Slave wohl nicht zu empfehlen, SPI wäre kein Problem.
Ich habe mich mal mit dem Thema SPI und Verbindung Arduino / ESP8266
auseinandergesetzt. Grundsätzlich scheint das "kein Problem" zu sein.
Was mir allerdings nicht ganz klar ist: Bei den meisten Beispiel ist der
ESP der "Master" und der Arduino der "Slave". Müsste es nicht andersrum
sein: Der Arduino, der schnell abtastet und nach gewissen Zeitabständen,
z.B. wenn eine vorgegebene Zahl an Samples erreicht ist, diese zum Slave
schickt, wo sie dann weggeschickt werden...? Hast Du so etwas schon
einmal umgesetzt?
Euch beiden vielen Dank!
Grüße
Christian
Christian B. schrieb:> Ich habe mich mal mit dem Thema SPI und Verbindung Arduino / ESP8266> auseinandergesetzt. Grundsätzlich scheint das "kein Problem" zu sein.> Was mir allerdings nicht ganz klar ist: Bei den meisten Beispiel ist der> ESP der "Master" und der Arduino der "Slave". Müsste es nicht andersrum> sein: Der Arduino, der schnell abtastet und nach gewissen Zeitabständen,> z.B. wenn eine vorgegebene Zahl an Samples erreicht ist, diese zum Slave> schickt, wo sie dann weggeschickt werden...? Hast Du so etwas schon> einmal umgesetzt?
Als Ansatz: Seriell - der Arduino schickt die Daten einfach mit
Serial.write() o.ä. raus, wenn er welche hat. Der ESP fragt in der
loop() mit Serial.available() ab, ob Daten da sind. Wenn ja, dann
entweder mit Serial.readBytes(buffer, length) die erwartete Anzahl Bytes
einlesen oder mit Serial.readBytesUntil() bis zu einem festen
Endezeichen. Das hängt davon ab, in welchem Format Du die Daten
rüberschickst.
Deine 3 Werte sollten ja in jedem Fall in die Buffer von Serial passen,
Du kannst also durchaus auch 250kBaud als Baudrate setzen, der AVR kommt
damit klar und die Übertragung ist entsprechend schnell beendet.
Der Mega328 schafft es zwar nicht, das auszureizen, der UART kann es
aber und es gibt keine zusätzlichen Wartezeiten bis der UART das Byte
rausgeschoben hat.
Wenn Du einen 5V Arduino nimmst, denke an die Pegel. TX vom ESP erkennt
der AVR eigentlich immer sicher obwohl es nicht direkt in den
Spezifikationen der Pegel ist. RX vom ESP will 3,3V-Pegel. Meine gern
genutzte Lösung: 1k PullUp am ESP gegen die 3,3V und eine Schottkydioen
mit Anode am ESP und Kathode am TX des AVR. Diese Lösung geht bei mir
auch mit 8MHz und einer SD-Karte für SCK und CS stabil.
Bei SPI eben den ESP als Slave. Der Arduino schickt die Daten und der
ESP liest sie ein. Beispiele dazu gibt es im ESP-Paket, seriell
erfordert weniger Verbindungsaufwand.
Gruß aus Berlin
Michael
Christian B. schrieb:> Da muss man wohl auch noch eine Sample&Hold-Schaltung davor setzen. Hier> muss ich aber auch noch einmal recherchieren.
wenn es dir wirklich auf exakt gleichzeitiges Abtasten ankommt, wäre ein
externer Mehrkanal-ADC mit gleichzeitiger Abtastung eine Option.
AD7606-4 käme mir spontan in den Sinn, aber sicher gibt es noch andere,
die von Preis, Kanalzahl, Auflösung... noch besser passen.
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7606_7606-6_7606-4.pdf
Hallo zusammen,
nachdem ich mich "schlau" gemacht habe und noch etwas recherchiert habe,
habe ich noch eine Rückfrage, um nicht in die falsche Richtung zu
laufen. Ich möchte nun folgendes umsetzen: Über einen Arduino möchte ich
die drei Ströme der drei Phasen erfassen und dann über -wie Du es
vorgeschlagen hast Michael:
Michael U. schrieb:> Als Ansatz: Seriell - der Arduino schickt die Daten einfach mit> Serial.write() o.ä. raus, wenn er welche hat. Der ESP fragt in der> loop() mit Serial.available() ab, ob Daten da sind. Wenn ja, dann> entweder mit Serial.readBytes(buffer, length) die erwartete Anzahl Bytes> einlesen oder mit Serial.readBytesUntil() bis zu einem festen> Endezeichen. Das hängt davon ab, in welchem Format Du die Daten> rüberschickst.
an den ESP schicken. Die anderen Ansätze (mit externen ADC) habe ich mir
auch angeschaut, da ich aber fachfremd bin und mich in der
"Arduino-Welt" etwas sicherer fühle, würde ich das so (mit einem
Arduino) machen - auch aufgrund der vielen Dokumentation.
Jetzt sind mir aber noch einmal drei konkrete Fragen gekommen:
1. Sehe ich das richtig: Der Arduino Nano (den ich bis jetzt im Einsatz
hatte - hatte ich bisher nicht geschrieben, sorry!) ist dafür gar nicht
geeignet, da keine weitere serielle Schnittstelle vorhanden ist, oder?
2. Da das vermutlich richtig ist: Wäre ein Mega eine Alternative
umschwenken, kann dieser vielleicht sogar Achim S. schrieb im Beitrag
#5647021:
> Mehrkanal-ADC mit gleichzeitiger Abtastung
leisten?
3. Gäbe es noch eventuell eine günstigere Alternative aus dem
"Arduino-Universum"?
Es wäre super, wenn Ihr mir noch einmal einen Tipp / Hinweis hättet,
dann werde ich die nächsten Schritte einleiten.
Euch allen vielen Dank! Ich weiß das sehr zu schätzen! Zeit ist ein
knappes Gut!
Viele Grüße
Christian
>Gäbe es noch eventuell eine günstigere Alternative aus dem>"Arduino-Universum"?
Der ESP8266 alleine ist das günstigste Planet im Arduino-Universum hat
aber leider nur einen Mond äh ADC:
https://github.com/esp8266/Arduino
Du könntest zum Superplanet ESP32 im Arduino-Universum wechseln, der hat
dann mehrere ADC-Kanäle:
https://github.com/espressif/arduino-esp32
Und vergiss den Gedanken, die Ströme auf die Mikrosekunde genau messen
zu wollen. Ohne Deine geforderte Messgenauigkeit zu kennen würde ich
sagen: Deine Messung wird auch so genau genug.
Hallo,
@Cornelius (Gast): passiert mir manchmal zwar auch, aber vielleicht
hättest Du doch den Thread ab Anfang lesen sollen?
Gruß aus Berlin
Michael
Christian B. schrieb:> 1. Sehe ich das richtig: Der Arduino Nano (den ich bis jetzt im Einsatz> hatte - hatte ich bisher nicht geschrieben, sorry!) ist dafür gar nicht> geeignet, da keine weitere serielle Schnittstelle vorhanden ist, oder?
jaein... Schätze ab oder berechne, wieviele Daten Du jedesmal übertragen
mußt und wie oft pro Sekunde das passieren soll. Die SoftSerial als 2.
Schnittstelle ist kein Problem, wenn Du mit maximal 19200baud zum ESP
auskommst.
Kleine Alternative zum Nano wäre auch der Arduino Micro. Da der 32U4
selbst USB zur Verfügung stellt und darüber die Verbindung zum PC und
zum Programmieren erfolgt, bleibt sie Hardware-Serielle frei verfügbar.
Gruß aus Berlin
Michael
Guten Morgen an alle!
Ihr seid wirklich klasse! Ich schaue mir die von Euch gegebenen Hinweise
/ Vorschläge zu Alternativen und Boards an. Ich werde Euch berichten,
wie es weitergeht!
Vielen, vielen Dank Euch und -wenn es so weit ist- schon einmal ein
erholsames Wochenende!
Grüße
Christian
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