JAJU896A June   2023  – March 2025 ADS131M08 , MSPM0G1507

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 最終製品
    2. 1.2 電気メーター
    3. 1.3 電力品質メータ、電力品質アナライザ
    4. 1.4 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 TPS3840 を使用する外部電源電圧スーパーバイザ (SVS)
      2. 2.2.2 TMAG5273 リニア 3D ホール効果センサによる磁気改ざん検出
      3. 2.2.3 アナログ入力
        1. 2.2.3.1 電圧測定のアナログ フロント エンド
        2. 2.2.3.2 電流測定のアナログ フロント エンド
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  ADS131M08
      2. 2.3.2  MSPM0G3507
      3. 2.3.3  セグメント LCD ディスプレイ駆動用の MSP430FR4131
      4. 2.3.4  TPS3840
      5. 2.3.5  THVD1400
      6. 2.3.6  ΣISO6731
      7. 2.3.7  ISO6720
      8. 2.3.8  TRS3232E
      9. 2.3.9  TPS709
      10. 2.3.10 TMAG5273
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1  計測テスト用のソフトウェアを実装する方法
    2. 3.2  クロック供給システム
    3. 3.3  GUI 通信用の UART のセットアップ
    4. 3.4  リアルタイム・クロック (RTC)
    5. 3.5  MSP430FR4131 の LCD コントローラ
    6. 3.6  ダイレクト・メモリ・アクセス (DMA)
    7. 3.7  ADC 設定
    8. 3.8  フォアグラウンド・プロセス
      1. 3.8.1 数式
    9. 3.9  バックグラウンド プロセス
    10. 3.10 ソフトウェア関数 per_sample_dsp()
      1. 3.10.1 電圧と電流の信号
      2. 3.10.2 周波数測定とサイクル・トラッキング
    11. 3.11 LED パルスの生成
    12. 3.12 位相補償
  10. 4ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 4.1 必要なハードウェアとソフトウェア
      1. 4.1.1 ハードウェア
      2. 4.1.2 注意および警告
    2. 4.2 テスト構成
      1. 4.2.1  TIDA-010243 を計量テスト機器に接続する
      2. 4.2.2  電源オプションとジャンパ設定
      3. 4.2.3  電気メータの計測精度のテスト
      4. 4.2.4  計測読み取り値の表示とキャリブレーション
        1. 4.2.4.1 LCD から結果を表示する
        2. 4.2.4.2 PC からのキャリブレーションと結果の表示
      5. 4.2.5  MSPM0+ MCU のキャリブレーションとフラッシュの設定
      6. 4.2.6  ゲインのキャリブレーション
      7. 4.2.7  電圧および電流ゲインのキャリブレーション
      8. 4.2.8  有効電力ゲインのキャリブレーション
      9. 4.2.9  オフセット キャリブレーション
      10. 4.2.10 位相キャリブレーション
      11. 4.2.11 ソフトウェア コードの例
    3. 4.3 テスト結果
      1. 4.3.1 SVS 機能テスト
      2. 4.3.2 電気メータの計測精度の結果
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 設計ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
      4. 5.1.4 レイアウトのプリント
      5. 5.1.5 ガーバー・ファイル
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標
  12. 6著者について
  13. 7改訂履歴

4.2.3 電気メータの計測精度のテスト

電気メータの構成で計測精度をテストするには、ソース ジェネレータを使用して、「テスト構成」に記載されている適切な場所でシステムに電圧と電流を供給します。

累積有効エネルギーと累積無効エネルギーのテストでは、各位相のエネルギー読み取り値の合計について精度がテストされます。累積有効エネルギーの誤差テストと累積無効エネルギーの誤差テストでは、電流が 100mA から 100A に変化します。累積有効エネルギーの場合、リファレンス デザインに供給される電圧波形と電流波形の間に 0° (PF = 1)、PF = 0.5i (誘導性)、PF = 0.8c (容量性) の位相シフトを適用します。有効エネルギー出力パルスからの誤差に基づき、3 つの PF 値について、有効エネルギーの % 誤差と電流との関係を示すプロットが作成されます。

累積無効エネルギーの誤差テストでも同様のプロセスが行われますが、90° (sin ϕ = 1i)、sin ϕ = 0.5i (誘導性)、sin ϕ = 0.8c (容量性) が使用され、累積無効エネルギーの誤差がプロットされます。

電圧と電流がシステムに印加されると、システムは累積有効エネルギー パルスと累積無効エネルギー パルスを、6400 パルス/kWh のレートで出力します。このパルス出力はリファレンス メーターに供給されます (このリファレンス デザインのテスト機器では、このパルス出力はソース ジェネレータと同じ機器に内蔵されています)。システムに供給される実際のエネルギーと、システムの有効エネルギーと無効エネルギーの出力パルスによって決定される測定エネルギーに基づいて、エネルギーの % 誤差を決定します。

これに対して、個別の位相エネルギーの読み取り値 (位相 A、位相 B、位相 C) のテストでは、各位相の有効エネルギーがテストされます。ある相の個別のエネルギー精度をテストするとき、他の相をディセーブルするために、他の相に供給される入力電流は 0A になります。これによって、累積有効エネルギーの読み取り値は、個別の相電圧と等しくなり（最良の場合）、累積エネルギー パルス出力を使用して個別の相の精度をテストできます。

RMS 精度をテストするには、エネルギー精度テストに使用されるパルス出力は、RMS 電圧および電流には使用できないため、GUI から RMS 読み取り値を使用します。電圧テストでは、各位相に 10A の電流が印加され、電圧は各位相について同時に 9V～270V の範囲で変動します。基板上に 275V のバリスタが搭載されているため、電圧は 270V を超えることはありませんでした。275V を超える電圧をテストする場合、このバリスタを取り外すことも可能です。

各電圧を印加した後で、測定値が安定した後で、GUI から得られた RMS 電圧読み取り値が各位相について記録されます。測定された RMS 電圧読み取り値を GUI から取得すると、リファレンス メータから実際の RMS 電圧読み取り値が得られます。これが必要なのは、ソース ジェネレータは、特に電圧が小さい場合、電圧に対して要求される値を生成しない可能性があるためです。リファレンス メータで測定された RMS 電圧と、GUI の RMS 電圧の値から、RMS 電圧の % 誤差が計算されます。同様のプロセスを使用して、各相に 120V を使用し、電流を 50mA～100A の範囲で変化させることで、RMS 電流の % 誤差が計算されます。

これらのテストはすべて、ADS131M08 の 8kSPS のサンプル レート設定を使用して行われました。

A 相と B 相での VRMS 精度テストでは、電流を 10A に固定した状態で、電圧を 9V ～ 270V の範囲で変化させました。A 相と B 相での IRMS 精度テストでは、電圧を 120V に固定した状態で、電流を 0.025A ～ 100A の範囲で変化させました。

有効電力および無効電力に関する以下の 2 つのプロットは、クラス 0.2S と 0.5S の精度に対する IEC 62053-22 の制限に準拠しています。ここでは、Inominal = 15A と想定しているので、Inominal の 5% ポイントは 750mA となります。

各測定の平均誤差は、5 つのテスト シリーズから計算され、各電流値に対して順に取得されます。この 5 つの測定値からの最大偏差を計算して (以下のプロットには示されていません)、この計測サブシステムの安定性が許容される最大誤差の 10% を下回っていることを確認します。

以下のテスト結果では、ゲイン、位相、オフセットのキャリブレーションがメーターに適用されています。

テスト データは次の較正値データと共に記録されます：• V_in =120V • I_in = 10A • 位相は 60° で較正済み • 位相 = 3 • ACT および REACT 用のエネルギーパルス = 6400 • 室温