JAJU896 June   2023 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
    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  ISO6731
      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 のセットアップ
    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

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。この設計では、ラインと中間の間の公称電圧 230V、10A のキャリブレーション電流、および 50Hz の公称周波数が 3 相それぞれに使用されます。

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。3 相構成では、セクション 4.2.5 で説明しているように、エネルギー・ゲインのキャリブレーションと位相の補償を行った後で、累積有効エネルギーの誤差テスト、累積無効エネルギーの誤差テスト、個別位相の有効エネルギーのテスト、周波数変動のテストが実行されます。エネルギーの誤差テストに加えて、2 電圧の構成についても、RMS 電圧の % 誤差と RMS 電流の % 誤差が測定されます。単一電圧の構成では、累積有効エネルギーの誤差テストと電圧変動のテストも行なわれます。

累積有効エネルギーの誤差テスト、累積無効エネルギーの誤差テスト、個別位相の有効エネルギーのテストでは、電流が 50mA~100A の範囲で変化します。累積有効エネルギーと個別位相の誤差テストでは、リファレンス・デザインに供給される電圧と電流の波形の間に、0°、60°、-60°の位相シフトが適用されます。有効エネルギー出力パルスからの誤差に基づき、0°、60°、-60°の位相シフトについて、有効エネルギーの % 誤差と電流との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、位相シフトとして 30°、60°、-30°、-60°が使用され、累積有効エネルギーの誤差ではなく累積無効エネルギーの誤差がプロットされます。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。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。位相の個別のエネルギー精度をテストするとき、他の位相をディセーブルするため、その位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 (理想的には) 個別の位相電圧と等しくなり、累積エネルギー・パルス出力を使用して個別の位相の精度をテストできます。

電流の変化による有効エネルギーのテストに加えて、RMS 電圧を 240V~15V の範囲で変化させ、有効エネルギーの % 誤差を測定することによる有効エネルギーのテストも行われます。それ以外のエネルギー・テストして、周波数変動テストも行われます。このテストでは、周波数が公称周波数 60Hz から ±2Hz の範囲で変化します。このテストは、0°、60°、-60°の位相シフトと、0.5A および 10A で行われます。これらの条件で発生する、有効エネルギーの誤差が記録されます。

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 のバリスタがあるので、電圧は 270V を超えません。275V を超える電圧をテストする場合、このバリスタを取り除いてもかまいません。各電圧を印加してから、測定値が安定した後で、各位相について RMS 電圧読み取り値が GUI から記録されます。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。