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

2.2.3.1 電圧測定のアナログ・フロント・エンド

商用電源からの公称電圧は 100V～240V なので、ADC で検出するには電圧をスケールダウンする必要があります。この電圧スケーリングに使用されるアナログ・フロント・エンドを、図 2-3 に示します。J1 は位相 A に電圧を印加する場所であり、位相 B と位相 C にも同様の回路を使用します。

GUID-20230605-SS0I-DNQL-HGJD-4ZNHTXVC88LZ-low.svg図 2-3 電圧入力用のアナログ・フロント・エンド

電圧のアナログ・フロント・エンドには、スパイク保護用のバリスタ (R6)、電磁干渉フィルタ・ビーズ用のフットプリント (抵抗フットプリント R1 および R9)、分圧器ネットワーク (R2、R3、R4、R7)、RC ローパス・フィルタ (R5、R8、C1、C3、C2) があります。

電流が小さい場合、電圧から電流へのクロストークは、電力オフセットのキャリブレーションを行わなければ、電圧精度よりも有効エネルギーの精度に、はるかに大きな影響を及ぼします。このような低電流での精度を最大化するため、この設計では ADC 範囲全体のごく一部だけを電圧チャネルに使用しています。ADS131M08 デバイスの ADC は高精度なので、この設計では電圧チャネルに使用する ADC 範囲を狭くしても、電圧を測定するのに十分な精度を実現できます。特定の商用電源電圧と、選択した分圧抵抗の値について、電圧 ADC チャネルに供給される差動電圧の範囲を計算する方法を、式 1 に示します。

式 1. VADC_Swing、Voltage=±VRMS×2R7R2+R3+ R4+ R7

この式と、図 2-3 で選択した抵抗の値に基づいて、(ラインと中間の間で測定される) 商用電源電圧が 120V なら、電圧 ADC への入力信号の電圧スイングは ±128mV (91mVRMS) です。(ラインと中間の間で測定される) 商用電源電圧が 230V なら、フロントエンド回路に 230V を入力すると、±245.33mV (173.48mVRMS) の電圧スイングを発生します。±128mV および ±245.33mV の電圧範囲はどちらも十分に ±1.2V の入力電圧範囲内で、電圧チャネルに使用される、選択された PGA ゲイン値 1 について、ADS131M08 デバイスにより検出可能です。