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

4.2.2 電源オプションとジャンパ設定

この設計の MSPM0+ MCU と ADS131M08 の部分は、単一の電圧レール (DVCC) から電力を供給されます。この電力の供給には、DVCC ヘッダー J13.P1 と、J13.P13 または J13.P14 (GND) に 3.3V の外部電源を接続します。

各種のジャンパ・ヘッダーとジャンパ設定が存在するため、基板を柔軟に設計できます。これらのヘッダーの一部は、基板が正しく機能するようにジャンパを適切に配置する必要があります。基板の各ジャンパの機能を、表 4-1 に示します。

注: 「主な機能」の列に (警告) というテキストがあるヘッダーは絶縁されていないため、商用電源で動作させるときは測定機器を使用しないでください。この設計の基板の外部にあるアイソレータを使用してヘッダーに接続する、機器がバッテリで動作し、商用電源に接続していない、または AC 商用電源が絶縁されている場合を除いて、この注意が適用されます。
表 4-1 ヘッダー名とジャンパ設定
ヘッダーまたはヘッダーのオプション名タイプ主な機能有効な使用事例備考
J1、J2、J3

2 ピンの端子ブロック

位相 A、B、C の電圧
(警告)		ライン A、B、C の電圧入力これらの端子ブロックは、それぞれ 1 つの端子を中間電圧に接続し、2 番目の端子はそれぞれ位相 A、B、C に接続されます。
J4、

J5、J6

3 ピンの端子ブロックライン A、B、C の CT (電流トランス) を接続
(警告)		ライン A、B、C の CT センサ後の電流入力この端子ブロックは 3 位置ですが、左端と右端の位置のみが使用されます。GND に接続されている中心の位置は、CT に接続されません。テストを実行する前に、この端子ブロックが CT の両方の出力リードと安全に接続されていることを確認してください。
J72 ピン・ヘッダー有効エネルギー・パルス
(警告)		ここで、累積有効エネルギー・パルスを調べます。このヘッダーには GND と ACT の 2 つのピンがあり、有効エネルギー・パルスはここで実際に出力されます。このヘッダーは AC 商用電源から絶縁されていないため、測定機器をここに接続しないでください。代わりに、絶縁されている J14 の「ISO_ACT」ピンを参照してください。有効電力パルスのテストが求められる場合は、絶縁されている J14 の「ISO_ACT」ピンを使用してください。
J84 ピン・ヘッダー無効エネルギー・パルス
(警告)		ここで、累積無効エネルギー・パルスを調べます。このヘッダーには GND と REACT の 2 つのピンがあり、無効エネルギー・パルスはここで実際に出力されます。このヘッダーは AC 商用電源から絶縁されていないため、測定機器をここに接続しないでください。無効電力パルスのテストが求められる場合は、絶縁されている J14 の「ISO_REACT」ピンを使用してください。
J910 ピン、2 行のコネクタ中間接続
(警告)		XDS110 デバッグ・プローブ をこのコネクタに接続して、MSPM0G3507 MCU に電力を供給します。XDS110 デバッグ・プローブ は、MSPM0G3507 デバイスのプログラムに使用されます。MSPM0 MCU をプログラムするには、外部から電力を供給する必要があることに注意してください。このヘッダーと XDS110 は絶縁されていないため、商用電源で動作し、その商用電源が絶縁されていないときは、このヘッダーに接続しないでください。
J106 ピン・ヘッダーFTDI UART から USB ヘッダーへ
(警告)		商用電源を接続せずにデバッグを行う場合は、FTDI ケーブルと UART リンクを使用します。PC の USB ポート経由で UART リンクを提供します。このヘッダーは絶縁されていないため、商用電源で動作し、その商用電源が絶縁されていないときは、このヘッダーに接続しないでください。

J11

8 ピン・ヘッダーADS131M08 MSPM0G3507 通信ヘッダー
(警告)		ここで、ADS131M08 デバイスの 4 線式 SPI 信号、RST 信号、CLKIN 信号、DRDY 信号への接続を調べます。RST ピンは ADS131M08 をリセットします。ADS131M08 を初期化するとき、MSPM0G3507 はこのピンを駆動して ADS131M08 をリセットします。ADS131M08 デバイスの DRDY ピンは、新しい電流サンプルが利用可能であることを MSPM0+ MCU に通知するため使用されます。CLKIN ピンは、MSPM0+ MCU の CLK_OUT クロック出力から ADS131M08 デバイスに供給されます。ADS131M08 デバイスは、クロックを分周して使用する変調器クロックを生成します。(警告) このヘッダーは AC 商用電源から絶縁されていないため、リファレンス・デザインの外部にあるアイソレータを使用できる場合を除き、商用電源で動作するときは測定機器を接続しないでください。このヘッダーのピン・マッピングは次のとおりです。
● ピン 1：ADS131M08 CLKIN ピン
● ピン 2：SPI DIN、ADS131M08 DOUT / ピン POCI
● ピン 3：SPI DOUT、ADS131M08 DIN ピン / PICO ● ピン 4：SPI CLK (ADS131M08 SCLK ピン)
● ピン 5：ADS131M08 DRDY ピン
● ピン 6：ADS131M08 CS ピン
● ピン 7：ADS131M08 SYNC / RESET ピン　 ピン 8：NC

J12

4 ピンの端子ブロック絶縁型 RS-485 接続RS-485 を使用して GUI を表示するには、ここで USB を RS-485 アダプタに接続します。このヘッダーのピン 3 に 5V を外部から供給する必要があります。ピン 4 は RS-485 のグランド、ピン 2 は B バスの I/O ライン、ピン 1 は A バスの I/O ラインです。

J13

14 ピン、2 行のヘッダーアプリケーション・コネクタ
(警告)		ここで、各種の非絶縁型信号を調べます。別の UART リンク、および ACT ラインと REACT ラインへのアクセスに使用します。このヘッダーは絶縁されていないため、商用電源で動作し、その商用電源が絶縁されていないときは、このヘッダーに接続しないでください。
J144 ピン・ヘッダー絶縁型パルス・ヘッダーここで、絶縁型の累積有効エネルギー・パルスと、絶縁型の累積 3 相無効エネルギー・パルスを調べます。このヘッダーには、GND_ISO、REACT_ISO、ACT_ISO、DVDD_ISO の 4 つのピンがあります。GND_ISO は、エネルギー・パルスの絶縁グランドです。DVDD_ISO は、絶縁された有効および無効エネルギー・パルス用の VDD 接続です。ACT_ISO は、絶縁された有効エネルギー・パルスが出力される場所です。REACT_ISO は、絶縁された無効エネルギー・パルスが出力される場所です。
このヘッダーは AC 商用電源から絶縁されており、アイソレータが既に存在するため、スコープや他の測定機器と安全に接続できます。ただし、このヘッダーで有効と無効の両方のエネルギー・パルスを生成するには、GND_ISO と DVDD_ISO の間に 3.3V または 5V を印加する必要があります。生成されたパルスは、GND_ISO と DVDD_ISO の間に印加された電圧と等しい論理 High 電圧を持ちます。

J15

3 ピンの端子ブロック中間接続
(警告)		中間ラインの CT 後の電流入力 (中間電流監視が必要な場合)。この端子ブロックは 3 位置ですが、左端と右端の位置のみが使用されます。GND に接続されている中心の位置は、CT に接続されません。テストを実行する前に、この端子ブロックが CT の両方の出力リードと安全に接続されていることを確認してください。

J17

6 ピン・ヘッダー

MSPM0G3507 からの GPIO ライン

6 つの未使用 GPIO へのアクセス6 つの GPIO に接続し、実験とデバッグを行います

S2

12 ピンのデュアル・スイッチRS-232 または RS-485 シリアル・インターフェイスの選択スイッチS2 を左または右の位置に設定し、シリアル・インターフェイス RS-232 と RS-485 のどちらを使用するかを選択します。どちらのインターフェイスも、U5 (ISO6731) によって絶縁されています。PCB シルクスクリーンのマーキングは、RS-232 と RS-485 の位置を示しています。
JP13 ピンのジャンパ・ヘッダーRESET の選択アクティブになっている RESET ラインに応じて、1-2、または 2-3 の位置にジャンパを取り付けます。TVS3840 とプッシュ・ボタン S1 は位置 1-2 で使用され、それ以外の場合は 2-3 に設定し、J9 (ARM デバッグ・コネクタ) からの nRST_debug ラインがアクティブになります。基板のデバッグやコード開発に便利です
JP23 ピンのジャンパ・ヘッダーMSPM0G3507 の BSL_invoke ラインのプルアップまたはプルダウンBSL_INVOKE が VDD_3V3 と GND のどちらかに応じて、1-2 または 2-3 の位置にジャンパを取り付けます。最初のシリコン・リビジョンでは使用されていましたが、不要になりました。