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

3.8 フォアグラウンド・プロセス

フォアグラウンド・プロセスには、デバイスを RESET した直後に MSPM0+ MCU のハードウェアとソフトウェア、および ADS131M08 のレジスタの初期設定が含まれます。このプロセスのフローチャートを、図 3-2 に示します。

GUID-20230518-SS0I-CP27-9DWL-BJHDLHT1CVPW-low.svg図 3-2 フォアグラウンド・プロセス

初期化ルーチンには、MSPM0G3507 のセットアップが含まれています。

  • 汎用入出力 (GPIO) ポートのピン
  • クロック・システム (MCLK または CPU クロック、RTC クロック、SPI クロック、I2C クロック、CLK_OUT ピン)
  • UART 機能用の 4 つの UART ポート
  • SPI の受信と送信用にそれぞれ 1 つ、合計 2 つの DMA チャネル
  • ADS131M08 のレジスタ
  • 計測変数

ハードウェアのセットアップ後、GUI から受信したフレームがすべて処理されます。PC の GUI との通信用に RS-485 を選択した場合、THVD1400 デバイスは、PC の GUI からパケットを受信して、応答を GUI に返信できるよう、適切な時点で RE および DE ピンを駆動し、レシーバとドライバをイネーブルする必要があります。MSPM0+ MCU から PC GUI にパケットが送信された後で、フォアグラウンド・プロセスはパケットが MSPM0+ MCU から完全に送出された後、かつ GUI が次のパケットを送出する前に、RE および DE ピンをアサートします。

その後で、フォアグラウンド・プロセスは、バックグラウンド・プロセスからフォアグラウンド・プロセスに、電圧と電流のマッピングについて新しい計量パラメータを計算するようにという通知があったかどうかをチェックします。この通知は、処理可能なデータのフレームがあるときに「PHASE_STATUS_NEW_LOG」ステータス・フラグがアサートされることで行われます。データ・フレームは、バックグラウンド・プロセスで約 1 秒間累積された、処理済みのドット積で構成されます。これは、受信する電圧信号と同期して 50 または 60 サイクルのデータを累積することに相当します。さらにサンプル・カウンタは、このフレーム期間にわたって累積されるサンプルの数を追跡します。この数は、ソフトウェアが受信する商用電源周波数と同期することで変化する可能性があります。

処理されるドット製品には、VRMS、IRMS、有効電力、無効電力が含まれます。これらのドット積は、現実の単位で対応する計測値を計算するため、フォアグラウンド・プロセスで使用されます。処理済みの電圧ドット積、電流ドット積、有効エネルギーのドット積、無効エネルギーのドット積は別の 64 ビット・レジスタに累積され、以後の処理で RMS と平均値が得られます。フォアグラウンド・プロセスの有効電力と無効電力の計算値を使用して、皮相電力が計算されます。周波数 (Hz 単位) と力率も、セクション 3.8.1 の式を使用してバックグラウンド・プロセスで計算されたパラメータを使用して計算されます。

3 相構成では、3 つの電圧から電流へのマッピングが存在し、それぞれの電圧から電流へのマッピングには、異なる電圧および電流チャネルがあります。特に、ライン A のラインから中性線への電圧の測定と、ライン A の電流の測定は、1 つのマッピングについて互いに関連付けられ、ライン B のラインから中性線への電圧の測定と、ライン B の電流の測定も、別のマッピングについて互いに関連付けられます。ライン C についても同様です。簡略化のため、このドキュメントの以後の部分、およびPC の GUI では、それぞれの電圧から電流へのマッピングが位相と呼ばれています。

フォアグラウンド・プロセスでも LCD が更新されます。LCD の表示項目は 2 秒ごとに変更されます。LCD に表示される各項目の詳細については、セクション 4.2.4.1 を参照してください。