JAJU951 October   2024

 

  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
      1. 1.1.1 電気メーター
    2. 1.2 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 主な使用製品
      1. 2.2.1 ADS131M03
      2. 2.2.2 MSPM0L2228
      3. 2.2.3 THVD1400
      4. 2.2.4 ΣISO6731
      5. 2.2.5 DRV5032
    3. 2.3 設計上の考慮事項
      1. 2.3.1 ハードウェア実装の設計
        1. 2.3.1.1 アナログ入力
          1. 2.3.1.1.1 電圧測定のアナログ フロント エンド
          2. 2.3.1.1.2 電流測定のアナログ フロント エンド
      2. 2.3.2 エネルギー計測ソフトウェア
        1. 2.3.2.1 ソフトウェア アーキテクチャ
        2. 2.3.2.2 構成
          1. 2.3.2.2.1 クロック供給方式
          2. 2.3.2.2.2 SPI
          3. 2.3.2.2.3 GUI 通信用の UART のセットアップ
          4. 2.3.2.2.4 リアルタイム クロック
          5. 2.3.2.2.5 LCD コントローラ
          6. 2.3.2.2.6 ダイレクト メモリ アクセス
    4. 2.4 ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
      1. 2.4.1 必要なハードウェアとソフトウェア
        1. 2.4.1.1 注意および警告
        2. 2.4.1.2 ハードウェア
          1. 2.4.1.2.1 テスト構成への接続
          2. 2.4.1.2.2 電源オプションとジャンパ設定
        3. 2.4.1.3 較正
      2. 2.4.2 テストと結果
        1. 2.4.2.1 テスト構成
          1. 2.4.2.1.1 計測読み取り値の表示とキャリブレーション
            1. 2.4.2.1.1.1 LCD から結果を表示する
            2. 2.4.2.1.1.2 PC の GUI から結果を表示する
        2. 2.4.2.2 電気メータの計測精度のテスト
        3. 2.4.2.3 電気メータの計測精度の結果
  9. 3デザイン ファイル
    1. 3.1 回路図
    2. 3.2 部品表 (BOM)
    3. 3.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
      1. 3.3.1 レイアウト プリント
    4. 3.4 Altium プロジェクト
    5. 3.5 ガーバー ファイル
    6. 3.6 アセンブリの図面
  10. 4関連資料
    1. 4.1 商標
  11. 5著者について

2.1 ブロック図

図 2-1 に、この単相電気メーター アプリケーションの概略ブロック図を示します。

TIDA-010940 TIDA-010940 のブロック図図 2-1 TIDA-010940 のブロック図

シャント電流センサの抵抗は、エネルギー測定に必要な最大電流値と、シャントの消費電力を最小化する必要性に基づいて選択されています。

電圧チャネル用の分圧抵抗の選択により、商用電源電圧が ADS131M03 デバイスの通常の入力範囲に準拠するように分圧されます。ADS131M03 ADC はダイナミック レンジが広く、電圧の測定にそれほど広いダイナミック レンジは必要ないため、電圧チャネル ADC の入力で見られる最大電圧がフルスケール電圧のごく一部になるよう、電圧フロントエンド回路が意図的に選択されています。入力電圧範囲を狭くすることで、電圧から電流へのクロストークを低減していますが、このクロストークは電圧 ADC の精度よりも計測精度に影響を及ぼすため、電圧精度が犠牲になります。図 2-1 では、商用電源電圧を ADC で検出可能な電圧に変換するために単純な分圧器を使用しており、ライン電流は電流センサを使用して検出されますが、中性電流は監視されません。

このデザインでは、2 つの ADC チャネルのみを使用するため、ピン互換の ADS131M02 を使用すると、システム設計コストをさらに削減できます。ADS131M03 デバイスは、次の方法で MCU と通信します。

  1. ADS131M03 デバイスが使用する CLKIN クロックは、MSPM0+ MCU の M0_CLKOUT クロック信号出力から供給されます。
  2. ADS131M03 デバイスは、CLKIN ピンに供給されるクロックを 2 分周し、この分周されたクロックをデルタ シグマ変調クロックとして使用します。
  3. 新しい ADC サンプルの準備ができると、ADS131M03 デバイスの DRDY ピンがアサートされます。
  4. 新しいサンプルの通知を受信した後、MSPM0+ MCU は SPI インターフェイスの 1 つと DMA コントローラを使用して、ADS131M03 デバイスから電圧と電流のサンプルを読み取ります。

図 2-1 で他に重要な信号は、高精度の測定とキャリブレーションに使用される、有効および無効エネルギー パルス (ACT および REACT) です。このデザインは、基板上の ISO6731 および THVD1400 デバイスを使用した絶縁型 RS-485 インターフェイスをサポートしています。