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
2.3.1.1.2 電流測定のアナログ フロント エンド

シャント電流入力のアナログ フロント エンド に、電流入力に使用されるアナログ フロント エンドを示します。この図では、外部 SHUNT センサ (図には示されていません) からの正と負のリードが、ヘッダー J14 のピン 1 とピン 2 に接続されています。

TIDA-010940 シャント電流入力のアナログ フロント エンド図 2-5 シャント電流入力のアナログ フロント エンド

電流のアナログ フロント エンドは、電磁干渉フィルタ ビーズのフットプリント (R74 と R81) と、アンチエイリアス フィルタとして機能する RC ローパス フィルタ (C30、C34、R34、R35、C38) で構成されます。

式 2 に、特定の最大電流、シャント抵抗値において、電流 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示します。

式 2. TIDA-010940

電気メーターのシャント センサ値は、精度とシャント消費電力のトレードオフに基づいて選択します。シャント値を小さくすると、シャントで消費される電力は小さくなりますが、シャントからの出力電圧が低くなり、シャント出力を昇圧するために高い PGA ゲインを使用しても、低電流での精度が低下します。

VADC, Current,Shunt 範囲に基づいて、表 2-1 のフルスケール範囲の表を参照して適切な PGA ゲインを選択し、ADC, Current,Shunt が収まる 2 つのゲイン値の範囲を見つけます。これら 2 つのゲイン値の低い方を PGA ゲイン設定として選択します。これにより、大電流時に飽和することなく、使用される ADC 範囲が最大化されます。たとえば、最大 RMS 電流 100A と 200μΩ のシャントを使用するとします。これらの値に基づき、VADC,shunt RMS は ±28.3mV の範囲で変化し、この電圧範囲はゲイン 32 での最大電圧 ±37.5mV と PGA ゲイン 64 での ±18.75mV の間にあるため、シャント チャネルの PGA ゲイン設定は 32 (低い方のゲイン値) に設定されます。

表 2-1 ADS131M03 のフルスケール レンジ
ゲイン設定FSR
1±1.2 V
2±600 mV
4±300 mV
8±150 mV
16±75 mV
32±37.5 mV
64±18.75 mV
128±9.375 mV