Решения для счетчиков энергии Microchip
Повсеместное распространение электронных счетчиков энергии в течение последних нескольких лет связывают, прежде всего, с развитием микроконтроллерных технологий и, как следствие, появлением новых семейств высокопроизводительных контроллеров с расширенной периферией и сверхнизкой ценой.
Современные микроконтроллеры позволяют строить цифровые решения в области измерения электроэнергии. Они сравнимы с традиционными электромеханическими счетчиками по цене, но отличаются от них повышенной точностью, соответствием международной спецификации IEC 1036 класса 1 и возможностью реализации дополнительных функций. К последним относятся измерение действующих значений напряжения и тока, вывод информации на дисплей, сохранение измерений в энергонезависимой памяти данных и т.д.
Компания Microchip Technology Inc., ведущий мировой производитель микроконтроллеров и интерфейсных микросхем, предлагает инженерам и специалистам квалифицированную техническую поддержку и законченные решения в области дизайна счетчиков энергии, отвечающие современным требованиям рынка (рис. 1). Это микросхемы измерения электроэнергии (MCP3905A, MCP3905L, MCP3906A, MCP3909), PIC микроконтроллеры и контроллеры DSP dsPIC для построения счетчиков, энергонезависимая память EEPROM, интерфейсные микросхемы для передачи данных в сеть или на сервер, а также готовый дизайн трехфазного счетчика на основе микросхемы MCP3909 и контроллера PIC18F2520.
Рис. 1. Обобщенная схема счетчиков электроэнергии
Микросхемы измерения энергии Microchip семейства MCP3905A/05L/06A предназначены для применения в бытовых и промышленных счетчиках электроэнергии. Семейство микросхем с литерой «А» является продолжением семейства MCP3905/06 и отличается улучшенными характеристиками электромагнитной совместимости. MCP3905L имеет уменьшенную длительность импульса выхода телеметрии и драйверов механического отсчетного устройства. Это позволяет значительно снизить собственное потребление счетчика.
В таблице 1 приведены микросхемы измерения электроэнергии, запущенные Microchip в массовое производство за последний год.
Таблица 1. Микросхемы MCP390x для построения счетчиков электроэнергии
Тип | Ошиб- ка изме- ре- ния, % | Дина- мич. дипа- зон | Коэфф. усил. встроен. PGA | Темпе- ратур. коэфф. встро- ен. ИОН, ppm/°C | Ток пот- реб- ле- ния, мА | PSSR, % | Напря- жение пита- ния, В | Осо- бен- ности | Дипа- зон рабо- чих темпе- ратур, °C | Корпус |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
MCP3905 | 0,1% | 500:1 | 1:16 | 15 | 4 | 0,01 | 4,5...5,5 | - | -45...85 | 24SSOP |
MCP3905A | - | |||||||||
MCP3905L | * | |||||||||
MCP3906 | 1000:1 | 1:32 | - | |||||||
MCP3906A | - | |||||||||
MCP3909 | 1:16 | SPI-интер- фейс | -40...85 | |||||||
* - уменьшенная длительность импульса выхода телеметрии и драйверов механического отсчетного устройства |
Основные особенности микросхем МСР390х
- соответствие спецификации IEC 62053;
- выход для прямого подключения механического отсчетного устройства;
- высокочастотный выход частоты, пропорциональной мгновенному значению потребляемой мощности;
- программируемые усилители с фиксированным коэффициентом на каждом канале, предназначенные для использования с низкоомными токовыми шунтами;
- два 16-битных дельта-сигма АЦП (каналы напряжения и тока);
- типовая ошибка измерения - 0,1%.
Структурная схема микросхем измерения электроэнергии MCP390x приведена на рис. 2:
Рис. 2. Структурная схема MCP3905A/L/06A
Микросхема MCP3909 имеет интерфейс SPI, через который доступны результаты преобразований по каналам напряжения и тока, что позволяет измерять RMS напряжения, активную и полную мощность.
Микросхемы MCP390x соответствуют международной спецификации IEC 62053, имеют частотный выход, пропорциональный значению средней мощности FOTU0 и FOUT1, высокочастотный выход частоты HFOUT, пропорциональной мгновенному значению потребляемой мощности (рис. 3):
Рис. 3. Диаграмма низкочастотного и высокочастотного выходов MCP390x
MCP3905L имеют уменьшенную длительность импульса выхода калибровочной частоты и механического отсчетного устройства для проектирования счетчиков малой мощности.
MCP390x содержат два 16-битных дельта-сигма АЦП (каналы напряжения и тока) со встроенным источником опорного напряжения на 2,4 В и сверхнизким температурным коэффициентом <15 ppm/°C, встроенный блок DSP для вычисления активной мощности, модуль сброса POR (Power-on reset) для удержания микросхемы в сброшенном состоянии на малых напряжениях.
Оба входных канала напряжения и тока (CH0, CH1) имеют на входе усилители с задаваемым коэффициентом усиления PGA и два 16-битных дельта-сигма АЦП, преобразующих входной сигнал в цифровой, пропорциональный значению MCLK/4.
Рекомендации по выбору коэффициента усиления PGA в зависимости от типа используемого шунта, его номинала и требований к потреблению приводятся в документации на микросхемы и в примерах применения (AN994, AN939).
Активная мощность представляет собой постоянную составляющую сигнала мгновенной мощности. Таким образом, значение активной мощности получается фильтрацией ФНЧ мгновенного сигнала.
Преобразователь цифрового сигнала в импульсы преобразует активную мощность в импульсы на своем выходе с частотой, пропорциональной среднему значению действительной мощности. Таким образом, полученный низкочастотный сигнал на выходах FOUT0 и FOUT1 можно использовать для непосредственного подключения механического отсчетного устройства. Каждый импульс соответствует фиксированному количеству потребленной активной мощности. Эта пропорциональность устанавливается логическими уровнями на входах F2, F1, F0.
Выход HFOUT - высокочастотный выход, пропорциональный мгновенному значению потребляемой мощности.
Частота на выходе Fout может быть найдена из выражения (1),
(1)
где: V0 - среднеквадратическое значение дифференциального напряжения канал CH0;
V1 - среднеквадратическое значение дифференциального напряжения канал CH1;
G - коэффициент усиления PGA канал CH0 (канал тока);
Fc - частотная константа;
Vref - опорное напряжение.
При этом если на входе мы измеряем постоянное напряжение, постоянное и действующее значение будут одинаковы. Если же входной сигнал синусоидальный, активное значение будет вычисляться как V/sqrt(2). Константа Fc зависит от настроек выходов FOUT1 и FOUT2.
Высокочастотный выход HFout имеет меньший период интегрирования. Сигнал на этом выходе определяется из уравнения (2),
(2)
где:
V0 - среднеквадратическое значение дифференциального напряжения канал CH0;
V1 - среднеквадратическое значение дифференциального напряжения канал CH1;
G - коэффициент усиления PGA канал CH0 (канал тока);
НFc - частотная константа;
Vref - опорное напряжение.
Константа HFc зависит от настроек выходов FOUT1 и FOUT2.
Аналоговые входы MCP390x могут подключаться непосредственно к преобразователям напряжения и тока (токовым шунтам и трансформаторам). Каждый канал имеет встроенную защиту и допускает подачу напряжения ±6 В.
Оба входных канала полностью дифференциальные для эффективного подавления шумов. Абсолютное значение напряжение на каждом из входов во время измерения должно быть в пределах ±1 В, чтобы обеспечить необходимую точность измерений. Синфазные сигналы должны быть подтянуты ко входу AGND.
Каждый из каналов содержит PGA для измерения малых сигналов без дополнительной обработки. Максимальное дифференциальное напряжение канала CH0 ±470 мВ/Кус. Задание коэффициента усиление осуществляется логическими уровнями на входах G0, G1.
Помимо отдельных микросхем измерения энергии компания Microchip предлагает разработчикам и производителям счетчиков готовый дизайн 3-фазного счетчика на основе микросхемы измерения энергии МСР3909 и контроллера PIC18F2520 (рис. 4).
Рис. 4. Внешний вид трехфазного счетчика на основе микросхемы МСР3909 и контроллера PIC18F2520
Основные особенности готового дизайна
- Полностью функциональный 3-фазный счетчик;
- Импульсный выход, пропорциональной активной энергии, выход активной мощности, действующего значения тока и напряжения;
- 62 выходных регистров с последовательным доступом, накапливающие значения измеренной мощности во Flash-памяти;
- 54 калибровочных регистра, обеспечивающие сдвиг, корректировку коэффициента усиления, фазы, МЗР и регистрацию во Flash-память;
- Высокоточный встроенный в МСР3909 16-битный АЦП, 128 выборок за цикл;
- Простые для понимания команды записи калибровочных регистров в EEPROM;
- 64-разрядный регистр для накопления активной энергии;
- Одноточечная калибровка нелинейности для токового трансформатора;
- Многоточечная калибровка (поддержка в скором будущем);
- Измеренное значение активной мощности доступно по USB-шине в реальном масштабе времени;
- Автоматизированная калибровка с помощью программной утилиты;
- Соответствие стандарту IEC;
- Работа под ОС Windows®2000, Windows®XP.
Рис. 5. Функциональная схема 3-фазного счетчика
В заключение стоит отметить, что компания Microchip, предлагает разработчикам и инженерам, занимающимся проблемами автоматизированного измерения как готовые дешевые схемы измерения энергии МСР390х, отвечающие международным стандартам IEC для дизайна простейших счетчиков, так и контроллеры PIC для построения более сложных счетчиков энергии, с индикацией, многотарифных счетчиков, счетчиков с записью данных в EEPROM и т.д.
Подробная информация о имеющихся решениях в области построения счетчиков, примеры кода программ, готовый дизайн 3-фазного счетчика, рекомендуемые контроллеры PIC и DSP-контроллеры dsPIC доступны на сайте Microchip по прямой ссылке: www.microchip.com/meter.
Центр Технической поддержки Microchip в России проводит семинары по новинкам, осуществляет поддержку и консультацию разработчиков, в том числе, и в области энергометрии.
По вопросам технической консультации, получения образцов микросхем под разработку, Вы можете обратиться к специалистам Технического Центра по телефонам +7 (812) 325-5115 или электронной почте: sale@gamma.spb.ru.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка -
e-mail: analog.vesti@compel.ru
ShelkHor пишет... Нужно ли тратиться на дополнительные форточки, отопление и подсветку? http://www.livesilk.ru/podarok-jene>какой подарок жене картина белый лев 05/10/2017 00:39:25 |
HaywoodFriva пишет... Чтобы построить по-настоящему теплоэффективный дом, надо позаботиться об утеплении не только стен, но и крыши, подробнее об этом читайте на сайте http://teletap.org>teletap.org 26/10/2017 12:43:06 |
Rickeyvef пишет... Производство мебели на заказ в Санкт-Петербурге, подробности смотрите на сайте http://akro-spb.ru>akro-spb.ru 26/10/2017 17:49:22 |
LeroyDof пишет... Кольца со вставками из драгоценных и полудрагоценных камней выглядят стильно и солидно. Не удивительно, что многие девушки мечтают, чтобы в день свадьбы жених одел им на пальчик колечко со сверкающими камнями. Читайте об этом подробнее на сайте http://womanmaniya.ru>womanmaniya.ru 28/10/2017 15:37:10 |
Charleshoimb пишет... Ученые из США проанализировали данные 46034 исследований, в которых применялись методы визуализации мозга. У женщин активность мозга оказалась выше, чем у мужчин. Подробнее читайте на сайте http://domoxozyaiki.ru>domoxozyaiki.ru 30/10/2017 00:04:44 |
Williamcag пишет... Мягкая черепица современный кровельный материал с повышенными техническими характеристики, которые соответствуют практически всем заданным требованиям. Мягкая черепица может быть использована на крыше любого типа, но чаще применяется для кровли домов, коттеджей, загородных поместий, подробнее об этом читайте на сайте http://roofor.ru>roofor.ru 05/11/2017 11:13:22 |
VincentBob пишет... Уникальный портал для женщин всех возрастов. На страницах сайта вы найдете нестандартные решения многих актуальных проблем. Самые свежие новости от современных модниц, помогут молоденьким девушкам справиться, с вызывающими неприятный вид, угрями, Молодые мамы узнают, как избавиться от растяжек, а женщины постарше, в разделе Красота, найдут лучшие рецепты от ранних морщин. А кто из нас женщин не сталкивался с проблемой лишнего веса? Подробнее читайте на сайте http://dom-lady.ru>dom-lady.ru 06/11/2017 07:29:35 |
Carlosanipt пишет... Лишний вес распространенная проблема 21 века среди многих женщин, независимо от возраста и социального статуса. Его набирают не только из-за неправильного питания, но и физиологических особенностей, наследственной предрасположенности.Читайте об этом подробнее на сайте http://ladysarafan.ru>ladysarafan.ru 06/11/2017 10:13:12 |
JosephRex пишет... Жизнь современной женщины соткана из тысячи мелочей. Муж, дети, дом, работа все это уже давно мы научились нести на наших хрупких плечах с высоко поднятой головой. А так хочется иногда расслабиться и быть просто женщиной, нежной и беззащитной. Но жизнь диктует свои правила. И в первую очередь современная женщина должна быть Хозяйкой. Настоящей Хозяйкой во всем. Подробнее читайте на сайте http://xozyaika.com>xozyaika.com 09/11/2017 05:19:55 |
TimothyJon пишет... Если вы с партнером давно вместе и считаете, что свободные отношения разнообразят вашу тоску и внесут в жизнь что-то новое вы оба ошибаетесь. Скорее, они смогут ...читайте об этом подробнее на сайте http://nalatty.com>nalatty.com 09/11/2017 06:07:11 |
ScottBic пишет... Женские формы тела всегда привлекают мужчин, но не все женщины являются обладательницами красивой и пышной фигуры. Иногда, что бы достичь максимального эффекта, нужно хорошо попотеть над собственными формами в спортзале, но есть и другие, менее требовательные способы. Подробнее читайте на сайте http://juliy.info>juliy.info 09/11/2017 16:02:11 |
Wilbertimpog пишет... Удивительно, но смертельно больные люди редко впадают в уныние. Об этом свидетельствуют американские ученые, передает Рамблер Новости. Эксперты исследовали посты в соцсетях, написанные смертельно больными людьми. Ученых в особенности интересовали последние слова умирающи, подробнее об этом читайте на сайте http://shoptrip.ru>shoptrip.ru 10/11/2017 04:09:52 |
BrianPleld пишет... Оказывается, сон больше или меньше 7-7,5 часа в сутки существенно повышает риск рака легких и слабоумия. К такому выводу пришли специалисты из Университета Восточной Финляндии. Исследователи проанализировали данные 2682 мужчин, читайте об этом подробнее на сайте http://dettka.com>dettka.com 11/11/2017 07:01:49 |
ThomasHiz пишет... Женские истории обо всем: о модных тенденциях и личном стиле, красоте, уходе за собой, а также о любви, отношениях. Увлекательные бесплатные тесты для девушек не дадут вам заскучать, откроют что-то новое, как в вас самих, так и в окружающих людях. А еще у нас на сайте вы сможете рассчитать дату овуляции, примерную дату рождения малыша и даже произвести расчет вашего числа судьбы! Подробнее читайте на сайте http://ladystory.ru>ladystory.ru 12/11/2017 03:06:53 |
Stanleydex пишет... Ремонт уже давно перестал считаться вселенской катастрофой, устроенной в отдельно взятой квартире или доме. Вы убедитесь, что ремонт сегодня, благодаря новейшему строительному оборудованию и материалам, стал истинным удовольствием как для самих хозяев жилища, так и для строителей, читайте об этом подробнее на сайте http://blitz-remont.ru>blitz-remont.ru 13/11/2017 21:20:33 |
ManuelElile пишет... Загородное строительство всегда было популярным во все времена. Потребители, устав от суеты шумных городов, устремлялись на природу, подробнее об этом читайте на сайте http://montazhnik02.ru>montazhnik02.ru 13/11/2017 21:46:06 |
Walterkeymn пишет... Перед тем, как заступить на службу в полицию, в течение полугода молодые бойцы изучали правовые дисциплины, основы оказания первой помощи, отрабатывали боевые приёмы борьбы, нарабатывали физическую и огневую подготовку. Подробнее читайте на сайте https://astrakhan.net>astrakhan.net 14/11/2017 11:54:46 |
RichardGurge пишет... Для того, чтобы нанести гидроизоляционный слой на уже готовую бетонную конструкцию, используют специальные виды бетонов, которые обладают быстрой схватываемостью и водонепроницаемостью, читайте об этом подробнее на сайте http://beton-cement-ru.ru>beton-cement-ru.ru 16/11/2017 02:33:52 |
Jeffrytor пишет... Для питьевой воды лучше всего приобретать картриджи с пропускной способностью на 5 или 1 микрон, подробнее об этом читайте на сайте http://dumainfo.ru>dumainfo.ru 16/11/2017 05:29:30 |
GeorgeStash пишет... Как туплекс, так и пробка обладают прекрасными параметрами, поэтому многие люди затрудняются с правильным выбором. Пробка является экологически чистой, однако опасается воздействия воды, подробнее читайте на сайте http://rempostroy.ru>rempostroy.ru 23/11/2017 01:36:18 |
Larryhug пишет... В первую очередь укладывается металлическая сетка, к которой будет прикреплен нагревательный элемент. Перед заливкой стяжки, необходимо четко спланировать положение кабеля и его муфт, выходов под подключение электросети, регулятор и термостат, подробнее читайте на сайте http://remstroitelstvo.ru>remstroitelstvo.ru 25/11/2017 21:28:03 |
Peterzen пишет... В известный во всём мире праздник День Святого Валентина влюблённые обмениваются фигурными открытками в виде сердечка, дарят друг другу конфеты, игрушки или другие подарки, которые подчеркивают символичность их любви и верности, подробнее читайте на сайте http://fi-hi.ru>fi-hi.ru 13/12/2017 05:54:25 |
IlonaHycle пишет... Оригиналы и Дженерики медицинских препаратов со всего света - достанем для вас по приемлемой цене!
01/06/2018 21:15:41 |
KaryInsap пишет... https://velpanex.ru/shop/18/desc/osimert>Osimert (Осимертиниб 80 мг) - Осимерт (Osimertinib) ПОЛНЫЙ аналог Tagrisso/Тагриссо
10/05/2019 10:30:49 |
NeooSob пишет... Здесь вы можете заказать копию любого сайта под ключ, недорого и качественно, при этом не тратя свое время на различные программы и фриланс-сервисы.
10/11/2019 20:19:32 |
Kirarog пишет... Здесь можно https://india-express.net/shop/191/desc/sunitinib>Suninat 50mg (Сунитиниб) - Сунинат (Sunitinib) - аналог Сутент купить.
11/02/2020 00:06:30 |
EdwardQuoro пишет... Привет всем! Нашел в интернете один ресурс с познавательными видео. Прикольно. Захотел поделиться
21/03/2021 06:52:27 |
ALWARD72 пишет... Привет!
15/10/2021 02:57:03 |
TABATABAI17 пишет... Добрый вечер!!
16/10/2021 18:28:56 |
IVESON93 пишет... Доброго дня!
16/10/2021 23:06:57 |
VARNO32 пишет... Добрый вечер!!!
18/10/2021 15:12:27 |
KAUO76 пишет... Всем здравствуйте.
18/10/2021 19:48:17 |
TAILOR15 пишет... Добрый вечер!
19/10/2021 00:26:55 |
BERTKE82 пишет... Добрый вечер!
19/10/2021 14:12:39 |
CRAWMER64 пишет... Привет.
19/10/2021 18:47:34 |
CAITO19 пишет... Всем доброго дня.
20/10/2021 08:55:04 |
SNOCK98 пишет... Всем доброго дня.
20/10/2021 13:38:09 |
JAYE96 пишет... Доброго времени суток!!!
21/10/2021 12:19:58 |
SCHWEIN73 пишет... Привет.
21/10/2021 16:30:20 |
RONDY79 пишет... Привет!
22/10/2021 13:33:20 |
SONG37 пишет... Доброе утро!
23/10/2021 12:53:11 |
HAITH07 пишет... Доброе утро.
24/10/2021 03:07:03 |
SALVATO00 пишет... Здравствуйте!!!
24/10/2021 13:02:05 |
KRYLO75 пишет... Привет!!!
25/10/2021 02:48:07 |
MULLICAN85 пишет... Привет.
25/10/2021 07:22:42 |
FUHR46 пишет... Доброго времени суток.
25/10/2021 11:56:24 |
NILSEN58 пишет... Добрый вечер!!!
25/10/2021 16:31:54 |
BARKER37 пишет... Привет.
26/10/2021 06:16:02 |
FAZZI28 пишет... Доброго времени суток!
26/10/2021 15:43:02 |
LOREE39 пишет... Здравствуйте!
26/10/2021 20:20:34 |
DEMBINSKI02 пишет... Доброе утро.
27/10/2021 17:18:35 |
BELTS35 пишет... Доброго дня!
29/10/2021 01:11:24 |
SCOTTY03 пишет... Доброго вечера!
30/10/2021 12:05:14 |
MALINSKY37 пишет... Привет!
30/10/2021 16:52:49 |
KINKEL36 пишет... Всем здравствуйте!!!
01/11/2021 09:59:11 |
COOMEY47 пишет... Доброе утро!
01/11/2021 14:35:40 |
DAMBROZIO98 пишет... Привет!!
02/11/2021 18:08:22 |
CAVETT54 пишет... Доброго утра.
04/11/2021 02:12:10 |
Teplo_Dom_Tes пишет... Утомились остывать зимой и переплатить за отопление?
08/02/2024 13:32:29 |
Ваш комментарий к статье | ||||