Jednoduché počítadlo počtu otáček - Návrhy jednoduché složitosti - Schémata pro začátečníky. Realizace elektronického elektroměru na mikrokontroléru mikrokontroléru řady MSP430FE42x s parametry

Pulzní čítač je sekvenční digitální zařízení, které ukládá slovo informace a provádí na něm počítací mikrooperaci, která spočívá ve změně hodnoty čísla v počítadle o 1. V podstatě je počítadlo souhrnem spouštěčů spojených v určitém způsob. Hlavním parametrem počítadla je počítací modul. Toto je maximální počet jednotlivých signálů, které může čítač spočítat. Čítače se označují ST (z anglického čítač).

Pulzní čítače jsou klasifikovány

● počet modulů:
. binární desítkové;
. binární;
. s libovolným konstantním modulem účtu;
. s modulem proměnného počtu;
. ve směru k účtu:
. sčítání;
. subtraktivní;
. reverzibilní;
● podle způsobu vytváření vnitřních odkazů:
. se sekvenčním přenosem;
. s paralelním přenosem;
. s kombinovaným převodem;
. prsten.

Totalizační počítadlo impulsů

Uvažujme součtové počítadlo (obr. 3.67, A). Takový čítač je postaven na čtyřech klopných obvodech JK, které, pokud je na obou vstupech logický signál "1", spínají při výskytu záporných úbytků napětí na synchronizačních vstupech.

Časové diagramy znázorňující činnost počítadla jsou znázorněny na Obr. 3,67, b. Prostřednictvím To si je určen modul účtu (koeficient účtu impulsů). Stav levé spouště odpovídá nejméně významnému bitu binární číslo, a vpravo - kategorie seniorů. V počátečním stavu jsou všechny spouštěče nastaveny na logické nuly. Každá spoušť změní svůj stav až v okamžiku, kdy na ni působí záporný úbytek napětí.

Tento čítač tedy implementuje sčítání vstupních impulsů. Z časových diagramů je vidět, že frekvence každého následujícího pulzu je dvakrát menší než předchozího, to znamená, že každý trigger dělí frekvenci vstupního signálu dvěma, což se používá v děličích frekvence.

Třímístné subtraktivní počítadlo se sekvenčním přenášením

Uvažujme třímístný subtraktivní čítač se sekvenčním přenosem, jehož schémata zapojení a časování jsou na Obr. 3,68.
(xtypo_quote)Počítadlo používá tři klopné obvody JK, z nichž každý pracuje v režimu klopného obvodu T (klopný obvod se vstupem počítadla).(/xtypo_quote)

Logické 1s jsou aplikovány na vstupy J a K každého spouštění, proto po příchodu sestupné hrany impulzu aplikovaného na jeho synchronizační vstup C každý spouštěč změní předchozí stav. Zpočátku jsou signály na výstupech všech spouštěčů rovny 1. Tomu odpovídá uložení binárního čísla 111 do čítače resp. desetinné číslo 7. Po skončení prvního pulzu F změní první spouštěcí stav stav: signál Q 1 se rovná 0, a ¯ Q 1 − 1.

Ostatní spouštěče svůj stav nemění. Po skončení druhého synchronizačního impulsu změní první spouštěč opět svůj stav a přejde do stavu 1, (Q x = 0). Tím je zajištěna změna stavu druhého klopného obvodu (druhý klopný obvod mění stav s určitým zpožděním vzhledem ke konci druhého synchronizačního impulzu, protože jeho překlopení vyžaduje čas odpovídající době provozu jeho samotného a první spoušť).

Po prvním impulsu F čítač uloží stav 11O. Další změna stavu počítadla probíhá obdobně, jak je popsáno výše. Po stavu 000 se počítadlo vrátí do stavu 111.

Třímístné samozastavovací odečítací počítadlo se sekvenčním přenášením

Uvažujme třímístný samozastavovací subtraktivní čítač se sekvenčním přenášením (obr. 3.69).

Po přechodu čítače do stavu 000 se na výstupech všech spouštěčů objeví signál logické 0, který je přiveden přes logický prvek OR na vstupy J a K prvního spouštěče, načež tento spouštěč opustí režim spouštění T a přestane reagovat na impulsy F.

Třímístné počítadlo nahoru/dolů se sekvenčním přenosem

Uvažujme třímístné vratné počítadlo se sekvenčním převodem (obr. 3.70).

V režimu odečítání musí být vstupní signály přivedeny na vstup Tin. Současně je na vstup T c přiveden signál logické 0. Nechť jsou všechny spouštěče ve stavu 111. Když první signál dorazí na vstup T in, objeví se na vstupu T prvního spouštěče logická 1 a mění svůj stav. Poté se na jeho inverzním vstupu objeví signál logické 1. Když na vstup T dorazí druhý impuls, na vstupu druhého spouštěče se objeví logická 1, takže druhý spouštěč změní svůj stav (první spouštěcí změnit svůj stav po příchodu druhého impulsu). Další změny stavu probíhají podobným způsobem. V režimu sčítání funguje čítač podobně jako 4bitový totalizér. V tomto případě je signál přiveden na vstup T s. Na vstup Tin je přivedena logická 0.
Jako příklad uvažujme mikroobvody reverzibilních čítačů (obr. 3.71) s paralelním přenosem řady 155 (TTL):
● IE6 - BCD reverzibilní čítač;
● IE7 - binární reverzibilní čítač.

Směr počítání je určen tím, na který výstup (5 nebo 4) jsou impulsy aplikovány. Vstupy 1, 9, 10, 15 jsou informační a vstup 11 se používá pro přednahrávání. Těchto 5 vstupů umožňuje předem zapsat měřidlo (přednastavení). K tomu je třeba aplikovat příslušná data na informační vstupy a poté aplikovat nízkoúrovňový zapisovací impuls na vstup 11 a čítač si číslo zapamatuje. Vstup 14 - vstup instalace O při aplikaci vysoká úroveň Napětí. Pro sestavení čítačů s větší kapacitou se používají dopředné a zpětné přenosové výstupy (piny 12 a 13). Z kolíku 12 by měl být signál přiváděn do dopředného čítacího vstupu dalšího stupně a z vývodu 13 do odpočítávacího vstupu.

Tento příklad aplikace popisuje, jak implementovat elektronický měřič energie na mikrokontroléru řady MSP430FE42x. Dokument obsahuje popis některých základních principů a doporučení pro použití mikrokontrolérů řady MSP430FE42x, stejně jako výkresy desek plošných spojů a ukázky softwaru.

1. Úvod

Tento příklad aplikace popisuje schéma elektrického obvodu a software pro elektronický elektroměr na mikrokontroléru rodiny MSP430FE42x. Jako doplněk se předpokládá použití uživatelské příručky modulu ESP430CE1.

Řada mikrokontrolérů MSP430FE42x s vestavěným signálovým procesorem ESP430CE1 pro jednofázový elektroměr s vestavěnou analogovou vstupní svorkou a teplotním senzorem byla navržena speciálně pro použití v zařízeních pro měření spotřeby energie. ESP430CE1 provádí většinu úloh měření spotřeby automaticky, bez využití zdrojů výpočetního jádra. To vám umožní ušetřit zdroje výpočetního jádra pro použití v jiných úlohách, například pro komunikaci s jinými zařízeními. ESP430CE1 může pracovat s různými proudovými senzory. Jako proudový senzor může použít Rogowski bez přídavných externích komponentů bočníku, proudových transformátorů (CT), včetně transformátorů s komunikací přes stejnosměrný proud a velký fázový posun nebo induktory. Všechny parametry lze konfigurovat pomocí softwaru a kalibrační konstanty lze uložit do paměti Flash MSP430 a přenést do ESP430CE1 při spuštění systému.

2 Hardware

Schéma obvodové desky a blokové schéma zařízení jsou uvedeny v příloze A a jsou popsány v následujících částech tohoto příkladu aplikace. Montážní desku lze použít s proudovými transformátory nebo bočníky a lze ji přestavět. Tato obvodová deska je vyrobena společností Softbaugh a má sériové číslo pro objednávku DE427. Objednat si jej můžete na webu Softbaugh, jehož adresa je na internetu www.softbaugh.com.

Zapojení kanálů V1, I1 a I2 je znázorněno na schématu v příloze A.

2.1 Použití bočníku jako proudového měniče

Obrázek 1. Blokové schéma připojení bočníku k dvouvodičové jednofázové síti

2.2 Použití CT jako proudového měniče

Obrázek 2. Blokové schéma připojení CT k dvouvodičové jednofázové síti

2.3 Připojení CT a bočníku jako proudového převodníku pro detekci neoprávněné manipulace

Obrázek 3. Blokové schéma připojení bočníku a CT k dvouvodičové jednofázové síti, umožňující detekci neoprávněné manipulace

2.4 Připojení PTP pro připojení na třívodič jednofázové sítě používané v USA

Obrázek 4. Blokové schéma elektroměru ANSI používaného v třívodičových jednofázových sítích

2.5 Připojení vstupů snímačů napětí

Plošný spoj je vybaven napěťovým děličem určeným pro provoz v sítích s napětím 230 Vrms a obsahuje i ochranný obvod určený pro toto napětí.

Kapacitní zdroj je schopen dodat proudový odběr až 4 mA. Je třeba zajistit, aby proudový odběr nepřekročil tuto přípustnou hodnotu. K tomu byla v demo obvodu použita slaboproudá LED.

2.6 Připojení vstupů proudových snímačů

Na DPS je prostor pro osazení SMD odporu použitého jako zátěž pro proudový transformátor, tento rezistor však není osazen na dodávané desce. Poznámka: Zakončovací odpor pro CT není nainstalován, ale musí být nainstalován při připojování CT, jinak dojde k poškození MSP430.

2.7 Vyhlazovací filtr

Jako vyhlazovací filtr se doporučuje použít rezistor 1 kΩ zapojený do série se vstupem ADC a kondenzátor 33 nF zapojený mezi vstup převodníku a kostru. Pro eliminaci vlivu běžného rušení je doporučeno použít vyhlazovací filtry v obou kanálech proudového převodníku.

2.8 Nepoužité kanály ADC

Nepoužité kanály ADC by neměly být k ničemu připojeny.

3 Výpočet konstant pro elektroměr ESP430CE1

Měřič potřebuje konstanty vhodné pro použité transformátory a/nebo bočníky. V tato sekce ukazuje výpočet konstant pro elektroměr ESP430CE1.

3.1 Převodní faktor napětí

Konverzní faktor napětí, podle kterého se skutečné vstupní napětí převádí na vstupní napětí modulu ESP430CE1, se vypočítá pomocí následujících vzorců:

3.2 Převodní faktor bočníkového proudu

Proudový konverzní faktor pro bočník, podle kterého se skutečný vstupní proud převádí na proud modulu ESP430CE1, se vypočítá pomocí následujících vzorců:

3.3 Proudový převodní faktor pro proudový transformátor

Převodní faktor proudového transformátoru, který převádí skutečný vstupní proud na proud modulu ESP430CE1, se vypočítá pomocí následujících vzorců:

3.4 Úroveň přerušení napájení

Úroveň přerušení napájení ESP430CE1 se vypočítá pomocí následujícího vzorce:

InterruptLevel = Pulzy/kWh x (1000 / 3600) x fADC / (kV1 x kI1 x 4096)

Impulzy/kWh určuje, kolik přerušení na kWh bude generováno.

Kalibrace 4 metrů

Kalibrace elektronického elektroměru založeného na mikrokontroléru rodiny MSP430 pomocí konvenčního kalibračního zařízení používaného ke kalibraci klasických elektroměrů je možná, ale neefektivní. Výpočetní výkon MSP430 vám to umožňuje jinými způsoby, které jsou uvedeny níže.

Hlavní kalibraci lze inicializovat příkazem c0 odeslaným přes UART. Pro provedení tohoto příkazu je nutné definovat vstupní hodnoty následujících parametrů v souboru parametr.h:

Kalibrace fázového posunu mezi proudem a napětím musí být provedena s přesností 0,5 stupně, protože chyba fázového posunu vyskytující se v senzorech překračuje tuto hodnotu, takže nelze dosáhnout vyšší přesnosti.

Pro kalibraci elektroměru je nutné oddělit cesty pro měření proudu a napětí. To vám umožní provádět nízkoztrátové kalibrace a určit hodnoty napětí, proudu a fázového posunu. Obrázek 5 ukazuje schéma zapnutí elektroměru při kalibraci.

Obrázek 5. Elektronický elektroměr na MSP430 s externími svorkami

4.1 Kalibrace pro kontinuální měření

Normální provozní režim ESP430CE1 se nastavuje odesláním příkazu SetMode do výpočetního jádra. Hodnotu naměřeného výkonu zapsanou po každém měření do registru ActEnSPer1 (a u systémů se dvěma snímači do registru ActEnSPer2) převádí výpočetní jádro na signál s konstantní frekvencí úměrnou měřenému výkonu. Pro generování signálu s konstantní frekvencí lze použít modul časovače Timer_A.

Během kalibrace se provádějí následující kroky:

Výpočetní jádro nastavuje příznaky Curr_I1, Curr_I2 v nulovém řídicím registru ESP430CE1, odpovídající režimu měření.
Registry parametrů jsou inicializovány pro měření výkonu v zátěži. To se provádí pomocí příkazu SET_PARAM.
Po přijetí příkazu mSet_Mode přejde ESP430CE1 do režimu měření spotřeby.
První naměřená hodnota zjištěná pomocí ActEnSPer1 (a ActEnSPer2 v systémech se dvěma sondami) se nepoužívá, protože počáteční bod není znám.
Následující měření nalezená v ActEnSPer1 (a ActEnSPer2 v systémech se dvěma senzory) jsou správná a používají se pro výpočty.
Příznak St_ZCld v registru nulového stavu indikuje, že u dalšího dostupného vzorku (je nastaven příznak St_NEVal) jsou k dispozici nová historická měření v registrech ActEnSPer1 a ActEnSPer2.
Výpočetní jádro resetuje příznak St_NEVal pomocí příkazu mCLR_EVENT a načte data (viz popis algoritmu čtení níže).
V případě potřeby, např. pro výpočet výsledku za delší období, se poslední čtyři body opakují.

Výše uvedené kroky se opakují u druhého kalibračního bodu.

Oba senzory musí být kalibrovány nezávisle. Při kalibraci jednoho čidla měřiče musí být proud druhým čidlem nulový. A naopak.

4.1.1 Vzorce

Kalibrace se provádí pro jednu hlavní periodu (nebo pro n na hlavní periodu) při dvou zátěžových proudech I1HI a I1LO. Jmenovitý vypočítaný výkon pro dva kalibrační body:

Výsledné hodnoty pro sklon a offset:

kde fmains je základní frekvence v Hz;

4.1.2 Příklad kalibrace

Pro obvod zobrazený na obrázku 1 se kalibrace provádí za následujících podmínek:

V1 = 230 V, I1HI= 20 A, I1LO = 1 A, cos?1 = 1, nper = 1, fADC = 2048 Hz, fmains = 50 Hz.

Výsledek měření v obou bodech:

Poffset = (((nHImeas x nLOcalc) - (nLOmes - nHIcalc)) / (nHImeas - nLOmeas)) x (fmeins / nper) x (4096 / fADC) = (((14,6040h x 1,0772h) - (1,0CB7h 14,94F1h)) / (14,6040h - 1,0CB7h)) x (50/1) x (4096 / 2048) = -215,489 = FFFC,B63Fh

Pokud jsou kalibrační body korigovány na sklon a offset, pak:

ncorr = (nmeas x GainCorr1)) x 2-14 + (Poffset1) x (nper / fmains) x (fADC / 4096) nHIcorr = 14,6040h x 40C0h x 2-14 +FFFC,B63Fh x ((1 x) /204 50 x 4096)) = 1 348,890 = 14,951 Ah nLOcorr = 1,0CB7h x 40C0h x 2-14 +FFFC,B63Fh x ((1 x 2048) / (50 x 4096) =1 = 671,44

Výsledná chyba pro obě korekce je +3,1 E-5, tzn. 31 str./min.

4.2 Kalibrace pomocí PC

Obrázek 6 ukazuje jeden z možnosti Zařízení pro kalibraci elektronických elektroměrů. Elektroměry jsou připojeny k sériovému portu PC přes sériový port USART0 pracující v režimu UART nebo SPI. Veškeré výpočty potřebné pro kalibraci provádí PC a MSP430 každého elektroměru pouze ukládá výsledné korekční hodnoty do vestavěné datové paměti nebo externí paměti EEPROM.

PC řídí přes komunikační rozhraní kalibrační nastavení, které se skládá z generátoru napětí, generátoru proudu a fázového posuvníku. PC přečte výsledky násobení napětí a proudu vypočítané vestavěným ADC (nebo počet impulsů Ws na výstupu každého elektroměru) a porovná tuto hodnotu s hodnotou získanou referenčním elektroměrem, který je součástí kalibrační zařízení. PC vypočítá chybu měřiče v jednom (například při jmenovitém proudu) nebo dvou (například při maximálním a jmenovitém odběru proudu) kalibračních bodech. Na základě výsledků těchto chyb jsou vypočteny jednotlivé korekční faktory pro sklon a úhel offsetu a přeneseny do konkrétního elektroměru, ve kterém mikrokontrolér MSP430 tyto hodnoty ukládá.

Obrázek 6. Kalibrace elektronických elektroměrů pomocí PC

Vzorce pro výpočet hodnot kalibračních konstant jsou uvedeny v uživatelské příručce modulu ESP430CE1.

4.3 Vlastní kalibrace

Další metoda kalibrace využívá schopnosti MSP430 provádět složité výpočty. Hlavní výhodou této metody kalibrace je jednoduchost: Pro přenos dat touto metodou nejsou potřeba žádná kabelová spojení (viz obrázek 7). Rovnice pro korekci chyb používané měřičem během testu jsou stejné jako rovnice uvedené v části Kalibrace pro kontinuální měření výše.

Kalibrované měřiče se uvedou do kalibračního režimu pomocí skrytého spínače, UART, klíče, vstupního impulsu atd.
Počítač obsahuje kalibrační zařízení, které dodává určité množství energie měřené pomocí referenčního měřiče do kalibrovaných elektroměrů.
Elektroměry měří množství dodané energie a vypočítají spotřebu energie WEM1 pro 100 % jmenovitého proudu Inom.
Poté se kalibrační zařízení vypne (I = 0, U = 0). To umožňuje v případě potřeby vypočítat a změřit offset samotného ADC.
PC zapne kalibrační zařízení, které opět dodá elektroměrům určité množství elektřiny (např. 5% Inom, 100% Vnom, cos?=1). Poté se zařízení opět vypne (i = 0, U = 0).
Elektroměry opět měří elektřinu a vypočítají hodnotu WEM0 pro 5 % jmenovitého proudu Inom.
Ze dvou hodnot WEM1 a WEM0, zjištěných pro 100 % a 5 % jmenovitého proudu Inom, měřiče vypočítají individuální hodnoty offsetu a sklonu.
Po kalibraci lze provést jednoduchý vizuální test:
- pro vynulování indikátorů se vynulují elektroměry - kalibrační zařízení dodává přesně definované množství energie (při různých hodnotách proudu, napětí a cos?) - vizuálně se kontroluje, zda všechny elektroměry zobrazují stejné naměřené hodnoty hodnota spotřebované energie - Z odečtů LCD lze určit, že vypočítaný sklon koeficientu a offset jsou mimo rozsah.

Příklad: pokud provedete kalibraci s následujícím parametrem:

10 000 Ws (100 % Inom, 100 % Vnom, cos? = 1)
5000 Ws (100 % Inom, 100 % Vnom, cos? = 0,5)

cejchované elektroměry musí ukazovat hodnotu Ws rovnou 15 900 ± přípustná přesnost. Pokud je vypočtená hodnota mimo přijatelné limity, pak se má za to, že měřič neprošel kalibrací.

Obrázek 7. Samokalibrace elektroměrů

5 Kapacitní napájení

Obrázek 8 ukazuje kapacitní napájecí zdroj, který generuje jediné napětí Vcc = +3 V. Pokud je jeho výstupní proud nedostatečný, lze použít výstupní vyrovnávací paměť NPN.

Rovnice pro vývoj napájecích zdrojů níže jsou uvedeny v části 3.8.3.2 "Kapacitní napájecí zdroj" aplikačního případu SLAA024. Tato kapitola popisuje další zdroje energie a rovnice pro jejich výpočet.

Obrázek 8. Kapacitní napájecí zdroj

5.1 Detektor otevření/zavření síťového napětí

Protože je detektor poklesu napětí ESP430CE1 integrován s čítačem cyklů síťového napětí, nefunguje při ztrátě síťového napětí. Chcete-li to zjistit, můžete monitorovat přítomnost VRMS po určitou dobu pod danou prahovou hodnotou nebo použít externí obvod k detekci ztráty napájení. Při použití externího obvodu ke snížení spotřeby energie můžete deaktivovat modul ESP430CE1.

Obrázek 9. Detekce přítomnosti síťového napětí

6.1 Uzemnění

Správné směrování PCB je velmi důležité pro systémy využívající ADC s vysokým rozlišením. Níže jsou uvedeny hlavní pokyny pro směrování desek.

1. Kdykoli je to možné, používejte samostatné analogové a digitální pozemní sběrnice.

2. Extrémně silné stopy od napájecího zdroje po kolíky DVSS, AVSS, DVCC a AVCC.

3. Instalace kondenzátoru v místě konvergence všech analogových zemních vedení. Instalace kondenzátoru v bodě konvergence všech digitálních zemí.

4. Kondenzátor Cb by měl být umístěn v místě konvergence všech napájecích kolejnic. To je nezbytné pro zajištění nízké impedance tohoto kondenzátoru.

5. Konektory AVSS a DVSS musí být externě propojeny.

6. Konektory AVCC a DVCC musí být externě propojeny.

7. Napájecí zdroj a akumulační kondenzátor Cb by měly být umístěny co nejblíže k sobě. Kondenzátory Ca a Cb musí být instalovány mezi kolíky připojené k analogové a digitální napájecí sběrnici.

8. K izolaci analogových a digitálních napájecích sběrnic je třeba použít induktor L. Lze použít také rezistor, ale použití induktoru poskytuje lepší vysokofrekvenční filtrování.

9. Pokud po obvodu desky s plošnými spoji probíhá stopa, pak musí být připojena k zemnící sběrnici desky.

Obrázek 10. Uzemnění analogově-digitálního převodníku

6.2 Citlivost na EMP

Na obr. 11 je zjednodušeně znázorněno neoptimální směrování: oblasti, které jsou schopny přijímat externí snímače z externích zdrojů EMP, jsou zvýrazněny šedě. Aby se snížil vliv vnějších zdrojů EMP, měly by být tyto oblasti minimální.

Obrázek 11. Směrování desky citlivé na vnější EMI

Obrázek 12 ukazuje PCB s optimálním směrováním. Oblasti, které jsou přijímači EMP, mají minimální plochu.

Obrázek 12. Uspořádání desky plošných spojů s minimální citlivostí EMI

7 Demo program

7.1 Inicializace analogového terminálu

S deaktivovaným modulem ESP430CE1 má výpočetní jádro MSP430 přístup k modulu SD16. Nejprve musí výpočetní jádro MSP430 spustit analogový vstupní terminál. Toto nastavuje zisk, vzorkovací frekvenci a taktovací frekvenci pro SD16:

//================================================= =================== /** * Rutina inicializace analogového terminálu. * * Nastavte sigma-delta ADC modul jako analogový terminál pro * odporový čítač detekce neoprávněné manipulace * s použitím proudového transformátoru a bočníku jako proudového senzoru * (viz nastavení kanálu 0 a 1). */ void init_analog_front_end(void) ( /** * Nejprve zkontrolujte, zda je deaktivován integrovaný signálový procesor, * jinak nebude možné změnit data v registru SD16. * */ ESPCTL &= ~ESPEN; /** * Po to, že hlavní nastavení analogového terminálu * platí pro všechny kanály: výběr hodin (SMCLK), * parametry děliče (v závislosti na frekvenci SMCLK) a referenční napětí */ SD16CTL= SD16SSEL_1 // Výběr hodin: SMCLK // SD16CTL = 0x800 + SD16SSEL_1 // Výběr hodin: SMCLK + (Amp:) #if (MCLK_FREQ == 2) | SD16DIV_1 // dělení 2 => taktovací frekvence ADC: 1,094 MHz #endif #if (MCLK_FREQ == 4) | SD16DIV_2 // dělení o 4 => taktovací frekvence ADC: 1,094 MHz #endif #if (MCLK_FREQ == 8) | SD16DIV_3 // dělení 8 => taktovací frekvence ADC: 1,094 MHz #endif | SD16REFON; // Použití vestavěné reference SD16CCTL0 = SD16INCH_0; // I1 SD16CCTL1 = SD16INCH_0; // I2 SD16CCTL2 = SD16INCH_0; // V SD16CONF0 |= 0x70; // SD16CONF1 |= 0x68; // zpoždění hodin ADC 40 ns // ========================================= ========================= /** * - Výběr zesílení ADC: * - VIN,MAX (GAIN = 1) = 0,5 V > VCT( vrchol) * - VIN,MAX(GAIN = 2) = 0,25V< VCT(пиковое) * - VIN,MAX(GAIN = 16) = 0.031V >VShunt(vrchol) * - VIN,MAX(GAIN = 32) = 0,015V< VShunt(пиковое) */ // =================================================================== // Настройка нулевого канала аналогового терминала - Ток 1 SD16INCTL0= I1_Gain; // Установка коэффициента усиления для нулевого канала (I1) SD16CCTL0 |= SD16OSR_256; // Установка коэффициента дискретизации = 256 (по умолчанию) // =================================================================== // Настройка первого канала - Ток 2 SD16INCTL1= I2_Gain; // Установка коэффициента усиления первого канала (I2) SD16CCTL1 |= SD16OSR_256; // Установка коэффициента дискретизации = 256 (по умолчанию) // =================================================================== // Настройка второго канала - Напряжение SD16INCTL2= V_Gain; // Установка коэффициента (V) SD16CCTL2 |= SD16OSR_256; // Установка коэффициента дискретизации = 256 (по умолчанию) /** * \Замечание * Пожалуйста запомните, что коэффициент дискретизации для всех каналов должен * быть идентичным. По умолчанию он равен 256. */ } // Конец init_analog_front_end()

7.2 Inicializace elektroměru

ESP430CE1 je třeba před použitím nakonfigurovat. Příklad rutiny nastavení modulu:

//================================================= =================== /** * Inicializujte ESP430CE1. * */ void init_esp_parameter(unsigned char flashvars) (volatile unsigned int timeout; // /\ Zabránit "optimalizaci" proměnných. // Zkopírujte inicializační hodnoty do RAM, pokud (flashvars) s_parameters = s_parameters_flash; /** * Zkontrolujte, zda vestavěný flash procesor je * povolen, */ ESPCTL |= ESPEN; MBCTL = 0; /** * a není v režimu měření nebo kalibrace, */ if ((RET0 & 0x8000) != 0) ”Idle” MBOUT1 = modeIDLE; // ESP_IDLE; MBOUT0= mSET_MODE; timeout= 0xffff; while (((RET0 & 0x8000) != 0) && (timeout?? > 0)) ; ) /** * a připraven přijmout zprávu, požaduje * verze software. */MBOUT0= mSWVERSION; časový limit=0xffff; do ( while (((MBCTL & IN0IFG) == 0) && (timeout?? > 0)) ; if (timeout == 0) ( display_error(); return; ) ) while (MBIN0 != mSWRDY); firmware_version=MBIN1; // Napište verzi programu. /** * Poté jsou parametry inicializovány. * * Ovládání 0: nastavení pro: * - Kanál měření proudu I2 ? detekce neoprávněného připojení * - Výpočet absolutní hodnoty činné energie * (záporná energie je považována za neoprávněné připojení) * - Přepnutí algoritmu pro odstranění stejnosměrné složky proudu I1 * - Přepnutí algoritmu pro odstranění stejnosměrné složky proudu I2 */ set_parameter(mSET_CTRL0, defSET_CTRL0); /** * \nastavit číslo rozměru: * tzn. 4096*50Hz. => přerušení jednou za sekundu */ set_parameter(mSET_INTRPTLEVL_LO, s_parametry.pSET_INTRPTLEVL.w); set_parameter(mSET_INTRPTLEVL_HI, s_parametry.pSET_INTRPTLEVL.w); /** * Nominální základní frekvence: * tzn. 50 Hz. */ set_parameter(mSET_NOMFREQ, defSET_NOMFREQ); /** * Oprava chyby fáze: * Nastavení chyby fáze pro proud 1/2 jmenovité základní frekvence pro * transformátor proudu podle jeho Technické specifikace* Chyba fáze bočníku je nulová. */ set_parameter(mSET_PHASECORR1, (int)s_parametry.pSET_PHASECORR1); set_parameter(mSET_PHASECORR2, (int)s_parametry.pSET_PHASECORR2); /** Nastavení parametrů pro dva proudy: * Proudový transformátor: * * Existují dva způsoby, jak nastavit hodnoty * dvou proudů: */ set_parameter(mSET_ADAPTI1, defSET_ADAPTI1); // = 1 * POW_2_14 = 16384 set_parameter(mSET_ADAPTI2, defSET_ADAPTI2); // = 1 * POW_2_14 = 16384 /** Nastavte laděný zisk: */ set_parameter(mSET_GAINCORR1, s_parameters.pSET_GAINCORR1); set_parameter(mSET_GAINCORR2, s_parametry.pSET_GAINCORR2); /** Nastavte nakonfigurovaný offset: */ set_parameter(mSET_V1OFFSET, s_parameters.pSET_V1OFFSET); set_parameter(mSET_I1OFFSET, s_parametry.pSET_I1OFFSET); set_parameter(mSET_I2OFFSET, s_parametry.pSET_I2OFFSET); // set_parameter(mSET_POFFSET1_LO, s_parameters.pSET_POFFSET1_LO); // set_parameter(mSET_POFFSET1_HI, s_parameters.pSET_POFFSET1_LO); /** Konfigurované parametry se stanou aktuálními: */ #if withStartCurrent == 1 set_parameter(mSET_STARTCURR_INT, s_parameters.pSET_STARTCURR_INT); set_parameter(mSET_STARTCURR_FRAC, s_parametry.pSET_STARTCURR_FRAC); #else set_parameter(mSET_STARTCURR_INT, 0); set_parameter(mSET_STARTCURR_FRAC, 0); #endif /** Parametry úprav pro období odebrání DC: */ set_parameter(mSET_DCREMPER, defSET_DCREMPER); ) // Konec init_esp_parameter()) // Konec podprogramu init_esp_parameter()

7.3 Ukázka programu 1

Demo 1 je jednoduchý demo program, který inicializuje ESP430CE1 k měření elektrické energie a zobrazení výsledku na elektroměru. To způsobí, že LED začne blikat. Tento program může pracovat s ladicí sadou Kickstart společnosti IAR.

Níže jsou uvedeny soubory demo programu a jejich účel:

Soubor	Účel a funkce
hlavní.c	Spravuje inicializace systému a volá funkce k označení aktualizované hodnoty požadované rutinami přerušení: Spusťte FLL a systémové hodiny Spusťte základní časovač a hodiny reálného času Init LCD Spusťte analogový frontend Spusťte parametry ESP430CE1 Spusťte měření
FET4xx_RTCwLCD.s43	Hlavní podprogram pro obsluhu LCD a RTC
display.c	LCD podprogram vysoké úrovně
FLL.c	Nastavení PLL a hodinový systém
PortFunc.c	Obsluha přerušení na Port1
TimerA.c	Podprogram pro inicializaci a údržbu časovače Timer_A. Timer_A se používá pro tvarování pulzu
EMeter.c EMeter.c	Obsahuje inicializační rutinu a rutinu údržby pro analogový terminál ESP430CE1 a přerušení z ESP430CE1
FE427_Measure_v3.ewp FE427_Measure_v3.eww	Soubory projektu pro Workbench verze 3 od IAR
FE427_Measure.ewp FE427_Measure.eww	Soubory projektu pro Workbench verze 2 od IAR
FE427_Measure.hzp FE427_Measure.hzs	Projektové soubory pro software Rowley's CrossStudio

Blokové schéma ukázkového programu je znázorněno na obrázku 13.

Obrázek 13. Blokové schéma demo programu

7.4 Generování poptávkového impulsu

Tento impuls lze použít k indikaci určité úrovně spotřebované energie. Tento výstupní signál lze generovat třemi způsoby.

7.4.1 Přímé použití výstupu přerušení úrovně

První metoda přímo využívá výstup zdroje přerušení ESP430 na dané úrovni. Implementace této metody je velmi jednoduchá a nevyžaduje žádné další hardwarové ani softwarové prostředky. Ale vzhledem k tomu, že se měří energie sinusových oscilací, může mít tento signál nějaké přechodné oscilace.

Tato metoda je aktivována:

7.4.2 Použití výstupu modulu Timer_A

Druhá metoda používá k odstranění přechodných jevů modul časovače Timer_A. Tato metoda je vhodná pro tvarování impulsů do 30 Hz. Před použitím této metody je třeba provést následující nastavení v souboru parametr.h.

Metoda se aktivuje následovně:

7.4.3 Použití výstupu modulu Timer_A pro průměrování

Třetí metoda používá pouze časový modul Timer_A pro časové průměrování a tvarování nosné.

Tato metoda se aktivuje následovně:

7.5 Řízení

Existují dvě tlačítka, která se používají k provádění následujících funkcí:

S_A: Vypněte modul ESP430CE1 a uveďte MSP430 do režimu nízké spotřeby. Hodiny reálného času běží dál.
S_B: Přepínání mezi režimy zobrazení.

7.5.1 Soubor Parametr.h

Všechna konfigurační nastavení se provádějí v souboru parametr.h. Tyto zahrnují:

Úroveň výstupního impulsu.
Koeficienty přenosu napětí a proudu
Konfigurační parametry pro modul ESP430CE1

#define for withDisplay umožňuje přizpůsobení kódu různé funkce a velikosti. Kód používá funkce s pohyblivou řádovou čárkou pro výstup UART a kalibraci. Zahrnutím jedné z těchto dvou částí se zvětší velikost kódu.

Definice bočníku, *define bočníku, umožňuje zvolit, zda bude vstup I1 připojen k bočníku nebo proudovému transformátoru.

Pro zjednodušení výpočtu hlavních parametrů použitých v souboru parameter.h můžete použít soubor pro Excel FE427_Settings.xls. Po zadání požadovaných informací do bílých polí se všechny parametry vypočítají a zobrazí. Stisknutím tlačítka „Uložit parametr do souboru“ se všechny parametry uloží do souboru ‚Test_Parameter.h‘.

Tento soubor s vypočítanými parametry bude zahrnut do zdrojového kódu namísto výchozích parametrů v souboru 'Parameter.h', pokud bude poznámka odstraněna z řádku '#define Test' v samotném souboru 'Parameter.h'.

7.6 Demo 2 demo program

Demo program Demo 2 se instaluje jako komplexní aplikace, která obsahuje UART a některé autokalibrační rutiny, které ukládají parametry do flash paměti. Pro výpočet spotřeby energie se místo funkce generování spotřeby překročením předem stanovené úrovně použijí hodnoty vrácené modulem ESP430CE1. Program Demo 1 inicializuje modul ESP430CE1, odesílá data do indikátoru a ovládá LED diodu při zapnutí. Tato ukázka je příliš velká pro použití se sadou Kickstart od IAR.

Demo program Demo 2 obsahuje všechny soubory obsažené v programu Demo 1 a soubory zobrazené v následující tabulce:

7.6.1 Komunikace přes UART

MSP430FE427 verze softwaru: 0114
Příkazy UART:

SHxx:

SMxx:

SSxx:

SDxx:

SOxx:

SYxx:

Dx:

D1:

D2:

D3:

D4:

D5:

D6:

D7:

D8:

D9:

DA:

DB:

DC:

Tx:

Mx:

já:

C0:

C1:

C2:

C3:

C4:

C5:

C6:

C9:

SA:

SW:

SS:

7.6.2 Kalibrace

Většinu procesu kalibrace lze provést příkazem UART "C0".

Pro provedení tohoto příkazu musí být vstupní parametry definovány v souboru parameter.h:

calVoltage
calCurrent
calPhi
calCosPhi
cal Frekv

Příkazem UART "C9" lze vypočítané hodnoty uložit do paměti flash.

7.6.3 Soubor Parametr.h

Všechna nastavení konfigurace se provádějí v souboru parametr.h:

Nastavení úrovně výstupního pulsu
Napěťové a proudové koeficienty
Nastavení modulu ESP430CE1

#defines for withUARTComm, withCalibration, withDisplay vám umožní změnit kód pro různé funkce a velikosti. Zahrnutím jedné z těchto dvou částí se zvětší velikost kódu.

Každý ví, proč existuje mikrokalkulačka, ale ukazuje se, že kromě matematických výpočtů toho umí mnohem víc. Vezměte prosím na vědomí, že pokud stisknete tlačítko „1“, poté „+“ a poté stisknete „=“, pak s každým stisknutím tlačítka „=“ se číslo na displeji zvýší o jednu. Proč ne digitální počítadlo?

Pokud jsou k tlačítku „=“ připájeny dva vodiče, lze je použít jako vstup čítače, například čítač cívek pro navíjecí stroj. A koneckonců, počítadlo může být také reverzibilní, k tomu musíte nejprve vytočit číslo na displeji, například počet závitů cívky, a poté stisknout tlačítko „-“ a tlačítko „1“. Nyní, pokaždé, když stisknete "=", číslo se sníží o jednu.

Je však potřeba senzor. Nejjednodušší možností je jazýčkový spínač (obr. 1). Jazýčkový spínač připojíme vodiči paralelně k tlačítku „=“, jazýčkový spínač sám stojí na pevné části navíječky a magnet upevníme na pohyblivou tak, aby magnet při jednom otočení cívky jednou projeďte blízko jazýčkového spínače, což způsobí jeho sepnutí.

To je vše. Je nutné navinout cívku, udělat „1+“ a pak s každým otočením, tedy s každým otočením, se hodnoty na displeji zvýší o jednu. Je nutné cívku odvinout, - na displeji mikrokalkulačky napíšeme počet závitů cívky a uděláme „-1“, pak s každým otočením cívky se hodnoty na displeji sníží o jednu.

Obr. 1. Schéma připojení jazýčkového spínače ke kalkulačce.

A předpokládejme, že potřebujete změřit velkou vzdálenost, například délku silnice, velikost pozemku, délku trasy. Bereme obyčejné kolo. Je to tak - na vidlici připevníme nekovový držák s jazýčkovým spínačem a magnet připevníme na jeden z paprsků kola jízdního kola. Poté změříme obvod kola a vyjádříme v metrech, například obvod kola je 1,45 metru, takže napíšeme „1,45+“, poté se zobrazení zvětší o 1,45 metru s každou otáčkou kola. a v důsledku toho se na displeji zobrazí vzdálenost ujetá na kole v metrech.

Pokud je vadný čínský quartzový budík (jejich mechanismus obvykle není příliš odolný, ale elektronická deska je velmi spolehlivá), můžete z něj vzít desku a podle schématu na obrázku 2 vyrobit stopky to a kalkulačka.

Napájení desky budíku probíhá přes parametrický stabilizátor na LED HL1 (LED musí být se stejnosměrným napětím 1,4-1,7V, např. červená AL307) a rezistor R2.

Impulzy jsou generovány z řídicích impulsů hodinového krokového motoru (cívky je nutné odpojit, deska se používá samostatně). Tyto impulsy jsou přiváděny přes diody VD1 a VD2 na bázi tranzistoru VT1. Napájecí napětí desky budíku je pouze 1,6V, přičemž úrovně pulzů na výstupech pro krokový motor jsou ještě nižší.

Aby obvod správně fungoval, jsou vyžadovány nízkonapěťové diody, jako je BAT85 nebo germanium.

Tyto impulsy jsou přiváděny do tranzistorového klíče na VT1 a VT2. V kolektorovém obvodu VT2 je zahrnuto vinutí nízkoenergetického relé K1, jehož kontakty jsou zapojeny paralelně s tlačítkem „=“ mikrokalkulátoru. Při napájení +5V se sepnou kontakty relé K1 na frekvenci 1 Hz.

Chcete-li spustit stopky, musíte nejprve provést akci „1+“ a poté zapnout napájení obvodu tvarovače impulsů pomocí spínače S1. Nyní se zobrazení každou sekundu zvýší o jednu.

Chcete-li zastavit počítání, jednoduše vypněte napájení tvarovače pulsů pomocí spínače S1.

Abyste měli účet pro snižování, musíte nejprve na displeji mikrokalkulačky vytočit počáteční počet sekund a poté provést akci „-1“ a zapnout napájení tvarovače pulsů přepínačem S1. Nyní se s každou sekundou budou hodnoty na displeji snižovat o jednu a bude z nich možné usoudit, kolik času zbývá do nějaké události.

Obr.2. Schéma přeměny čínského bodulnika na stopky.

Obr.3. Schéma počítadla přechodu IR paprsku pomocí kalkulačky.

Pokud používáte infračervený fotosenzor, který pracuje na průsečíku paprsku, můžete mikrokalkulátor přizpůsobit tak, aby počítal některé předměty, například krabice pohybující se po dopravním pásu, nebo instalací senzoru do uličky počítal lidi vstupující do místnosti. .

Schematický diagram IR odrazového senzoru pro práci s mikrokalkulátorem je na obrázku 3.

Generátor IR signálu je vyroben na čipu A1 typu 555 (integrovaný časovač) Jedná se o pulzní generátor 38 kHz, na jehož výstupu se pomocí klíče zapíná infračervená LED. Generační frekvence závisí na obvodu C1-R1, při úpravě výběru rezistoru R1 je třeba nastavit výstup mikroobvodu (vývod 3) na frekvenci blízkou 38 kHz. LED HL1 se umístí na jednu stranu průchodu a nasadí na něj neprůhlednou trubici, která musí být přesně nasměrována na fotodetektor.

Fotodetektor je vyroben na čipu HF1 - jedná se o standardní integrovaný fotodetektor typu TSOP4838 pro systémy dálkové ovládání televizory a další domácí spotřebiče. Když paprsek z HL1 dopadne na tento fotodetektor, jeho výstup je nulový. Při absenci paprsku jednotka.

Mezi HL1 a HF1 tedy není nic - kontakty relé K1 jsou rozepnuté a v okamžiku projetí předmětu jsou kontakty relé sepnuté. Pokud na kalkulačce provedete akci „1+“, pak s každým průchodem objektu mezi HL1 a HF1 se hodnoty na displeji kalkulačky zvýší o jednu a z nich bude možné usoudit, kolik krabic bylo odesláno nebo kolik lidí se přihlásilo.

Kryukov M.B. RK-2016-01.

-20 dB napsal:

A proč k věci nepřistoupit s malým krveprolitím? Pokud existuje něco jako výše zmíněný IZhTs5-4/8 se samostatnými segmentovými výstupy?

Moře opustila nepoužitá skrýš K176IE4 ze sovětských časů (počítadlo / dělič po 10 se sedmisegmentovým dekodérem a přenosovým výstupem, sloužící k vytvoření jednotek minut a hodin v elektronické hodiny, nekompletní analog - CD4026 - co je to za nekompletnost, ještě jsem nehledal...) v klasickém zařazení pro ovládání LCD. 4 ks - 2 na kanál, + 2 ks. 176 (561) LE5 nebo LA7 - jeden pro tvarovače s jedním impulsem (tlumiče odskoku kontaktu), druhý - pro vytvoření meandru pro "rozsvícení" LCD indikátoru?

Samozřejmě na MP je řešení krásnější, ale na popelnici je levnější a rozhoduje se výhradně na koleni... S programováním MP je to pro mě například těžké (pokud někdo nenabádá např. hotová skládka) - s kusy železa je to pro mě jednodušší.

No, tady jsem připraven se hádat. Pojďme počítat. Chcete-li začít, cena:
1. PIC12LF629 (SOIC-8) - 40 rub. (~1,15 $)
2. Displej od Motoroly S200/S205/T190/T191 - asi 90 rublů (~2,57 $) Navíc rozlišení 98x64 - kreslete a pište, co chcete.
3. Volné (SMD frézy, tlačítka, SMD kondenzátory atd.) offhand - asi 50 rublů. (~1,42 $)

Celkem: ~180 rublů (~5$)

Pouzdro, baterie (vybral bych si Lo-Pol baterii ze stejného motorového člunu C200 - kompaktní, prostorný, levný (poměrně)) - nemyslíme si, protože obojí je potřeba v obou variantách.

Nyní vaše možnost:

1. IZHTS5-4/8 - asi 50 rublů (~ 1,42 $)
2. К176IE4 (CD4026) – 15 rublů (~0,42$)x4=60 rublů (~1,68$)
3. K176LA7 – 5 rublů (~0,14$)x4=20 rublů (~0,56$)
4. Volné (SMD frézy, tlačítka, SMD kondenzátory atd.) offhand - asi 50 rublů. (~1,42 $)

Celkem: ~180 rublů (~5 $)

jaký je přínos?

Nyní odhadneme výkonnostní charakteristiky a funkčnost:

Možnost s MK bude mít spotřebu maximum 20mA, zatímco ve vaší verzi myslím 1,5 ... 2 krát více. Navíc ve vaší verzi - složitost (relativní) desky plošných spojů na 7 pouzdrech + mnohostranný IZHTS5-4/8 (pro jistotu - oboustranný), nemožnost upgradovat zařízení (přidat nebo změnit funkčnost) bez dostat se do okruhu (pouze na úroveň programu), nemožnost organizovat paměť pro měření (počet), napájení alespoň 5V (z menšího nerozhoupete LCI), hmotnost a rozměry. Argumentů lze uvést mnohem více. Nyní možnost s MK. O spotřebě proudu - max 20mA jsem již psal. + možnost režimu spánku (spotřeba - 1 ... 5 mA (hlavně - LCD)), složitost desky pro jeden 8nohý mikroobvod a 5pinový konektor pro LCD Motorola - je to dokonce směšné. Flexibilita (programově, bez výměny obvodu a desky, můžete udělat něco takového - vstanou vám vlasy), informační obsah grafického displeje 98x64 je nesrovnatelný se 4,5 číslicemi 7segmentového LCI. napájení - 3 ... 3,5V (můžete použít i tablet CR2032, ale lepší je Li-Pol od matky). Možnost organizace vícečlánkové paměti pro výsledky měření (počtů) zařízení - opět pouze na softwarové úrovni bez zásahu do obvodu a desky. A nakonec - rozměry a hmotnost nelze srovnávat s vaší variantou. Argument - "neumím programovat" nebude přijat - kdo chce, cestu ven si najde. Do včerejška jsem nevěděl, jak pracovat s displejem z mobilu Motorola C205. Teď mohu. Dny plynuly. Protože MUSÍM. Nakonec máš pravdu - můžeš se někoho zeptat.)) Takhle. A nejde o krásu, ale o to, že diskrétní logika je jako hlavní prvek obvodů morálně i technicky beznadějně zastaralá. To, co vyžadovalo desítky pouzder s divokou celkovou spotřebou, složitostí DPS a obrovskými rozměry, lze nyní s MK 28-40 stop sestavit snadno a přirozeně - věřte mi. Nyní dokonce existuje mnohem více informací o MK než o diskrétní logice - a to je zcela pochopitelné.

Vše o mobilních technologiích