Для измерения электроэнергии в трёхфазных и однофазных сетях Texas Instruments предлагает полный перечень компонентов. Представленное ниже решение позволяет реализовать высокоинтегрированное устройство для систем измерения параметров электросети. Использование таких элементов, как: изолирующий усилитель AMC1100, четырёхканальный цифровой изолятор ISO7241C, высокопроизводительный микроконтроллер TMS320F28027 в связке с сигма дельта АЦП семейства ADS131E08 позволяет реализовать трёхфазный счётчик электроэнергии с малым энергопотреблением и высокой линейностью измерений, которые удовлетворяет требованиям 1.0 и 0.5 класса точности.
Блок-схема прибора измерения параметров электросети
Измерительная часть предложенного решения реализована на микросхемах серии ADS131E – 24-бит сигма дельта АЦП. На сегодняшний день серия ADS131E представлена тремя микросхемами, отличающихся между собой количеством входных каналов: ADS131E04 – 4 канала; ADS131E06 – 6 каналов; ADS131E08 – 8 каналов. В остальном микросхемы ADS131E полностью идентичны, включая корпуса и характеристики используемых 24-битных сигма дельта АЦП, что позволяет производить изменение количества каналов без существенных конструктивных изменений платы.
Особенностями АЦП является высокая степень интеграции при небольшом энергопотреблении – в среднем 2 мВт/канал. АЦП ADS131E04/ADS131E08 являются интегрированным решением, содержащим следующие блоки:
- 24-битные сигма дельта АЦП, по одному на канал, с возможностью одновременного измерения;
- источник опорного напряжения (ИОН);
- усилитель с программируемым коэффициентом усиления (PGA),
- компараторы для обнаружение сбоев в линии;
- для тестирования сигнального тракта в АЦП встроен генератор сигналов.
Такая интеграции позволяет упростить сигнальный тракт и обеспечить полную обработку сигнала на минимальной площади.
Основные параметры | ADS131E04 | ADS131E06 | ADS131E08 |
Разрядность | 24 бит | ||
Частота выборки (макс.) | 64 квыб/с | ||
Количество входных каналов | 4 | 6 | 8 |
SNR | 107 дБ | ||
Потребляемая мощность (тип.) | 9.3 мВт | 12.7 мВт | 16 мВт |
Цифровой интерфейс | SPI | ||
Аналоговое напряжение питания | 2.…5.25 В | ||
Цифровое напряжение питания | 1.8…3.6 В | ||
Режим работы ИОН | внутренний, внешний | ||
Рабочий диапазон температур | -40…105°C | ||
Корпус | 64 TQFP | ||
Гальваническая развязка в предложенном решении обеспечивается как по входу, так и по выходу.
Для защиты входных цепей измерительного тракта предлагается использовать изолирующий усилитель AMC1100. Усилитель AMC1100 обеспечивает гальваническую развязку 4.25 кВ при этом обеспечивается усиление G=8 с точностью 1%.
В качестве гальванической развязки цифровых сигналов используется цифровой изолятор ISO7241, который кроме гальванической развязки обеспечивает необходимые скорости передачи данных.
Источник: www.compel.ru