基于C2000內(nèi)置12位ADC的電能計(jì)量方案-技術(shù)方案

精品文檔-下載后可編輯基于C2000內(nèi)置12位ADC的電能計(jì)量方案-技術(shù)方案摘要

本應(yīng)用筆記介紹了基于C2000內(nèi)核和片內(nèi)12位ADC實(shí)現(xiàn)軟件電能計(jì)量的方案。C2000是德州儀器半導(dǎo)體有限公司生產(chǎn)的32位高性能實(shí)時微控制器，廣泛應(yīng)用于諸如馬達(dá)驅(qū)動，數(shù)字電源等各種和功率控制相關(guān)的實(shí)時控制領(lǐng)域，而電能和功率的計(jì)算在以上應(yīng)用中往往作為反饋控制的輸入信號存在。因此，將軟件電能計(jì)量算法集成到C2000平臺上是實(shí)現(xiàn)各種實(shí)時控制SOC方案的關(guān)鍵。本文介紹了在C2000上實(shí)現(xiàn)軟件計(jì)量算法的具體方法以及TI基于C2000的軟件計(jì)量庫的使用方法，同時給出了測試結(jié)果。

1C2000計(jì)量庫介紹

1.1應(yīng)用背景

節(jié)能環(huán)保的倡導(dǎo)和推行使大部分家用電器都有對能耗統(tǒng)計(jì)的需求，對于這個巨大的應(yīng)用市場，將C2000芯片在家電電機(jī)電源上的應(yīng)用優(yōu)勢在硬件成本添加代價下兼容拓展能耗統(tǒng)計(jì)功能是本次設(shè)計(jì)的目的。

C2000芯片專注于電機(jī)電源控制，其的性能已被業(yè)界普遍認(rèn)可。本次設(shè)計(jì)是基于C2000Piccolo系列芯片搭建的軟件測試平臺，實(shí)現(xiàn)一套滿足智能家居能耗計(jì)量的軟件庫，使用的硬件代價實(shí)現(xiàn)對C2000應(yīng)用領(lǐng)域的豐富。

1.2硬件平臺及軟件庫介紹

本次參考設(shè)計(jì)硬件平臺使用C2000PiccoloEntryLineControlPad，這是TI提供的一套低成本C2000開發(fā)板，基于此平臺搭建的電路進(jìn)行計(jì)量庫開發(fā)可以使用戶在逐步學(xué)C2000開發(fā)編程的同時實(shí)現(xiàn)一套能耗計(jì)量軟件。

此參考設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個單相電能計(jì)量方案。參考設(shè)計(jì)的目的旨在實(shí)現(xiàn)一個完整的單相計(jì)量庫。使用戶在這個參考設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上快速建立自己的單相計(jì)量方案。代碼庫提供有功功率，無功功率，視在功率，有功能量以及無功能量，同時還能測量回路電流有效值，電壓有效值，功率因數(shù)，頻率等參數(shù)，滿足單相電能計(jì)量的需求，軟件支持?jǐn)?shù)字校表。

2第二部分計(jì)量電路及功能描述

2.1計(jì)量代碼庫

調(diào)用計(jì)量庫時，只需要將emeter目錄下的所有文件都添加進(jìn)來，就能夠使用計(jì)量功能了。其中文件emeter-interface.h中聲明了所有對外調(diào)用接口，供程序調(diào)用，以實(shí)現(xiàn)校表和計(jì)量數(shù)據(jù)讀取等功能。算法庫默認(rèn)配置ADC轉(zhuǎn)換率為3200點(diǎn)/秒，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為12bit，數(shù)據(jù)范圍0—4096，實(shí)現(xiàn)單相計(jì)量。函數(shù)adc_interrupt（）實(shí)現(xiàn)對原始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的運(yùn)算，measurement_callback（）負(fù)責(zé)進(jìn)一步處理adc_interrupt（）中預(yù)處理的數(shù)據(jù)。因此可以在ADC每個中斷中調(diào)用adc_interrupt（adc_raw［2］），也可以緩存多個點(diǎn)然后再循環(huán)調(diào)用此函數(shù)，函數(shù)入?yún)dc_raw為信號輸入，adc_raw［0］為電壓轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，adc_raw［1］為電流轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。adc_interrupt（），measurement_callback（）實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示：

3校表介紹

3.1校表寄存器

校表寄存器在火線零線等同對待。

功率增益寄存器

4結(jié)論

4.1硬件平臺

本方案在C2000F280270ControlPad上進(jìn)行搭建了測試平臺，并在標(biāo)準(zhǔn)的電能表測試設(shè)備上進(jìn)行了精度測試。圖5為實(shí)際測試的樣機(jī)：

4.2軟件資源占用

本方案占用的C2000資源如下表所示。

4.3測試數(shù)據(jù)