Acerca del problema de medir señales CC con cs5460a

1 Descripción general

CS5460A es el último chip lanzado por CRYSTAL para medir corriente, voltaje, potencia, etc. Es una versión mejorada de CS5460, con alta precisión, gran rendimiento y bajo costo El dispositivo mejorado funciona de forma independiente sin un microcontrolador. CS5460A contiene 2 amplificadores programables de ganancia, 2 moduladores ΔΣ, 2 filtros de alta velocidad y tiene funciones de calibración del sistema y cálculo de RMS/potencia para proporcionar muestreo instantáneo de datos de voltaje/corriente/potencia y energía activa, IRMS, el resultado del cálculo del período de VRMS. Para adaptarse a mediciones de bajo costo, CS5460A también puede generar un tren de pulsos en un pin determinado. El número de pulsos de salida es proporcional al valor del registro de energía activa y el rango de adaptabilidad es más amplio.

2 características

(1) Puede "autoiniciarse" de forma inteligente desde la E2PROM serie, no requiere un microcontrolador y tiene la función de conversión de energía eléctrica con un solo pulso. . (2) Con la función de calibración del sistema de CA o CC, se puede ajustar la compensación de fase de voltaje a corriente.

(3) Tiene una sencilla interfaz serie digital de tres cables, que se puede leer y escribir fácilmente.

(4) Temporizador guardián con monitor de energía incorporado.

(5) Linealidad de los datos de energía eléctrica: la linealidad es ±0,1% dentro del rango dinámico de 1 000:1.

3 Operación de CS5460A

La operación de CS5460A es principalmente escribir comandos a través del puerto SPI, leer y escribir diferentes registros y realizar diferentes operaciones. Los registros de CS5460A incluyen principalmente el estado; registros y registros de configuración, registros de control, registros de calibración varios, registros de datos, etc. Antes de tomar medidas, configure los registros adecuadamente para obtener resultados correctos.

3.1 Calibración del sistema

CS5460A proporciona la función de calibración digital. La calibración de compensación del sistema y la calibración de ganancia del sistema se pueden realizar escribiendo valores específicos en el registro de comando de calibración. Al realizar la calibración, se debe aplicar la señal de calibración correspondiente a los canales de voltaje y corriente. CS5460A tiene una serie de registros de calibración. Después de ejecutar un determinado comando de calibración, el registro correspondiente retendrá los valores de corrección generados por la calibración. Estos valores se pueden leer si se guardan en una memoria externa no volátil. los valores se guardarán después de restablecer el sistema. Escribir en el registro correspondiente sin recalibración. Los registros de calibración incluyen el registro de polarización de corriente/voltaje CC, el registro de ganancia de corriente/voltaje y el registro de polarización de corriente/voltaje CA. Antes de la calibración, el CS5460A debe estar en un estado activo, prepararlo para recibir comandos válidos y borrar el bit DRDY del registro de estado, porque DRDY se utiliza para determinar si se completó la calibración. Al realizar la calibración de compensación, se debe ingresar una señal cero; cuando se realiza la calibración de ganancia, se debe ingresar una señal de escala completa. Una vez completada la calibración, se pueden tomar medidas.

3.2 Lectura y escritura de datos

Antes de leer y escribir datos, se debe inicializar el puerto serie. Debido a que el puerto serie inicial y SCLK pueden no estar sincronizados, cualquier entrada de comando válida al CS5460A puede no producir una acción o producir una acción incorrecta. En este momento, es necesario reinicializar el puerto serie. Cuando el comando contiene una operación de escritura, el puerto serie registrará los datos del pin SDI (comenzando desde el bit alto) en los siguientes 24 ciclos SCLK. El comando de escritura del registro debe ir seguido de datos de 24 bits. Por ejemplo, para escribir el registro de configuración, primero debe escribir la palabra de comando (0x40) para iniciar la operación de escritura. Luego, con 24 pulsos de reloj en serie consecutivos, el CS5460A recibirá los datos de entrada en serie del pin de entrada en serie SDI una vez. datos recibidos, la máquina de estado escribe los datos en el registro de configuración y luego espera el siguiente comando. Cuando se inicia el comando de lectura, el puerto serie iniciará la transferencia del contenido del registro en el pin SDO (comenzando desde el bit alto) en los próximos 8, 16 o 24 ciclos SCLK. Las instrucciones de lectura de registros pueden terminar en un límite de 8 bits (por ejemplo, sólo se pueden leer 8, 16 o 24 bits durante una lectura). Asimismo, la lectura del registro de datos permite el "encadenamiento de comandos". Por tanto, al leer un registro, el microcontrolador puede enviar simultáneamente una nueva instrucción, que se ejecutará inmediatamente y podrá finalizar la operación de lectura.

Por ejemplo, la palabra de comando se envía a la máquina de estado para leer un determinado registro de salida. Después de 16 pulsos de reloj en serie consecutivos de lectura de datos, se ejecuta la palabra de comando de escritura (como el comando de borrado del registro de estado) y se ingresan los datos. desde el pin SDI Los 8 bits restantes de datos leídos se transfieren al pin SDO. Para otro ejemplo, cuando el usuario sólo necesita obtener 16 bits válidos de una operación de lectura, puede ingresar el segundo comando de lectura desde SDI después de leer datos de 8 bits desde SDO. Nota: Durante el ciclo de lectura, cuando los datos salen desde el pin SDO, se debe usar la instrucción SYNC0 (NOP) para poner el pin SDI en estado estroboscópico. El tiempo de lectura/escritura se muestra en la Figura 1 y la Figura 2.

4 Aplicaciones de CS5460A

CS5460A se utiliza principalmente para el diseño de medidores de electricidad inteligentes y también se puede utilizar para medir voltaje y corriente instantáneos, valor efectivo de voltaje y corriente. y poder. El diseño del circuito puede utilizar un microcontrolador o una EPROM de arranque automático, que se puede utilizar de forma flexible para adaptarse a diferentes necesidades.

El valor efectivo de voltaje y corriente se lee como un número 3B de 24 bits sin signo, mientras que el valor instantáneo se representa mediante un número de 24 bits con signo, donde el bit más alto indica positivo y negativo.

CS5460A también proporciona el puerto de salida de pulso de medición de energía eléctrica EOUT y el puerto de dirección de potencia EDIR, por lo que se puede conectar fácilmente con un contador de motor paso a paso para formar un medidor eléctrico simple. La Figura 3 es un circuito de aplicación típico. Dependiendo del rango de voltaje medido, seleccione una resistencia divisoria de voltaje adecuada o un transformador de voltaje. Aquí se supone que la fuente de alimentación que utilizamos es una señal de CA sinusoidal, el voltaje máximo es 250 V y la corriente es 20 A. Para ondas sinusoidales, el valor efectivo que se puede medir con precisión es 0,7071 del valor máximo (la entrada no está sobrecargada). Dado que la señal de potencia real no puede ajustarse completamente a la curva sinusoidal, para evitar que el valor exceda el rango, cuando los valores efectivos del voltaje de la línea eléctrica y la corriente de la línea eléctrica son 250 V y 20 A respectivamente, debemos configurar el El valor efectivo de voltaje y el valor efectivo de corriente se registran en 0,6. Por lo tanto, cuando el valor del registro RMS se establece en 0,6, el nivel de entrada es 0,6×250=150mV. Ahora podemos obtener los valores de las constantes de ganancia del sensor KV y KI. Cuando el voltaje/corriente de la línea de alimentación sea el valor máximo de 250 V y 20 A, la entrada del canal de voltaje/corriente será KV = 150 mV/250 V. =0,0006; KI =150mV/20A=0,007 5n. Estas constantes determinarán la relación del transformador o del divisor de resistencia. La interfaz SPI con el microcontrolador tiene 4 líneas SCLK, SDI, SDO e INT. Si el microcontrolador consulta datos activamente, solo se utilizan 3 líneas. El programa de lectura y escritura del puerto SPI es el siguiente:

Subrutina de escritura de datos de 8 bits, A es la escritura de datos

INBYTE: MOVR R2, #08H

INBYTEl: CLR SCLK

RLC A

MOV SDI, C

DJNZ R2, INBYTEL

RET

Leer datos de la subrutina 3B, la primera dirección de los datos leídos se almacena en R1

OUTBYTE: MOV R2, #03H

OUTBYTEl MOV R3, #08H

CLR SCLK

MOV C, SDO

RLC A

DJNZ R3, OUTBYTE2

MOV @R1 , A

INC R1

DJNZ R2, OUTBYTE1

CLR SDI

CLR SDO

CLR SCLK

RET