MSP430F42x实现交流(AC)电压计[日文、附源码]

楼主
MSP430F42x实现交流(AC)电压计[日文、附源码]
日本玩家博客:http://hamayan.blog.so-net.ne.jp/2007-02-10
有懂日文的网友或有朋友懂日文的,麻烦翻译一下供国内网友参考吧。先谢谢!

                   MSP430-CQ ベースボードのアプリケーション AC電圧計
                   [IMGA=0,absMiddle]http://hamayan.blog.so-net.ne.jp/blog/_images/blog/_800/hamayan/6435676.jpg[/IMGA]

birdさんがD/Aを使ってオルゴールを作っているので、こちらはA/Dを使ってみます。まああちらほど複雑な事はしていませんが。

A0入力に、150Vrms入ると0.397Vrms出力するトランスを挟んで家庭用のAC電源を入れています。

トラ技1月号の記事でAC入力が何故このA/Dで取れるか解説していますが、実際は駄目ですね。
結局直流レベルが不定なので、一時的に(おそらく入力端子等の寄生容量がチャージされて)直流電圧が安定しても、その後入力変動が有ると別の直流電圧に落ち着いてしまい、入力が変動する度に直流分が変わってしまいます。
なので適当な、しかし入力範囲を超えない所へバイアスするのが宜しい様です。例えばVCCとAGNDの中点とか、面倒で無ければVREFをバッファ出力にして、これで直流バイアスを入れるとかです。

後は商用周波数の適当な倍数のサンプリング結果(今回は16倍オーバーサンプリング)の二乗平均を取れば実効値を算出できます。
特にfloatを使わずlongでも、このLCDの出せる精度なら十分実用的な計算を出来るとは思いますが、取り敢えず浮動小数点で演算してみました。
まあ実際の所自宅でやったので計測器がテスター程度しかなく、正確な調整はしていませんが、大体それっぽく表示しています。

計算を簡素化すれば3相交流も計測出来るでしょう。
かいつまんで、使用したプログラムのリスト

※iodefine.hは、ビットフィールドを定義したヘッダーファイルです。まだ全部のレジスタについて定義した訳ではありませんが、試してみるならここです。

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include "msp430x42x0.h"
#include "iodefine.h"

#define  _MCLK_         (6160384UL)
#define  _SAMPLING_FREQ_  (50 * 16)  //関東なので50Hz

/*******************/
/* 大域変数の皆さん         */
/******************/
float rms;
int disp_value;

/*******************/
/* main                       */
/******************/
void main(void)
{
  unsigned int i;

  WDT_CTL.WORD = WDTPW + WDTHOLD;  // WDTの停止
  SCFQCTL = 94 - 1;
  FLL_CTL0 = DCOPLUS + XCAP18PF;
  SCFI0 = FLLD_2 + FN_2;

  P1_D.BIT.B0 = 1;  //p1_0を出力に設定
  P1_O.BIT.B0 = 0;  //p1_0を出力に設定
  P6_SEL.BYTE = 0x03;  // P6.0=A0+,P6.1=A0-
  P6_O.BIT.B4 = 0;  //p6_4に0を出力する
  P6_D.BIT.B4 = 1;  //p6_4に0を出力する

  SD16_CTL.BIT.SSEL = 1;  //SMCLK
  SD16_CTL.BIT.DIV = 1;  // 1/2
  SD16_CTL.BIT.XDIV = 1;  // 1/3
  SD16_CTL.BIT.VMIDON = SD16_CTL.BIT.REFON = 1;  //VREFとVMIDバッファをON
  //1ms程度の待ちを入れる
  for( i = 0; i < (_MCLK_ / 1000 / 5); i++ ) ;
  SD16_CTL.BIT.VMIDON = 0;  //VMIDバッファをOFF

  SD16_CCTL0.BIT.BUF = 3;  //バッファ有り、高速
  SD16_CCTL0.BIT.OSR = 3;  //32倍オーバーサンプリング
  SD16_CCTL0.BIT.DF = 1;  //2の補数形式

  SD16_INCTL0.BIT.INTDLY = 0;  //最初の3回の変換は無視をする
//  SD16_INCTL0.BIT.GAIN = 0;  // x1

  init_LCD();  // LCDの初期化
  cls();  // LCD表示のクリア

  //BASIC TIMERの設定
  BT_CTL.BIT.SSEL = 0;  // クロック源はACLK/256
  BT_CTL.BIT.DIV = 1;  // クロック源はACLK/256
  BT_CTL.BIT.IP = 4;  //ベーシックタイマーは約4Hz
  BT_CTL.BIT.FRFQ2 = 0;  //LCDクロックはfACLK/32
  BT_CTL.BIT.HOLD = 0;  //カウント動作継続

  //Timer A3の設定
  TACCR0 = (_MCLK_ / 1 / _SAMPLING_FREQ_) - 1 + 1;
  TA_CTL.BIT.SSEL = 2;  //SMCLKを選択
  TA_CTL.BIT.MC = 1;  //UPモード、終わりはCCR0

  TA_CCTL0.BIT._CCIE = 1;  //割り込み許可

  SD16_CCTL0.BIT.IE = 1;  //ADの割り込み許可
  IE_2.BIT.BT = 1;  // Basic Timer割込みを許可
  disp_3dp(1);  // 3DP表示制御. dat=0;表示オフ, dat=1;表示オン

  _BIS_SR(LPM0_bits + GIE);  // LPM0に入る, 周辺モジュール割込み許可
}

/*************************/
/* TIMER A3割込みサービスルーチン   */
/* ()Hz周期                                */
/*************************/
#pragma vector=TIMERA0_VECTOR
__interrupt void Timer_A (void)
{
  SD16_INCTL0.BIT.INCH = 0;
  SD16_CCTL0.BIT.SC = 1;  //変換開始
}

/***************************/
/* BASICTIMER 割込みサービスルーチン  */
/* 0.25s周期                                */
/***************************/
#pragma vector = BASICTIMER_VECTOR
__interrupt void BASICTIMER (void)
{
  short temp = disp_value;
 
  _BIS_SR(GIE);
  disp( temp );
}

/**************************/
/* A/D変換終了 割込みサービスルーチン */
/**************************/
#pragma vector = SD16_VECTOR
__interrupt void SD16_A_Int (void)
{
#define  ROOT2  (1.4142135623730950488016887242097)
  short data;
  float temp;
  static int count;
 
  data = SD16MEM0;  //変換データの取り込み
  SD16_CCTL0.BIT.SC = 0;  //変換停止

  data -= 35;  //直流offsetの除去
//  avg += data;
  temp = (data * (150 * ROOT2)) / (32768 * 0.562 / 0.6);
  rms += temp * temp;
 
  if( ++count >= 16 )
  {
    disp_value = sqrt( rms * 10000 / 16 );  /*平方根が抜けておりました。*/
//    disp_value = avg / 16;
    count = rms = 0;
  }
}

                [IMGA=0,absMiddle]http://hamayan.blog.so-net.ne.jp/blog/_images/blog/_800/hamayan/6303830.jpg[/IMGA]
1楼
改装成为AC电流计
利用此原理,同样可以改将为电流计。
              [IMGA=0,absMiddle]http://hamayan.blog.so-net.ne.jp/blog/_images/blog/_800/hamayan/6479358.jpg[/IMGA]
さて、前回は交流電圧の計測まで行いました。電圧を計測したら電流も計測したくなるのが人情ですね。←無理矢理な展開。
そこで、今度は電流変換トランス(U_RD CTL-12-S30-20Z)を使って電流も入力できるようにしてみました。最大10Aまで計測できます。

最近では、あの鈍い?アメリカ人でさえ地球温暖化に気付く程逼迫した状況になってきているのかな?。取り敢えずそれが何かと言えば叫ばれています。アメリカ人が気付く程なので、もう致命的じゃないの?とも思えますが。

そこで、当、適当電子工作研究所、Team-0.6%では、今使っている家電製品の電圧/電流を調べて、それがどれ位電気を食っているかを、ベースボードを使って調べてみようと言う作戦に出ました。

              [IMGA=0,absMiddle]http://hamayan.blog.so-net.ne.jp/blog/_images/blog/_800/hamayan/6479437.jpg[/IMGA]

えー、写真は一番上が25Wの半田鏝を計測した物です。これはちょっと面白い動きでしたね。冷えている時は0.3A位流れていましたが、温まるに従い電流が下がり、最終的には0.2A程度まで落ち着きます。勿論これは使い勝手を考えて敢えてその様な動きをするのでしょう。
逆に言えば、なるべく半田鏝を使っていない間は、電気を落とす様な使い方が推奨されているのかもしれません。
              [IMGA=0,absMiddle]http://hamayan.blog.so-net.ne.jp/blog/_images/blog/_800/hamayan/6479457.jpg[/IMGA]

次の写真は、電気たこ焼き器を計測してみた所です。このたこ焼き器の消費電力は一応650Wと書かれています。
実際計ってみると、おお!優秀、優秀、ほぼその通りの電流が流れています。ただ、電流が流れた為、若干電圧降下を起し、97V程度が計測されました。つまり電源ケーブルの何処かで3V×6.5Aの19.5Wを消費している計算になります。うーーーーむ。
              [IMGA=0,absMiddle]http://hamayan.blog.so-net.ne.jp/blog/_images/blog/_800/hamayan/6479471.jpg[/IMGA]

さて、今までは抵抗性負荷の計測でしたが、今度は誘導性負荷の計測をしてみたいと思います。
写真の下の方の小型扇風機がそれです。一応、本体に書かれている消費電力は50Hzで44Wとなっています。
計ってみると、、、0.812A流れました。約80Wです。書かれている事と違うじゃん。
という訳で、誘導性負荷の力率の話は、「ソフトが出来たら」に続くのでした。

如何でしょうか?。ちょっとベースボード使ってやってみたくなりません?。

特に元隊長さん、結局子供達に、大人が地球上でやって来た事のつけを押し付ける事になってしまいました。せめて子供等が自分の周りの状況を知る手段としてこの企画は如何でしょうか。
トランスを使っているので、トランスを樹脂のケースに入れる等すれば安全度は高いですが、それでも若干商用電源を扱う部分が有るのでそこは大人がやるにしても、教育用素材としてはなかなかお勧めだと思います。

电脑版 Page created in 0.1094 seconds width 4 queries.