Płytka ewaluacyjna licznika energii elektrycznej EVALSTPM-3PHISO

Płytka aplikacyjna EVALSTPM-3PHISO firmy STMicroelectronics bazuje na procesorze aplikacji STPM32f42143RH analogowego układu pomiarowego front-end STPMS2 oraz układzie STISO621W, który zapewnia izolację galwaniczną pomiędzy trzema fazami w aplikacji pomiarowej. Płytka ewaluacyjna EVALSTPM-3PHISO stanowi implementację pełnego 3-fazowego licznika energii z tanimi bocznikowymi czujnikami prądu.

Rozwiązanie oparto na urządzeniu STPMS2, które jest dwukanałowym 24-bitowym modulatorem sigma-delta drugiego rzędu, mierzącym napięcie i prąd każdej z faz za pośrednictwem dzielnika napięcia i bocznikowego czujnika prądu. Obwody pomiarowe i układ płytki drukowanej zoptymalizowano pod kątem uzyskania maksymalnego stosunku sygnału do szumu, dla zapewnienia optymalnej dokładności. Układ STPMS2 dokonuje nadpróbkowania sygnału z wykorzystaniem zegara 4MHz z rozkładem synchronicznym sterowanym przez mikrokontroler, a następnie generuje wyjściowe strumienie bitowe sigma-delta napięcia i podaje je za pośrednictwem multipleksera na ten sam wtyk.

Dwukierunkowa komunikacja pomiędzy modulatorem STPMS2 i mikrokontrolerem MCU jest izolowana przy użyciu dwukanałowego, dwukierunkowego interfejsu STISO621W z izolacją galwaniczną 6kV. Umożliwia szybki i bezpieczny przesył danych pomiędzy izolowanymi domenami z prędkością do 100Mbps oraz z niskimi zniekształceniami impulsów (<3ns). Oprogramowanie układowe omawianego rozwiązania wykorzystuje cyfrowe filtry do modulatora sigma-delta (DFSDM) układu STM32F413RH do konwersji sześciu strumieni bitowych na 24-bitowe dane napięcia i prądu w tempie 200µs. Wszystkie parametry metrologiczne są obliczane w czasie rzeczywistym co 200µs.

Dostępne są dwie diody LED przeznaczone do generowania impulsów aktywnych i reaktywnych. Oprogramowanie układowe wykorzystuje również komunikację portu wirtualnego dla łatwego dostępu do parametrów wewnętrznych w celu odczytu danych metrologicznych, modyfikacji konfiguracji wewnętrznej pozwalającej uzyskać wysoką elastyczność zastosowania, a także kalibracji płytki.