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及时发现并解决使用ACS37800和PIC32MZ2048EFM100的电能质量问题

跟踪和分析电力使用趋势

PWR Meter 3 Click - 90A with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 6月 27, 2024

点击板

PWR Meter 3 Click - 90A

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

我们的解决方案旨在精确测量通过连接负载的电压和电流,提供关键的电气性能洞察。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

PWR Meter 3 Click基于Allegro MicroSystems的ACS37800,这是一种用于电压、电流和功率监测的简单解决方案,简化了在60Hz到许多AC/DC应用中的电源监测添加。ACS37800包括一个铜导电路径,生成与施加电流成比例的磁场,通过差分方式感应,以拒绝共模场引入的误差。它特别适合高隔离,达到4800 VRMS的增强隔离等级和可靠的±90A双向电流感应范围。凭借高配置性和集成特性,此Click板™可以适应大多数电源监测应用。ACS37800测量施加到REF端子的电压,范围为9.5到27V,通过电阻分压以适应板载电压感应放大器的输入范围并增加隔离。另一方面,施

加到电流感应端子的电流使用集成电流环和电气隔离霍尔传感器进行测量。然后,这两个模拟信号通过集成的高精度ADC进行采样,进入数字系统。测量引擎随后确定频率,计算电流、电压和功率的RMS值,并提供一系列平均和配置选项。PWR Meter 3 Click通过标准I2C 2线接口与MCU通信,用于读取数据和配置设置,支持标准模式操作,时钟频率为100kHz,并支持高达400kHz的快速模式操作。ACS37800可以通过连接到mikroBUS™插槽RST引脚的EN引脚打开或关闭,从而提供一个开关操作,通过TPS2041B打开/关闭对ACS37800的电源传输。除了能够测量电流和电压外,它还

具有两个LED指示灯,DIO0和DIO1,用于实现对一些操作异常的视觉检测,例如欠压和过压报告以及快速过流故障检测。DIO0 LED的默认状态应用于零点交叉,而DIO1则用于过流检测。除了LED之外,这些信息还可以通过mikroBUS™插槽的INT和AN引脚检测,标记为D0和D1。此Click板™仅能在3.3V逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,此Click板™配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

PWR Meter 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Overcurrent Detection
RPB4
AN
Enable
RA9
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Zero Crossing
RF13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

PWR Meter 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF MB 1 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Curiosity PIC32 MZ EF MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 PWR Meter 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • pwrmeter3_get_dio0_pin - 该函数返回DIO0引脚的逻辑状态

  • pwrmeter3_get_dio1_pin - 该函数返回DIO1引脚的逻辑状态

  • pwrmeter3_read_average_rms - 该函数读取指定数量样本的电压和电流RMS平均测量值

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief PWR Meter 3 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of PWR Meter 3 click board by reading and displaying
 * the voltage, current, and power RMS measurements.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration which sets the DC measurement
 * and VRMS thresholds to about 28V for overvoltage and about 9.3V for undervoltage flag.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the voltage and current RMS values averaged from 500 samples, then calculates the power from it
 * and displays the results on the USB UART. Also if an UV or OV flag is detected it will be logged accordingly.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "pwrmeter3.h"

static pwrmeter3_t pwrmeter3;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    pwrmeter3_cfg_t pwrmeter3_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    pwrmeter3_cfg_setup( &pwrmeter3_cfg );
    PWRMETER3_MAP_MIKROBUS( pwrmeter3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == pwrmeter3_init( &pwrmeter3, &pwrmeter3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( PWRMETER3_ERROR == pwrmeter3_default_cfg ( &pwrmeter3 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float v_rms, i_rms;
    if ( PWRMETER3_OK == pwrmeter3_read_average_rms ( &pwrmeter3, &v_rms, &i_rms, PWRMETER3_DEF_AVG_SAMPLES ) )
    {
        if ( !pwrmeter3_get_dio0_pin ( &pwrmeter3 ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Over-voltage detected!\r\n" );
        }
        if ( !pwrmeter3_get_dio1_pin ( &pwrmeter3 ) )
        {
            log_printf ( &logger, " Under-voltage detected!\r\n" );
        }
        log_printf ( &logger, " Voltage: %.2f V\r\n", v_rms );
        log_printf ( &logger, " Current: %.2f A\r\n", i_rms );
        log_printf ( &logger, " Power: %.2f W\r\n\n", i_rms * v_rms );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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