32-Bit ARM-Cortex-M4Kinetis-MCU für Smart Meters
Freescale: Referenzdesign für konfigurierbare Stromzähler
Um die verbrauchte Energie möglichst genau zu erfassen, verfügt das Referenzdesign für intelligente Einphasen-Stromzähler MK30X über genaue A/D-Wandler in Kombination mit einem integrierten PGA (Programmable Gain Amplifier).
Für den Messkreis kommt ein kosteneffizienter Shunt zum Einsatz, wodurch sich die Systemkosten reduzieren. Das Referenzdesign demonstriert Freescale Semiconductor auf der embedded world in Nürnberg (1.-3. März).
Es basiert auf dem MK30X, einer 32-Bit ARM-Cortex-M4Kinetis-MCU, die Fast-Fourier-Transformationen (FFT) effizient durchführt, um die auf dem Zähler angezeigten Einheiten aus den Spannungs- und Stromwerten mit ihren entsprechenden Oberwellen zu berechnen. Mit diesem Berechnungsverfahren lässt sich die Blindleistung genau erfassen.
Der Strommessbereich liegt zwischen 5 und 120 A (5 A Nominalstrom; 120 A Spitzenstrom), der Spannungsmessbereich zwischen 85 und 264 V (50/60 Hz), die Messgenauigkeit für Wirk- und Blindleistung gemäß IEC50470-3 Klasse B1 gibt Freescale mit 1 Prozent an.
Das MK30X Referenzdesign verfügt über eine 128-Bit-Identification, FlexMemory und Tamper Detection. Auf dem MQX-Echtzeit-Betriebssystem und der Software können Kunden aufsetzen und kundenspezifische Stromzähler entwickeln. Das eingebaute LCD-Display kann alle gängigen Zählerwerte anzeigen, so dass sich die Zähler an die jeweiligen Anforderungen anpassen lassen. Es handelt sich um ein 4x40-Segment-LCD mit Ladungspumpe, das V, A, W, Var, VA, kWh, kVarh, cos phi, Hz, Zeit und Datum anzeigt.
Der Entwickler kann über die am Gerät vorhandenen Tasten beliebige Messgrößen anwählen. Darüber hinaus stehen ihm diverse Kommunikationsschnittstellen für die Fernerfassung der Zählerdaten zur Verfügung. Optional ist die Anbindung an ein ZigBee-Netzwerk über eine I2C-Schnittstelle möglich. Der Zähler kann so auf einfache Weise in ein intelligentes Stromnetz integriert werden. Für kurze Strecken können die SCI/SPI-Schnittstellen für die Kommunikation mit der Infrastruktur des Energieversorgers genutzt werden.
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