PowerScope - измеритель напряжения, тока и мощности на MSP430

PowerScope - это измеритель, предназначенный для использования на макетной плате, для помощи в разработке устройств с батарейным питанием. Он обеспечивает отдельный мониторинг источника питания, что позволяет быстро увидеть эффект замыкания/программного изменения энергопотребления в процессе разработки. Это освобождает ваш вольтметр для общей диагностики.

PowerScope может измерять напряжение и ток, а также вычислять потребляемую мощность со скоростью 1 кГц. Это позволяет точно вычислить среднюю потребляемую мощность в устройствах, где части схемы периодически выключается для экономии энергии, такие как контроллеры датчиков. Дисплей обновляется раз в секунду, и питание(мощность) усредняется по пяти секундному интервалу.

Характеристики PowerScope:
Измерение напряжения 0-10.0 В постоянного тока с разрешением 0,01 В.
Измерение тока 0-300.0mA с разрешением 0,01 мА (Верхний диапазон).
Измерение тока 0-300.0uA с разрешением 0,01 мкА (Нижний диапазон).
Защита от обратной полярности.
Максимальные потери напряжения = 0,3 В.
Сам измеритель потребляет 8.5mA при питании 5.4В.
Источник питания может быть от 3,5 до 10,0 В постоянного тока.
Защита входов от перенапряжения до +/- 40,0 В постоянного тока.
Частота дискретизации = 1 кГц
Обнуление и калибровка напряжения с помощью функциональных кнопок.
Обнуление и калибровка тока для мА и мкА диапазонов.
Измерение тока осуществляется на "низкой стороне"
Размеры 1.0"х2.6"

На фото выше показано измерение потребляемой мощности схемы на 555 таймере, генерирующей сигнал с частотой 100 Гц.
Здесь PowerScope вместе с тестируемой схемой питается от одного источника 5В.
BLS штырьки припаяны к задней стороне платы на IN/OUT контакты, PowerScope может быть подключен непосредственно к макетной плате пайкой.

Измерение мощности, потребляемой процессором T.i. MSP430G2211 в режим пониженного потребления энергии 4.
По спецификациям чипа номинальное потребление 0,1 мкА. Здесь PowerScope питается от источника 5В, но измеряет 3,3В регулятор мощности используемый для питания процессора.

ПРИМЕЧАНИЕ: При тестировании цепи выше, вы должны начать с измерения в высоком диапазоне и затем переключиться в низкий диапазон, когда процессор переходит в режим пониженного энергопотребления. Убедитесь, что используете по крайней мере 1-5 мкФ шунтирующий конденсатор на выходе PowerScope. Поскольку используется переключатель диапазонов вида "делает перерыв перед", конденсатор необходим для подачи питания на схему в течение нескольких миллисекунд, необходимых для переключения от низкого в высокий диапазон.

Принципиальная схема

Программирование

PowerScope имеет микропроцессор TI MSP430G2402 запрограммированный на C при помощи ПО Code Composer Studio. ПЗУ программы записано при помощи T.I. LaunchPad, подключенного к ПК с Windows с помощью USB кабеля. Четырехпроводной кабель используется для подключения Launchpad к четырем контактам программирования в верхнем углу платы.

Обратите внимание на неиспользуемые контакты рядом с процессором. Они там, чтобы добавить кварц для более точного измерения времени, если пользователь хочет запрограммировать отображение полезных мА-ч, например.

Предупреждение: ПП поддерживает резисторы для поверхностного монтажа типоразмера 1206 и два шунтирующих резистора 1 Ом и 1000 Ом, 1/4 ватта. Если OUT контакт был замкнут на землю, или подключен к нагрузке менее 20 Ом, когда переключен на диапазон мА, шунтирующий резистор 1 Ом может быть поврежден.

Соединения

PoweScope может получать питание от того же источника, что и схема, или от отдельного источника, как показано ниже:

Калибровка

Калибровка проводится программно, чтобы избежать необходимости использования компонентов с точными допусками.

Измерения напряжения и тока калибруются и обнуляются с помощью функциональных кнопок. Точный мультиметр может быть использован для калибровки В и мА при подключении к источнику питания резистора и измерению тока обеими приборами. Подстроечный резистор большого номинала может использоваться с источником напряжения для калибровки мкА. Диапазон значении тока слишком мал для мультиметра.

Кнопка режима выбирает, какое значение выставить на нуль/калибровать, кнопки вверх(+)/вниз (-) вносят коррективы. Измеренное значение в правом верхнем углу изменяется в реальном времени. Калибровочная константа, используемая в программе, отображается в правом нижнем углу. Положение переключателя диапазонов определяет диапазон калибровки мА или мкА. При выходе из режима калибровки, калибровочные константы сохраняются в "Информация" в флэш-памяти MSP430.

Калибровочные константы являются множителями, используемыми в коде для настройки значений компенсации отклонений значений элементов. Если вам необходимо настроить калибровку где константа выше 1200 или ниже 800, вы можете проверить шунтирующие резисторы или резисторы операционного усилителя на повреждение или состояние-вне-допуска.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Оригинал статьи

Теги:

• LaunchPad
• Eagle
• Микроконтроллер
• Амперметр
• Вольтметр
• MSP430
• Перевод