ソリッドステート電力量計は、住宅、産業・商業施設や配電網の変電所での電力消費を計測して表示します。これらは急激に進化しつつあり、地域ごとの多様な公共設備の要件を満たすために、さまざまなソリューションやアーキテクチャが必要となります。

  • 基本的な電子式メーターは、従来の機械式メーターの代替品です。これらのデバイスは従来どおり人間が逐一読み取る必要があり、一般に LCD ドライバーを備えた低電力消費のローエンドマイクロコントローラーをベースとしています。また、計測 AFE (アナログフロントエンド) デバイスを使用しています。このデバイスは、該当する ANSI および IEC 仕様に準拠する必要があります。
  • スマートメーターは、「スマートグリッド」とも呼ばれる先進メータリングインフラストラクチャー (AMI) の一部です。これは、電力線搬送、固定およびメッシュワイヤレスネットワークなどのテクノロジーを使用して、公共網に対する 2 方向通信と、サーモスタット、家電、PHEV (プラグインハイブリッド車) などの家庭内エリアのネットワーク型デバイスに対する通信を可能にします。また、規制撤廃された公共設備市場におけるメータリングサービスを可能にする上で重要な要素です。これらのメーターは、風力や太陽光などの地域の代替発電方式をサポートする必要があります。

実装とアーキテクチャがより洗練されてきているため、電力量計では、より高い処理能力とソフトウェアスタックのためのより大きなフラッシュメモリが必要になっています。また、PRIME、G3、IEEE 1901.2、IEEE 802.15.4g および IEEE 802.15.4 などの通信標準もサポートする必要があります。

特長とメリット

  • プラットフォームソリューションには、クラス 0.2 までの精度のグローバル要件を満たす単相および多相計測 AFE および SoC (システムオンチップ) デバイスなどがあります。
  • SoC は OFDM PLC やメトロロジーを含めるオプションを提供
  • デュアル ARM® Cortex® M4 ベースのアーキテクチャは、独立したアプリケーション、メトロロジー、通信をサポート
  • Atmel の Metrology ライブラリがグローバル要件に対応する柔軟性を提供
  • 最大 7 つのシグマデルタ ADC (アナログデジタル変換器)、20 ビットの分解能、102 dB のダイナミックレンジ
  • 最大 6000:1 のダイナミックレンジ (AFE デバイス)
  • シャント、変流器、および Rogowsky センサーをサポート
  • 改ざん検出に使用される中性カレント計測専用の電流チャネル
  • 最大 2MB の組み込みフラッシュ
  • 最大 256 Kbytes の組み込み SRAM (メトロロジーから独立)
  • 低電力 RTC、LCD、USART、および SPI を含む統合ペリフェラルのホスト
  • TRNG (真性乱数ジェネレーター) による AES、CPKCC、ICM (SHA) 暗号化
PLC Diagram

通常の電気メーター設計では、有効 (kWH) または無効 (kVarH) エネルギー消費の計測は、正確な電圧基準をもつ高分解能のシグマデルタ ADC と、専用の DSP またはハードウェアエンジンで実行されている先進メトロロジーアルゴリズムによって実行されます。計測結果は、ブロックを処理するアプリケーションと通信によって表示および処理され、セキュリティで保護されたワイヤレスまたは電力線搬送物理層テクノロジーで伝送されます。

Atmel 製品

Atmel のスマートエネルギープラットフォームの核となるのが、SAM4C16C および SAM4C8C システムオンソリューションをはじめとする SAM4C シリーズの製品です。これらは、2 つの高性能 32 ビット ARM®Cortex® M4 ベースの RISC プロセッサーを中心に構築されたスマートエネルギーアプリケーション向けの製品です。これらのデバイスは、最大速度 100 MHz で動作し、コアごとに最大 2 MB の組み込みフラッシュ、304 KB の SRAM、およびオンチップキャッシュを備えています。このデュアル ARM Cortex M4 ベースのアーキテクチャにより、アプリケーション層、通信層、およびメトロロジー機能を 1 つのデバイスに統合することができます。これにより、統合ソフトウェアメトロロジーまたは外部ハードウェアメトロロジー AFE、統合または外部電力線搬送 (PLC) 物理層ソリューション向けのオプションが可能になります。

幅広いマイクロコントローラーのポートフォリオ、通信、NVM、ハードウェアセキュリティ製品など、Atmel は電力計の主要部品を揃えています。Atmel AVR および ARM® マイクロコントローラーファミリーは、電力量計に要求される機能を豊富に提供します。

マイクロコントローラー不揮発性メモリハードウェアセキュリティ通信ADC/メトロロジー DSP
SAM4C

SAM4CM

SAM4L

SAM4CP
EPROM

パラレル EEPROM

シリアル EEPROM
ハードウェアセキュリティソリューションAT86RF212B

AT86RF233

AT86RF215

SAM4CP
ATM90E25

ATM90E32AS

90E32A

Atmel ソリューション アプリケーションノートデバイス、そして ツールとソフトウェアを参照してください。