EV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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EV-200-USB-3( RL78/I1B 評価キット )アプリケーションノート
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第1版※ 本アプリケーションノートに記載の全ての情報は発行時点のものであり、予告なしに仕様を変更することがあります。

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目次
1.

はじめに ........................................................................... 3

2.

安全にお使いいただくために ......................................................... 43.

ユーザプログラムの組み込み ......................................................... 8
3.1. サンプルプログラムの無効化 ······················································ 10
3.2. LCD 切替スイッチの使用方法 ······················································ 11
3.3. LCD の使用方法 ·································································· 13
3.4. LED の使用方法 ·································································· 15
3.5. EEPROM の使用方法 ······························································· 17
3.6. WDT 処理 ········································································ 20
3.7. 電力測定結果の参照 ······························································ 21

4.

拡張シリアル I/F .................................................................. 26
4.1. I/F 仕様 ········································································ 26
4.2. ブロック図 ······································································ 27
4.3. 電気的特性 ······································································ 28

5.

PMOD モジュール I/F ................................................................ 30
5.1. I/F 仕様 ········································································ 30
5.2. 電気的特性 ······································································ 33
5.3. モジュールの取り付け ···························································· 35

6.

電池の交換 ........................................................................ 37
6.1. 概要············································································ 37
6.2. 電池の交換方法 ·································································· 38

7.

電力測定処理の速度改善 ............................................................ 39
7.1. 外部クロックを使用する ·························································· 39
7.2. クロック補正処理を無効にする ···················································· 41
7.3. 固定ゲインモードを使用する ······················································ 42

8.

サンプリング値の変換係数 .......................................................... 43
8.1. ⊿ΣADC の特性 ·································································· 43
8.2. 電圧用係数 ······································································ 44
8.3. 電流(CT)用係数 ·································································· 45
8.4. 電流(シャント)用係数 ···························································· 46
8.5. 誤差補正········································································ 479.

定格電源の変更 .................................................................... 48
9.1. 規格について ···································································· 48
9.2. ケーブルの交換と設定変更 ························································ 49
9.3. ソフトウェアの変更箇所 ·························································· 50

10.

付録.............................................................................. 51
10.1. 各電力の計算式 ································································· 51

11.

改版履歴 .......................................................................... 54

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1.はじめに本書では、EV-200-USB-3（RL78/I1B 評価キット）でお客様の作成したプログラムを動作させるための基本的な方法について説明します。
以下、EV-200-USB-3（RL78/I1B 評価キット）は「本製品」と記述します。
ルネサスエレクトロニクス株式会社（http://japan.renesas.com/）製マイコンのRL78/I1B に関しましては、マイコンのマニュアルをご参照下さい。

E1：ルネサスエレクトロニクス株式会社製 オンチップデバッギングエミュレータです。
尚、購入する際は本製品の購入元にお問い合わせ下さい。
CS+：ルネサスエレクトロニクス株式会社製 統合開発環境です。

また、関連文書として以下に示した資料を使用します。
関連文書
EV-200-USB-3( RL78/I1B 評価キット ) ユーザーズ・マニュアル
ハードウェア編
EV-200-USB-3( RL78/I1B 評価キット ) ユーザーズ・マニュアル
ソフトウェア編
EV-200-USB-3( RL78/I1B 評価キット ) ユーザーズ・マニュアル
拡張シリアル I/F コマンド仕様編
EV-200-USB-3( RL78/I1B 評価キット ) ユーザーズ・マニュアル
電力測定用アプリケーション編

発行者(株)内藤電誠町田製作所(株)内藤電誠町田製作所(株)内藤電誠町田製作所(株)内藤電誠町田製作所

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2.安全にお使いいただくために本製品は、安全に十分配慮して設計されています。しかし、誤った使い方をすると、火災や感電などにより人身事故になることがあり危険です。事故を防ぐために次のこと
を必ずお守り下さい。
表記の意味
本製品を安全にお使いいただくための項目を次のように記載しています。
記載内容を守っていただけない場合、どの程度影響があるかを表しています。

警告 人が死亡または重症を負うことが想定される内容を示します。
感電 人が感電してしまうことが想定される内容を示します。
注意 人が傷害を負うことが想定される内容、および、物的損害の発生が予想される内容を示します。
傷害や事故の発生を防止するための禁止事項は次のマークで表しています。

禁止 してはいけないことの内容を示します。
傷害や事故の発生を防止するための指示事項は次のマークで表しています。

厳守 必ず行っていただきたい事項の内容を示します。

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警告事項

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感電注意

人が死亡または重症を負うことが想定される内容を示します。
また人が感電してしまうことが想定される内容を示します。

禁止

分解・改造はしないで下さい。
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。



近くで、喫煙や飲食をしないで下さい。
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。



落としたり、強い衝撃を与えたりしないで下さい。
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。

 次のような場所では使用、保管しないで下さい。
・屋外など直射日光が当たる場所
・湯気、塵、油煙などの多い場所
・静電気や電磁気的なノイズが発生しやすい場所
・振動するような場所
・不安定な場所
・腐食性ガスが発生するような場所
・水がかかる場所
・結露した状態
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。


薬品の近くで使用や保管はしないで下さい。
溶けたり、変形したり、故障の原因となります。



過電圧での使用、保証温湿度範囲外での使用や保管はしないで下さい。
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。

 火中へ投下したり、熱いものに近づけたり、加熱しないで下さい。
故障・火傷・火災・発熱の原因となります。
 濡れた手で、本製品及び測定対象となる電気機器のプラグを抜き差ししないで下さい。
感電・漏電・故障の原因となります。
 電源が切れていても、濡れた手で触らないで下さい。
感電・漏電・故障の原因となります。


通電中にケースの蓋を開けないで下さい。必ず電源コードのプラグを抜いてからケースの蓋を開けて下さい。
感電・故障の原因となります。



端子をショートさせないで下さい。
感電・故障の原因となります。



電源コードを束ねた状態では使用しないで下さい。
感電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。

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厳守

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

電源コードの被覆が損傷していた場合は、使用を中止して下さい。
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。



本製品及び測定対象となる電気機器のプラグが変形しているものは使用しないで下さい。
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。

Pmod モジュール I/F は、一次側電源と絶縁されておりません。電源が入っている場合は、感電にご注意下さい。
感電・故障の原因となります。



ご使用の前には、必ず入力電源電圧および電源コードの外観などに異常がない
かご確認下さい。確認の際には、必ず電源コードのプラグを抜いて下さい。
感電・漏電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。



万一、煙や異臭、異常な音、異常な発熱などが発生した時は、すぐにコンセン
トから本製品の電源コードのプラグを抜いて下さい。
感電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。



電源を切った後も部品が発熱している恐れがあります。ケースの蓋を開ける場
合は、十分に注意して下さい。
火傷の原因となります。



消費電流が 15A を越えないように接続して下さい。
感電・故障・火傷・火災・発熱の原因となります。

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注意事項
人が傷害を負うことが想定される内容、および、物的損害の発生が予想される内容を示します。

禁止 何らかの異常に気が付いた場合は直ちに使用を中止して下さい。
故障の原因となります。
 本製品を踏んだり、本製品の上に物を置いたりしないで下さい。
故障の原因となります。
 本製品(プリント基板)へのねじれ・たわみ・衝撃等のストレスは故障の原因になります。また取扱いの際には、静電気対策を行った上で、基板端を持ち直接部品に触れないよう注意して下さい。
怪我・故障の原因となります。
 本製品及び電気機器のプラグを必要以上の力を加えて抜き差ししないで下さい。
故障の原因となります。
 本製品を有機溶剤で拭いたり、可燃性ガスを含んだスプレーを吹き付けたりしないで下さい。
故障の原因となります。
 本製品が洗剤や殺虫剤などの液体に浸った場合は、使用を中止して下さい。
絶縁不良、金属の腐食等が発生し大変危険です。

厳守

 本製品は評価キットです。
評価目的やデモンストレーション目的等で利用されることを想定しています。


本製品の汚れは乾いた布で軽く拭き取って下さい。
故障の原因となります。

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3.ユーザプログラムの組み込み
本ソフトウェアはユーザプログラムを実装するための I/F 関数を備えています。
図 3-1 のユーザプログラム(サンプルプログラム)に該当する部分がユーザプログラム I/F関数になります。

簡易スケジューラ

ユーザプログラム(サンプルプログラム)

ここにユーザプログラムを実装する

電力測定処理電力測定API・ラッパ群

RL78/I1B デバイスドライバ

RL78/I1B

図 3-1 ソフトウェア構成図

ユーザプログラム I/F は簡易スケジューラによって順番に呼び出されます。
本ソフトウェアは、図 3-1 で「サンプルプログラム」と記載されているように、デフォルト状態ではスイッチ/LCD 操作とコンソールプログラムの二つのサンプルプログラムが組み込まれています。
お客様が独自のプログラムをユーザプログラム I/F に実装するには、これらサンプルプ
ログラムを無効にする必要があります。

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ここで呼ばれているスイッ
チ/LCD処理を無効にする

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簡易スケジューラ

1

While(1)

ユーザプログラム4

SW/LCD処理

ユーザプログラム5

ユーザプログラム1

ユーザプログラム6

ユーザプログラム2

AC電源未供給?

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ユーザプログラムI/F4に実装されているコンソールプ
ログラム(結果送信部分)を
無効にする

No

Yes

ユーザ
プログラム3

ユーザプログラムI/F3に実装されているコンソールプ
ログラム(受信部分)を無効
にする

電力測定
処理

SLEEP

WDTクリア1

図 3-2 簡易スケジューラ フローチャート

以下、二つのサンプルプログラムを無効化する方法と、本ソフトウェアが提供する機能
をユーザプログラムで使用する方法を解説します。
また、本ソフトウェアが提供する電力測定 API(グローバル変数、マクロ)や各種関数はヘッダファイル include\em_common.h にて宣言されています。
この include\em_common.h はユーザプログラム I/F 関数が実装されているソースファイ
ルである user_if\user_if.c の冒頭でインクルードしているため、ヘッダファイルのイ
ンクルードや関数のプロトタイプ宣言をお客様側で意識する必要はありません。

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3.1. サンプルプログラムの無効化
以下に「スイッチ/LCD 操作」と「コンソールプログラム」の二つのサンプルプログラムを無効化する方法を示します。
１）

スイッチ/LCD 操作

スイッチ/LCD 操作は em_lcd_sw という関数に実装されています。
この関数は簡易スケジューラ(em_simple_scheduler)で呼ばれていますので、これを無効化します。表 3-1 に示す修正を行って下さい。
表 3-1 スイッチ/LCD 操作 修正箇所

修正ファイルem\em_simple_scheduler.cinclude\em_config.h

２）

修正箇所

備考

関数 em_simple_scheduler 内、72 行目を二箇所とも修正して下さい『#if 0』から『#if 1』に修正
57 行目、『#define EM_ENABLE_SW_LCD (1)』をコメントアウトコンソールプログラム

コンソールプログラムはユーザプログラム I/F3 とユーザプログラム I/F4 に実装されています。
ユーザプログラム I/F3 とユーザプログラム I/F4 の関数内をすべてコメントアウトする
か削除することで無効化します。また、r_cg_sau_user.c で拡張シリアル I/F の制御を行っている処理に関しても、コメントアウトまたは削除して下さい。
表 3-2 コンソールプログラム 修正箇所

修正ファイル
user_if\user_if.c

cg_src\r_cg_sau_user.c

修正箇所

備考

関数 em_user_program3 内、476 行目～652
行目を削除またはコメントアウト
関数 em_user_program4 内、665 行目～693
行目を削除またはコメントアウト
72 行目、73 行目のグローバル変数の宣言を削除またはコメントアウト
関数 r_uart2_callback_receiveend 内、345
行目、346 行目を削除またはコメントアウト
関数 r_uart2_callback_sendend 内、370 行
目を削除またはコメントアウト

全修正箇所を修正して下さいEV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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3.2. LCD 切替スイッチの使用方法
本製品に搭載されている LCD 切替スイッチは RL78/I1B のタイマ・アレイ・ユニット チ
ャネル 1 に接続されています。
本ソフトウェアでは、タイマ・アレイ・ユニット チャネル 1 を外部イベント・カウンタ(両エッジ検出、規定カウント数 1)として使用し LCD 切替スイッチの押下を検出しています。
LCD 切替スイッチの押下は『短押し』と『長押し』の 2 パターンで検出できます。
タイマ・アレイ・ユニット チャネル 2 をインターバルタイマとして使用し、押下時間を計測しています。表 3-3 に LCD 切替スイッチの押下時間の詳細を示します。
表 3-3 LCD 切替スイッチ 押下時間判定

押下時間
0.1 秒未満
0.1 秒以上、2.0 秒未満
2.0 秒以上

判定
無効
短押し
長押し

『長押し』の判定は LCD 切替スイッチを押し続けて 2.0 秒間経過した場合に行われます。
これらの押下判定は電力操作 API の『LCD 切替スイッチ押下フラグ』を参照することで、ユーザプログラムで使用できます。
[変数] unsigned char em_g_sw
概要
LCD 切替スイッチ押下フラグ
説明
LCD 切替スイッチの押下状態が設定されます。LCD 切替スイッチは短押し(2 秒以内)と長押し(2 秒以上)に対応しています。また、電力測定処理の実行中は LCD 切替ス
イッチの入力は受け付けていません。
数値
0x00 : 押下なし
0x01 : 短押し
0x02 : 長押し
関連マクロ
EM_IS_SW_NOT_PUSH
EM_IS_SW_SHORT_PUSH
EM_IS_SW_LONG_PUSH
EM_SW_CLEAR_PUSH
備考なし[マクロ名] EM_IS_SW_NOT_PUSH
概要
LCD 切替スイッチ押下フラグ確認(押下なし)
説明
LCD 切替スイッチの押下がないことを確認します。
引数なし
リターン値 0：押下あり
0 以外：押下なし
備考
em_g_sw の値を確認

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アプリケーションノート 基本編[マクロ名] EM_IS_SW_SHORT_PUSH
概要
LCD 切替スイッチ押下フラグ確認(短押し)説明
LCD 切替スイッチが短押しされたことを確認します。
引数なし
リターン値 0：短押しされていない
0 以外：短押しされた
備考
em_g_sw の値を確認[マクロ名] EM_IS_SW_LONG_PUSH
概要
LCD 切替スイッチ押下フラグ確認(長押し)説明
LCD 切替スイッチが長押しされたことを確認します。
引数なし
リターン値 0：長押しされていない
0 以外：長押しされた
備考
em_g_sw の値を確認[マクロ名] EM_SW_CLEAR_PUSH
概要
LCD 切替スイッチ押下フラグクリア
説明
LCD 切替スイッチ押下フラグをクリア(押下なし状態に変更)します。
引数なし
リターン値 なし
備考
em_g_sw の値を変更

以下にマクロを使用したサンプルコードを示します。
/* スイッチ処理 */if (!EM_IS_SW_NOT_PUSH) {/* 押下あり */if (EM_IS_SW_SHORT_PUSH) {/* 短押し時の処理 */} else if (EM_IS_SW_LONG_PUSH) {/* 長押し時の処理 */}EM_SW_CLEAR_PUSH; /* スイッチ押下フラグクリア */
}

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3.3. LCD の使用方法
本製品に搭載されている LCD は RL78/I1B の LCD コントローラ/ドライバ機能に接続されています。本ソフトウェアでは、LCD コントローラ/ドライバ機能を使用して本製品の LCDに文字を表示させるための関数を提供しています。ユーザプログラムで LCD に文字を表示したい場合はこれらの関数を利用して下さい。

[関数名] em_putc_lcd
概要
LCD 表示(1 桁)
説明
引数 column で指定された桁に引数 c で与えられた文字を表示します。
引数
int column：表示する桁番号(左端が 7、右端が 0)char c：表示する文字（詳細は備考参照）
リターン値
なし
備考
表示可能な文字は以下の通り
ｱｽｷｰ
ｺｰﾄﾞ
‘0’～’9’‘A’～’F’または‘a’～’f’‘H’または’h’‘P’または’p’‘U’または’u’
‘-‘
‘ ‘
上記以外

ﾊﾞｲﾅﾘ
ﾃﾞｰﾀ
0x30～0x39
0x41～0x46 または0x61～0x66
0x48 または 0x68
0x50 または 0x70
0x55 または 0x75
0x2d
0x20
－

表示文字
0 ～ 9
A, b, c, d, E, F
H
P
U
(空白)
設定禁止

[関数名] em_putd_lcd
概要
LCD ドット表示
説明
引数 column で指定された桁のドットを点灯/消灯します。
引数
int column：表示する桁番号(左端が 7、右端が 0)char on：1 : 点灯、0 : 消灯、それ以外 : 設定禁止
リターン値
なし
備考
なし

[関数名] em_puts_lcd
概要
LCD 表示(全桁一括)
説明
引数で与えられた 8 文字を LCD に表示します。
引数
char *s：表示する文字列(8 文字) （詳細は備考参照）
リターン値
なし
備考
表示可能な文字は、関数 em_putc_lcd と同じ

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以下に LCD を表示させる関数のサンプルコードを示します。

/* 初期状態 */↓/* 12.34 と表示 */em_putc_lcd( 3, ‘1’);
em_putc_lcd( 2, ‘2’);
em_putc_lcd( 1, ‘3’);
em_putc_lcd( 0, ‘4’);
em_putd_lcd( 2, 1 );↓/* -567.890 と表示 */char str[8];str[0] = ‘ ‘;
str[1] = ‘-‘;str[2] = ‘5’;
str[3] = ‘6’;
str[4] = ‘7’;
str[5] = ‘8’;
str[6] = ‘9’;
str[7] = ‘0’;/* 2 桁目のドットを消す */em_putd_lcd( 2, 0 );em_puts_lcd( str );em_putd_lcd( 3, 1 );↓/* 全桁、全ドットを消す */int i;

for(i = 0; 8 > i; ++i) {em_putc_lcd( i, ‘ ‘ );em_putd_lcd( i, 0 );
}

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3.4. LED の使用方法
本製品に搭載されている LED は RL78/I1B のポート P30 と P31 に接続されています。本ソフトウェアでは、ポートを制御して本製品の LED を点灯/消灯/点滅させる関数を提供しています。また、点滅の制御にはタイマ・アレイ・ユニット チャネル 1 を使用しています。
[関数名] em_led_on
概要
説明
引数
リターン値
備考

LED 点灯
引数で指定した LED を点灯させます。
unsigned char n：0 : LED 赤、1 : LED 黄、それ以外 : 設定禁止なし
なし

[関数名] em_led_off
概要
説明
引数
リターン値
備考

LED 消灯
引数で指定した LED を消灯させます。
unsigned char n：0 : LED 赤、1 : LED 黄、それ以外 : 設定禁止なし
なし

[関数名] em_led_blink
概要
LED 点滅説明
引数で指定した LED を点滅させます。
引数
unsigned char n：0 : LED 赤、1 : LED 黄、それ以外 : 設定禁止
リターン値
なし
備考
なし
[関数名] em_led_enable
概要
LED 点灯/点滅有効化
説明
LED の点灯/点滅を有効にします。em_led_disable で無効化された点灯/点滅を内部に保持された点灯/点滅状態をもとに復旧します。初期状態で有効になっています。
引数
なし
リターン値
なし
備考
なし
[関数名] em_led_disable
概要
LED 点灯/点滅無効化
説明
LED の点灯/点滅を無効にします。LED の点灯/点滅状態は内部で保持され、
em_led_enable を呼ぶ事で LED の点灯/点滅状態が復旧します。em_led_enable を呼ぶ前に em_led_on などの関数で LED を操作した場合は、操作した側の LED の無効化が自動的に解除されます。
引数
なし
リターン値
なし
備考
なし

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以下に LED を点灯/消灯/点滅させる関数のサンプルコードを示します。

/* 初期状態 */赤、黄ともに消灯↓/* LED 赤点灯 */em_led_on( 0 );赤は点灯、黄は消灯↓/* LED 黄点滅 */em_led_blink( 1 );赤は点灯、黄は点滅↓/* LED 赤消灯 */em_led_off( 0 );赤は消灯、黄は点滅↓/* LED 無効化 */em_led_disable();赤、黄ともに消灯↓/* LED 有効化 */em_led_enable();保持していた状態が復旧され、黄が点滅

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3.5. EEPROM の使用方法
本製品に搭載されている EEPROM は RL78/I1B のシリアル・インタフェース IICA に接続されています。EEPROM のライトプロテクトはポート P62 で制御しています。またアドレス
は使用しないため GND 固定となっており、IIC バス上のデバイスアドレスは 0 になります。
図 3-3 に RL78/I1B と EEPROM の接続の概略図を示します。

RL78/I1B

EEPROM(64kByte)

P62

WP

SCLA0(P60)SCL

SDAA0(P61)

SDA

A0
A1

A2
図 3-3 EEPROM 接続概略図

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本ソフトウェアでは、シリアル・インタフェース IICA を制御して EEPROM に対して読み書きを行うための関数を提供しています。IIC の転送クロックは 100kHz に設定してあります。

[関数名] em_read_byte_eeprom
概要
EEPROM 読み出し(1Byte)
説明
IICA を用いて EEPROM から 1Byte 読み出します。
引数
unsigned short addr：読み出すアドレス
unsigned char *c：読み出したデータを格納するポインタ
リターン値
0：正常終了-1：エラー
備考なし[関数名] em_read_eeprom
概要
EEPROM 読み出し(連続)説明IICA を用いて EEPROM から引数で指定されたバイト数だけ読み出します。
引数
unsigned short addr：読み出し開始アドレス
unsigned char *s：読み出したデータを格納するポインタ
unsigned int num：読み出すバイト数(最大 128 バイト)
リターン値
0：正常終了-1：エラー
備考なし[関数名] em_write_byte_eeprom
概要
EEPROM 書き込み(1Byte)
説明
IICA を用いて EEPROM へ 1Byte 書き込みます。
引数
unsigned short addr：書き込むアドレス
unsigned char *c：書き込むデータ
リターン値
0：正常終了-1：エラー
備考なし[関数名] em_write_eeprom
概要
EEPROM 書き込み(連続)説明IICA を用いて EEPROM へ引数で指定されたバイト数だけ書き込みます。
引数
unsigned short addr：書き込み開始アドレス
unsigned char *s：書き込むデータが格納されたポインタ
unsigned int num：書き込むバイト数(最大 128 バイト)
リターン値
0：正常終了-1：エラー
備考なしEV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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以下に EEPROM を読み書きする関数のサンプルコードを示します。

/* 初期状態 */|00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F--+----------------------------------------------00|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
10|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
20|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
30|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
40|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
50|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
60|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
70|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
80|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
初期状態の EEPROM↓/* 0 番地から 128Byte 書き込み */char s[128]int i, ret;for (i = 0; 128 > i; ++i) {s[i] = (char)i;}
ret = em_write_eeprom( 0x00, s, 128 );|00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F--+----------------------------------------------00|00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
10|10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F
20|20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F
30|30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F
40|40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F
50|50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F
60|60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F
70|70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D 7E 7F
80|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
0～127 番地のデータが更新↓/* 任意の番地から読み出し */char r[4]int ret;ret = em_read_byte_eeprom(0x01, &(r[0]));ret = em_read_byte_eeprom(0x37, &(r[1]));
ret = em_read_byte_eeprom(0x6F, &(r[2]));
ret = em_read_byte_eeprom(0x80, &(r[3]));/* r[0] = 0x01, r[1] = 0x37, r[2] = 0x6F
r[3] = 0xFF になる */|00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F--+----------------------------------------------00|00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
10|10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F
20|20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F
30|30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F
40|40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F
50|50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F
60|60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F
70|70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D 7E 7F
80|FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
0x01, 0x37, 0x6F, 0x80 番地のデータが読み出される

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3.6. WDT 処理
本ソフトウェアでは WDT が起動しているため、WDT のタイムアウトが発生する前にクリアする必要があります。WDT のタイムアウト時間は 3799.18ms に設定されていますが、オプ
ションバイトで変更可能です。
また、関数 em_user_wdt 内に WDT が発生したときに実行したい処理を記載することができます。

[関数名] em_clear_wdt
概要
WDT カウンタクリア
説明
ウォッチドッグ・タイマのカウントをクリアします。
引数
なし
リターン値
なし
備考
なし
[関数名] em_user_wdt
概要
WDT 処理 I/F
説明
ユーザの WDT タイムアウト処理を記述します。
引数
なし
リターン値
なし
備考
なし

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3.7. 電力測定結果の参照

本ソフトウェアは RL78/I1B 搭載の⊿ΣADC を用いて電圧と電流をサンプリングし、電力計算を行っています。表 3-4 に⊿ΣADC の設定項目と対応する電力測定 API のグローバル変数を示します。
表 3-4 ⊿ΣADC と電力測定 API の対応⊿ΣADC 設定項目

電力測定 API

概要

サンプリング周波数

em_g_sampling_freq

電流チャネル選択

em_g_current_device

プリアンプ・ゲイン
選択

em_g_volt_gain

4kHz サンプリング・モードと 2kHz サンプリング・
モードを選択可能
CT が接続されているチャネル 0 とシャント抵抗が接続されているチャネル 2 を選択可能
1 倍, 2 倍, 4 倍, 8 倍, 16 倍から選択可能
プリサンプリングにより、自動的に適切なゲインを選択するオートゲインモードもソフトウェアで実装
1 倍, 2 倍, 4 倍, 8 倍, 16 倍, 32 倍から選択可能
プリサンプリングにより、自動的に適切なゲインを選択するオートゲインモードもソフトウェアで実装

em_g_current_gain_ct
em_g_current_gain_s

また、図 3-4 に示す本ソフトウェアの電力測定タイミング概略図の各要素に対応する電力測定 API の設定項目を表 3-5 に示します。

⊿ΣADCセットアップ時間

プリサンプリング
(1周期)

測定時間

AC電圧

動作開始

プリサンプリング
開始(ゼロクロス)

測定開始(ゼロクロス)

図 3-4 電力測定タイミング概略図

測定終了(ゼロクロス)

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表 3-5 タイミング概略図と電力測定 API の対応

タイミング概略図
要素

電力測定 API

動作開始⊿ΣADC セットアップ時間
プリサンプリング

em_g_measure
em_g_dsadc_init_wait

電力測定の開始を設定します⊿ΣADC のセットアップ時間(初期値は 150ms)

em_g_volt_gain
em_g_current_gain_ct
em_g_current_gain_s
em_g_zerocross_trigger

ゲイン設定が全て固定ゲインモードの場合は、プ
リサンプリングは実行されません

ゼロクロス

em_g_zerocross_th
測定時間

em_g_measure_time

概要

ゼロクロス検出をソフトウェアで行うか、ハード
ウェア(RL78/I1B のコンパレータ)で行うかを選
択可能
ゼロクロス検出をソフトウェアで行う場合の閾値(電圧瞬時値)
電力の測定時間を設定します。0 を設定すると、1周期分の測定になります。

電力測定 API の詳細に関しては、EV-200-USB-3( RL78/I1B 評価キット ) ユーザーズ・マ
ニュアル ソフトウェア編を参照して下さい。

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電力測定処理の設定は電力測定の前に呼ばれるユーザプログラム I/F1～3 で行います。
以下に電力測定 API の設定処理のサンプルコードを示します。
/* ユーザプログラム 1～3 に実装することを想定しています。 */void em_user_program1(unsigned char gs ) {/* スリープモードの場合は処理をしない */if (EM_IS_SLEEP) {return;}/* 電源電圧復帰判定 */if (EM_IS_AC_RETURN(gs)) {/* 電源電圧復帰に関する処理がある場合はここに記述 */EM_CLEAR_AC_RETURN(gs);}/* ⊿ΣADC のサンプリング周波数設定 */EM_SAMPLING_FREQ_4K;/* 4kHz に設定 *//* ⊿ΣADC のセットアップ時間設定 */em_g_dsadc_init_wait = 15;/* 150ms に設定 */}/* 電力測定時間を設定 */em_g_measure_time = 10;/* 1.0 秒に設定 *//* 電流測定デバイス選択 */EM_DEVICE_CT;/* CT を選択 *//* 各入力ゲインを設定 */EM_VGAIN_AUTO;
EM_CGAIN_CT_AUTO;
EM_CGAIN_S_AUTO;/* 電圧入力ゲインを自動に設定 *//* 電流(CT)入力ゲインを自動に設定 *//* 電流(シャント抵抗)入力ゲインを自動に設定 *//* ゼロクロス設定 */em_g_zerocross_trigger = 0x01;
em_g_zerocross_th = 11.3;/* ゼロクロストリガをソフトウェアに設定 *//* ゼロクロストリガ閾値を 11.3V に設定 *//* 過電圧・過電流設定 */em_g_over_volt_th = 382.0;
em_g_over_current_th = 22.0;/* 過電圧閾値を 382.0V に設定 *//* 過電圧閾値を 22.0A に設定 *//* 電力測定処理開始 */em_g_measure = 0x01;/* 電力測定開始 */EV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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電力の測定を実行した後、電力測定の結果を対応するグローバル変数から読み出すことができます。
表 3-6 測定結果と電力測定 API の対応

測定結果

電力測定 API

有効電力

em_g_active_power

無効電力

em_g_reactive_power

皮相電力

em_g_apparent_power

電圧

em_g_volt

電流

em_g_current

概要
有効電力の測定結果が設定されています。そのまま読み出して使用して下さい。単位は W です。
無効電力の測定結果が設定されています。そのまま読み出して使用して下さい。単位は var です。
皮相電力の測定結果が設定されています。そのまま読み出して使用して下さい。単位は VA です。
電圧の測定結果が設定されています。そのまま読み出して使用して下さい。単位は V です。
電流の測定結果が設定されています。そのまま読み出して使用して下さい。単位は A です。

また、電力測定処理中にエラーが発生した場合はエラーフラグにエラーの種類が設定されます。電力測定の結果を読み出す前に必ずエラーフラグを確認し、電力測定が正常終了したことを確認して下さい。エラーフラグは電力測定を実行する毎に更新されます。
表 3-7 電力測定 API エラーフラグ

エラーフラグ値

em_g_error

0x0000 0000
0x0000 0001

正常
ゼロクロス未検出

意味

0x0000 0002

過電圧検出

0x0000 0004

過電流検出

0x0000 0008
0x0000 0010

AC 電源断検出
電力測定異常検出0x0000 0020

磁気検出

0x0000 0040

ケース開放検出概要
電力測定は正常に終了しました
ゼロクロスを 200ms 間検出できません
でした
過電圧閾値(em_g_over_volt_th)を超える電圧が入力されました
過電流閾値(em_g_over_current_th)を超える電流が入力されました
電力測定中に AC 電源が遮断されました
電力測定中にデバイスの異常を検出しました(割り込みが発生しなくなった、⊿ΣADC の入力電圧範囲を超える電圧が入力された等)
本製品に搭載されている磁気センサが磁気を検出しました
本製品に搭載されているケース開閉検出スイッチがケースの開放を検出しましたEV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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電力測定処理の結果の取得は電力測定の後に呼ばれるユーザプログラム I/F4～6 で行います。
以下に電力測定結果の取得処理のサンプルコードを示します。
/* ユーザプログラム 4～6 に実装することを想定しています。 */void em_user_program4(unsigned char gs ) {char str[64];/* スリープモードの場合は処理をしない */if (EM_IS_SLEEP) {return;}/* エラー判定 */if (EM_IS_SUCCESS){/* 正常時の処理 */sprintf( str, “%5f,%5f,%5f,%5f,%5f\n”, em_g_active_power,/* 有効電力 */em_g_reactive_power, /* 無効電力 */em_g_apparent_power, /* 皮相電力 */em_g_volt,/* 電圧 */
em_g_current );/* 電流 */}
else if (EM_IS_ZEROCROSS_ERR) {/* ゼロクロスエラー時の処理 */}else if (EM_IS_OVER_VOLT_ERR) {/* 過電圧エラー時の処理 */}else if (EM_IS_OVER_CURRENT_ERR) {/* 過電流エラー時の処理 */}else if (EM_IS_AC_OFF_ERR) {/* AC 電源断エラー時の処理 */}else if (EM_IS_DEVICE_ERR) {/* 電力測定エラー時の処理 */}else if (EM_IS_MAGNETIC_ERR) {/* 磁気センサエラー時の処理 */}else if (EM_IS_CASE_OPEN_ERR) {/* ケース開放時の処理 */}}EV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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4.拡張シリアル I/F
本製品に搭載されている拡張シリアル I/F は RL78/I1B の UART2 を使用して通信を行うことができます。他に、制御信号として RTS と CTS、汎用 I/O として使えるポートを一つ備えています。
また、電源は外部より供給する必要があります。

4.1. I/F 仕様
以下に、拡張シリアル I/F の規格について記述します。
表 4-1 拡張シリアル I/F コネクタの規格

項目

説明

メーカー
日本航空電子
品名
PS-8PLB-D4LT1-FL1E※相手側の推奨コネクタは、以下になります。
ハウジング：PS-8SLA-D4C2
コンタクト：PS-SLA-C2-1-5000

表 4-2 拡張シリアル I/F 信号

ピン
番号
1
2
3
4
5
6
7
8

信号名

本製品
入出力

VIN
GND
SERIAL_TXDSERIAL_RXD
SERIAL_GPIOSERIAL_RTS
SERIAL_CTS
GND

－
－
Out
In
InOut
Out
In
－

RL78/I1B 端子

P01/TxD2
P00/RxD2
P32
P33
P137/INTP0

7pin

1pin

8pin

2pin

図 4-1 拡張シリアル I/F コネクタのピン配列

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4.2. ブロック図
以下に、拡張シリアル I/F のブロック図を記載します。
RL78/I1B
マイコン
P01/TxD2
P33
P00/RxD2
P127/INTP0
P32

VD3

VD3
100Kohm

MAX14850
アイソレータ
VCCA
INA
INA
OUTA
OUTA
IOA

SERIAL_TXDSERIAL_RTS
SERIAL_RXD
SERIAL_CTS
SERIAL_GPIO

VIN

VIN
100Kohm

拡張シリアルI/F
コネクタ
VIN
TXD
RTS
RXD
CTS
GPIO

VCCB
OUTB
OUTB
INB
INB
IOB

100Kohm

100Kohm
VD3

P43/TI00

SERIAL_OFF

100Kohm
IOA

IOB

100Kohm
GND

COMMON ボード

BASE ボード
図 4-2 拡張シリアル I/F のブロック図

・拡張シリアル I/F と RL78/I1B はアイソレータ MAX14850（Maxim 製）で絶縁されています。
・SERIAL_OFF 信号は拡張シリアル I/F が有効であるか確認する信号です。拡張シリアル
I/F を使用しないとき High になり、拡張シリアル I/F から電源が供給されると Low になります。
RL78/I1B のタイマ・アレイ・ユニットのチャンネル 0 のタイマ入力端子に接続しています。タイマ割り込み機能で拡張シリアル I/F が有効/無効を検出して下さい。
・SERIAL_CTS 信号は、RL78/I1B の外部割り込み 0 に接続しています。割り込み機能で相手側の送信可能/不可能を検出して下さい。

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4.3. 電気的特性
以下に、拡張シリアル I/F の電気的特性について記述します。
[ 入力電源電圧特性 ]項目
入力電圧レベル
供給電流

略号
VIN
-

条件
データ転送速度 2Mbps
VIN=+5V
データ転送速度 2Mbps
VIN=+3.3V
データ転送最大速度
VIN=+5V
データ転送最大速度
VIN=+3.3V

MIN.
3.0
-

TYP.
7.2

MAX.
5.5
11

単位
V
mA

-

6.2

9.5

mA

-

15

22

mA

-

10

16

mA

※

以下のスペックは、アイソレータ MAX14850 のスペック表記になっています。
[ 入力出力端子の DC スペック ]項目
ハイ・レベル入力電圧

略号
VIH

条件
全ての端子

ロウ・レベル入力電圧

VIL

端子：RXD,CTS
端子：GPIO

ハイ・レベル出力電圧

VOH

ロウ・レベル出力電圧

VOL

全ての端子
IOH = -4.0mA
端子：TXD,RTS
IOH = 4.0mA
端子：GPIO
IOH = 30.0mA

MIN.
0.7×
VIN
0
0

TYP.
-

MAX.
VIN

単位
V

-

V
V

VCCB
-0.4
-

-

0.8
0.3×
VIN
-

-

0.8

V

-

-

0.4

V

※詳細仕様は MAX14850 のマニュアルを参照して下さい。
https://www.maximintegrated.com/jp.html

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以下のスペックは、RL78/I1B のマニュアルに対して動作電圧を 3.3V 固定としたスペッ
ク表記になっています。その他詳細仕様は RL78/I1B のマニュアルを参照して下さい。
[ 通信レートの AC スペック ]
項目

略号

条件

転送レート

-

最大転送レート理論値
fMCK = fCLK

HS(高速メイン)
モード
MIN.
MAX.
4.0

LS(低速メイン)
モード
MIN.
MAX.
1.3

単位

Mbps

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5.Pmod モジュール I/F
本製品には Pmod 規格インターフェースを持ったモジュールが接続可能な Pmod モジュール I/F をご用意しています。Pmod 規格は Type 2A と Type 4A に対応しています。本製品に添付されている Pmod ケーブルの 12 ピン側をモジュールと接続可能です。
モジュールを本製品に固定するための方法は、十分検討してから行って下さい。また、組み込み例を 5.3 に記載してますので、参照して下さい。
本製品に搭載されている Pmod モジュール I/F は、RL78/I1B の UART0、UART1 または CSI0
を使用して通信を行うことができます。他に、汎用 I/O として使えるポートを備えています。

5.1. I/F 仕様
図 5-1 のように、Pmod モジュール I/F のコネクタは COMMON ボードに実装されています。
図 5-2 のように、Pmod モジュール I/F のコネクタと Pmod ケーブルの 13 ピン側を接続し、Pmod ケーブルの 12 ピン側とモジュールを接続します。

Pmod モジュール I/F
図 5-1 Pmod モジュール I/F コネクタの外観

12 ピン

13 ピン

接続

Pmod モジュール

接続

Pmod ケーブル
図 5-2 Pmod ケーブルの接続

本製品

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以下に、Pmod ケーブル(モジュール側)の規格について記述します。
表 5-1 Pmod ケーブル(モジュール側)の規格

項目

説明

メーカー

日本航空電子ハウジング：PS-12SLA-D4C2
品名コンタクト：PS-SLA-C2-1-5000※相手側の推奨コネクタは、ストレートタイプの PS-12PLB-D4T1-FL1E、又はライトアングルタイプの PS-12PLB-D4LT1-FL1E です。
（2.54mm ピッチのピンヘッダでも代替え可能です。）

6pin
12pin

1pin
7pin
図 5-3 Pmod ケーブルのコネクタ側のピン配列

信号名について記述します。
表 5-2 Pmod ケーブル(モジュール側)の信号一覧

ピン番号Type 2A
信号名

Type 4A
信号名

信号名

本製品
入出力

RL78/I1B 端子

1
SS
CTS
PMOD_SS/CTS
In
P125/INTP1
2
MOSI
TXD
PMOD_MOSI/TXD
Out
P07/SO00/TxD0
3
MISO
RXD
PMOD_MISO/RXD
In
P06/SI00/RxD0
4
SCK
RTS
PMOD_SCK/RTS
Out
P05/_SCK00
5
GND
GND
GND
－
6
VCC
VCC
VD3
－
7
INT
INT
PMOD_INTIn
P02/INTP5
8
RESET
RESET
PMOD_RESET
Out
P130
9
N/S
N/S
PMOD_RXD－
P03/RxD1
10
N/S
N/S
PMOD_TXD－
P04/TxD1
11
GND
GND
GND
－
12
VCC
VCC
VD3
－
※N/S：空き端子※RL78/I1B の端子とコネクタはダイレクトに接続されています。

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Type2A の場合、
1 ピンは出力ポートとして SS 信号を P125/INTP1 で制御します。
2～4 ピンは CSI00 として使用して下さい。
7～10 ピンは Type2A と Type4A で共通の使用方法になります。
7 ピンは外部割込み機能を使用して割り込み(INTP5)を発生させることができます。割り込みが必要ない場合は入力ポートとして使用し、信号レベルを確認することも可能です。
8 ピンは出力ポートとして RESET 信号を P130 で制御します。
9 ピン、10 ピンは Pmod 規格としては空き端子ですが、それぞれ P03、P04 に接続されています。そのまま汎用 I/O ポートとして使用するか、UART1 としても使用可能です。その場合は、9 ピンが RXD1、10 ピンが TXD1 となります。
Type4A の場合、
1 ピン CTS 信号は外部割込み機能を使用して割り込み(INTP1)を発生させることができます。割り込みが必要ない場合は入力ポートとして使用し、信号レベルを確認することも可能です。
2 ピン、3 ピンを UART0 として使用して下さい。
4 ピンは出力ポートとして SCK 信号を P05/_SCK00 で制御します。
7～10 ピンは Type2A と Type4A で共通の使用方法になります。
7 ピンは外部割込み機能を使用して割り込み(INTP5)を発生させることができます。割り込みが必要ない場合は入力ポートとして使用し、信号レベルを確認することも可能です。
8 ピンは出力ポートとして RESET 信号を P130 で制御します。
9 ピン、10 ピンは Pmod 規格としては空き端子ですが、それぞれ P03、P04 に接続されています。そのまま汎用 I/O ポートとして使用するか、UART1 としても使用可能です。その場合は、9 ピンが RXD1、10 ピンが TXD1 となります。

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5.2. 電気的特性
以下に、Pmod I/F の電気的特性について記述します。
[ 出力電圧特性 ]項目
出力電圧レベル
供給電流

略号
VD3
-

条件
-

MIN.
3.135
-

TYP.
3.3
-

MAX.
3.465
300

単位
V
mA

以下のスペックは、RL78/I1B のマニュアルに対して動作電圧を 3.3V 固定としたスペッ
ク表記になっています。その他詳細仕様は RL78/I1B のマニュアルを参照して下さい。
[ 入力出力端子の DC スペック ]項目
ハイ・レベル入力電圧

略号
VIH1
VIH2

ロウ・レベル入力電圧

VIL1
VIL2

ハイ・レベル出力電圧

VOH1

ロウ・レベル出力電圧

VOL1

条件
P02-P07,P125
通常入力バッファ
P03,P05,P06
TTL 入力バッファ
P02-P07,P125,P130
通常入力バッファ
P03,P05,P06
TTL 入力バッファ
P02-P07,P125,P130
IOH1 = -2.0mA
P02-P07,P125,P130
IOL1 = 3.0mA

MIN.
2.64

TYP.
-

MAX.
3.3

単位
V

2.0

-

3.3

V

0

-

0.66

V

0

-

0.5

V

2.7

-

-

V

-

-

0.6

V

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34/54[ TYPE 2A (CSI モード、マスタ・モード)の AC スペック ]
項目

略号

条件

HS(高速メイン)
モード
MIN.
MAX.
167
-

LS(低速メイン)
モード
MIN.
MAX.
500
-

単位

HS(高速メイン)
モード
MIN.
MAX.
4.0

LS(低速メイン)
モード
MIN.
MAX.
1.3

単位

SCKp サイクル・
tKCY1
ns
タイム
tKCY1/2
tKCY1/2
SCKp ハイ、ロウ・
tKH1,
ns
-18
-50
レベル幅
tKL1
SIp セットアップ
tSIK1
42 ※
108 ※
ns
時間(対 SCKp↑)
SIp ホールド時間
tKSI1
21 ※
21 ※
ns
(対 SCKp↑)
SCKp↓→SOp 出力
tKSO1
25
25
ns
遅延時間
※tSIK1 と tKSI1 はケーブル遅延を考慮していますが、環境によって異なりますので、お客様にてご確認下さい。

[ TYPE 4A (UART モード)の AC スペック ]
項目

略号

条件

転送レート

-

最大転送レート理論値
fMCK = fCLK

Mbps

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5.3. モジュールの取り付けモジュールを取り付ける場合の参考にお使い下さい。
２）取り付け例にて、スペーサで固定する方法を記載しますが、取り付け方法についてはお客様の責任で行って下さい。

15１） エリア制限
本製品に取り付ける Pmod モジュールは下記の範囲に収まるようにして下さい。

5
5

5

50

6

40

モジュール実装可能エリア8
図 5-4 Pmod モジュールの組み込みエリア

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取り付け例
ａ）電源コードをコンセントから抜いて下さい。
ｂ）ケースの蓋を外して、内部に組み込まれている Pmod 固定板を取り外します。
ｃ）Pmod 固定板に穴を開けて、Pmod 固定板にモジュールを取り付けます。
モジュール
スペーサー

ネジ

ネジ

Pmod 固定板（固定用の穴を開ける）※ネジ・スペーサー等はお客様にてご用意下さい。
図 5-5 Pmod モジュール取り付け例

ｄ）モジュールと COMMON ボードを Pmod ケーブルで接続して下さい。
Pmod ケーブルの 1pin 向きには注意して下さい。
ｅ）モジュールと Pmod 固定板をケースに戻して下さい。その際に、Pmod ケーブル
は Pmod 固定板などに挟まれていないか十分確認して下さい。

図 5-6 モジュール取り付け例ｆ）ケースの蓋を取り付けて下さい。
締め付けトルクは 1N･m～1.5N･m（10kgf･cm～15kgf･cm）です。

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6.電池の交換
6.1. 概要
以下に、電源構成図を示します。
通常は AC 電源から動作電圧を生成していますが、AC 電源が切断されたときの予備バッテリが搭載されています。
VBAT1 は RL78/I1B の VDD が供給されないとき、RL78/I1B をバッテリ・バックアップ・モードで動作させることができます。VBAT2 は AC 電源が切断されたときの予備バッテリで、データ待避などの目的で使用して下さい。

VD3

AC 入力

Pmod I/F
拡張ｼﾘｱﾙ I/F(1 次側)
E1 I/F(1 次側)

3.3V
電源生成回路RL78/I1B
マイコン
VBAT2

VBAT1

VDD

VBAT

VDD

VBAT

図 6-1 電源構成図

電池は、CR2032 が内蔵されております。電池が消耗した場合は、市販のものをご用意して下さい。
また、CR2032 の連続標準負荷は 0.2mA 程度ですので、AC 電源が切断されたら、すぐに
RL78/I1B をスタンバイモードに移行するようにして下さい。

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6.2. 電池の交換方法ａ）電源コードをコンセントから外して下さい。
ｂ）電池スイッチが OFF になっていることを確認して下さい。
ｃ）ケースの裏面にあるネジを以下の 6 カ所を外して下さい。

電源コード側↓
図 6-2 ネジの取り外しｄ）ケースを外して電池を交換して下さい。
VBAT1 と VBAT2 の位置は以下のようになっています。
VBAT1

VBAT2

図 6-3 電池交換ｅ）ケースに戻して、裏面からネジを止めて下さい。
ｆ）電池スイッチを ON にして、電源コードをコンセントに接続して下さい。AC 電源が供給されていないときは、電池スイッチは極力 OFF にしておいて下さい。

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7.電力測定処理の速度改善
本ソフトウェアでは RL78/I1B を高速オンチップ・オシレータで動作させる場合に限り、電力測定処理前に高速オンチップ・オシレータ・クロック周波数補正機能を使用してクロック周波数の補正を行っています。
この高速オンチップ・オシレータ・クロック周波数補正機能はクロック周波数の補正に 5秒以上の時間がかかる場合があり、電力測定処理の遅延の原因となっています。表 7-1に電力測定のそれぞれの処理における最長の処理時間を示します。
表 7-1 電力測定処理の最長時間

処理

最長時間

備考

クロック補正プリサンプリング最長 5s 以上
⊿ΣADC セットアップ時間 +ゼロクロス検出タイムアウト時間(200ms) +電圧 1 周期分(50Hz で約 20ms)⊿ΣADC セットアップ時間 +ゼロクロス検出タイムアウト時間(200ms) +測定時間

通常は約 30ms ほどで終了⊿ΣADC セットアップ時間、測定時間は電力測定 API で任意の長さに変更可能

本サンプリング⊿ΣADC セットアップ時間を初期値である 150 ミリ秒で電力測定処理を実行した場合、クロック補正にかかる時間は電力測定処理全体の中でもかなりの比率を占める事になります。
このクロック補正時間を短縮する二つの方法とプリサンプリングを省略し処理速度を短縮する方法を以下に示します。

7.1. 外部クロックを使用する
本製品は 12MHz の外部クロックを搭載しています。これを RL78/I1B のメイン・システム・
クロックに設定することで、電力測定処理前にクロック周波数の補正は実行されなくな
り、処理速度が向上します。
本ソフトウェアでは、メイン・システム・クロックの変更をするための関数を提供しています。

[関数名] em_select_clock_ext
概要
外部クロック選択
説明
RL78/I1B を外部クロック(12MHz)で動作させます。
引数
なし
リターン値
0：成功
備考
なし

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40/54[関数名] em_select_clock_hoco
概要
高速オンチップ・オシレータ・クロック選択
説明
RL78/I1B を高速オンチップ・オシレータ・クロックで動作させます。動作周波数
は引数 div に従います。
引数
unsigned char div：クロック分周比 (動作クロック = 24/2div)、
3 以上 : 設定禁止
リターン値
0：成功
-1：失敗(引数エラー)
備考なし

上記関数のうち、em_select_clock_ext 関数をユーザ初期化処理 I/F で呼び出せば、本製品を外部クロックで動作させることができます。
以下にメイン・システム・クロックの変更用関数のサンプルコードを示します。

/* 外部クロックを使用*/
em_select_clock_ext();/* 高速オンチップ・オシレータ・クロックを使用 */em_select_clock_hoco(1) /* 動作クロック = 24MHz / 2^1 = 12MHz */関数 em_select_clock_hoco を使用すると、高速オンチップ・オシレータ・クロックを分周し、メイン・システム・クロックの周波数を、24MHz, 12MHz, 6MHz, 3MHz から選択することが出来ます。ただし、メイン・システム・クロックを 3MHz で動作させた場合、⊿
ΣADC のサンプリング周波数が 4kHz の設定で電力測定処理を動作させると処理が間に合
わず、電力測定異常のエラーとなってしまいます。
表 7-2 にメイン・システム・クロックと⊿ΣADC のサンプリング周波数設定別の電力測定処理について示します。
表 7-2 電力測定処理

種別
外部クロック高速オンチップ・
オシレータ・クロック

周波数
12MHz
24MHz
12MHz
6MHz
3MHz

⊿ΣADC サンプリング周波数
2kHz
4kHz
動作可能
動作可能
動作可能
動作可能
動作可能

動作可能
動作可能
動作可能
動作可能
動作不可

本製品を高速オンチップ・オシレータ・クロック 3MHz で動作させる場合は、⊿ΣADC のサンプリング周波数を必ず 2kHz で動作させて下さい。

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7.2. クロック補正処理を無効にする
クロック補正処理の無効化は RL78/I1B の仕様外での動作となりますので、ご注意下さい。
クロック補正処理は em_clock_corection という関数に実装されています。
クロック補正処理を無効にする時は、他の部分まで変更しないように注意して下さい。
他の部分に手を加えた場合、電力測定処理が動作しなくなる可能性があります。また、
RL78/I1B の仕様では⊿ΣADC を動作させる前に必ず高速オンチップ・オシレータ・クロ
ックの周波数補正を行う事になっています。
[関数名] em_clock_corection
概要
高速オンチップ・オシレータ・クロック周波数補正
説明
高速オンチップ・オシレータ・クロックの周波数補正を行います。
引数
なし
リターン値
なし
備考
長い時間(約 5 秒)制御が戻らない可能性があります。本関数を呼ぶ場合は注意して下さい。

この関数を呼び出している em_ep_measure_if 関数の処理を変更してクロック補正処理を無効にし、処理速度を向上させます。表 7-3 に示す修正を行って下さい。
表 7-3 クロック補正処理の無効化 修正箇所

修正ファイルem\em_ep_measure_if.c

修正箇所
134 行目、『em_clock_corection();』をコメントアウト

備考
修正して下さいEV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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7.3. 固定ゲインモードを使用する
表 7-1 で示した処理の内、「プリサンプリング」は電力測定 API で⊿ΣADC のプリアンプ・
ゲインにオートゲインモードが設定されている場合に実行される処理です。
プリサンプリングでは、1 周期分のサンプリングを行い、測定された電圧・電流から適切なゲイン値を自動で設定するという処理を行っています。
この処理は電圧、電流(CT)、電流(シャント)の 3 つのゲイン設定が全て固定ゲインモードの場合は実行されません。
よって、3 つのゲイン設定を全て固定ゲインモードに設定することにより、プリサンプリ
ング分の処理時間を短縮することができます。
以下に全てのゲインを固定ゲインモード(1 倍)に設定するサンプルコードを示します。

/* 全てのゲインを固定ゲインモード(1 倍)に設定することでプリサンプリング処理を省略 */EM_VGAIN_1;/* 電圧入力ゲインを 1 倍に設定 */EM_CGAIN_CT_1;/* 電流(CT)入力ゲインを 1 倍に設定 */EM_CGAIN_S_1;/* 電流(シャント抵抗)入力ゲインを 1 倍に設定 */ユーザプログラムにおいて固定ゲインモードでゲイン値を設定する場合は、測定対象の電圧・電流に適したゲイン値を設定して下さい。
大きな倍率のゲイン値を設定すると電力測定時に過電圧検出・過電流検出や電力測定異常検出のエラーが発生する場合があります。

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8.サンプリング値の変換係数
本ソフトウェアで使用している⊿ΣADC のサンプリング結果から実際の電圧値・電流値に変換するための係数は以下のように算出します。

8.1. ⊿ΣADC の特性
RL78/I1B の 24bit⊿ΣADC の下位 8bit は誤差の影響で値が不安定のため、実際の電力計
算時はマスクしています。符号ビットを除いたサンプリング結果の全てのビットが 1 になった場合(0x7FFF)の RL78/I1B に入力される電圧は 0.8V(基準電圧)になります。
2
3
0
符
号

2 2 2 1 1 1 1
2 1 0 9 8 7 6
1 1 1 1 1 1 1
電力計算時は使用する

1
5
1

1
4
1

1
3
1

1
2
1

1
1
1

1
0
1

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

1

1

1 1 1 1 1 1 1
電力計算時はマスクする

1

0x7FFF(16bit のとき) = 0.8V
図 8-1 ⊿ΣADC サンプリング結果

このサンプリング結果 16 ビットの 1LSB あたりの電圧を計算すると 24.4148uV になります。
1LSB あたりの電圧(16bit) ＝0.8V
0x7FFF＝ 24.4148uV

しかし、サンプリング結果は 24bit の下位 8bit をマスクしており、24bit レジスタとして扱っていますので、24bit 時の 1LSB あたりの電圧を計算すると 95.3703nV になります。
1LSB あたりの電圧(24bit) ＝ 24.4148uV ÷ 256 ＝ 95.3703nV算出された 1LSB あたりの電圧(24bit)の値を使用して、実際の電圧と電流を求めるための係数を計算します。

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8.2. 電圧用係数
本製品の電圧の入力部は図 8-2 のようになっています。
電源選択
ジャンパ

600kΩ

10Ω

300kΩ

AC電源

RL78/I1B
⊿ΣADC
電圧入力
チャネル

750Ω

図 8-2 電圧入力部 概略図

電源選択ジャンパは出荷時の設定では、AC100V 入力用の 300kΩが選択されるようにショートされていますので、RL78/I1B の⊿ΣADC 電圧入力チャネルには 10Ω、300kΩ、750
Ωの抵抗で分圧された電圧が入力されます。
分圧比 ＝

750Ω
10Ω ＋ 300kΩ ＋ 750Ω

≒ 0.0024937

AC 電源からの入力電圧の瞬時値が 1V であるとき、⊿ΣADC に入力される電圧は、⊿ΣADC の入力電圧 ＝ 1V × 0.0024937 ＝ 2.4937mVとなります。この⊿ΣADC の入力電圧をサンプリング結果のデジタル値に変換します。
1V 入力時のサンプリング結果 ＝2.494mV
95.3707nV≒ 26147

この 1V 入力時のサンプリング結果の数値 26147 が電圧を計算するときの係数となります。

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8.3. 電流(CT)用係数
本製品の電流(CT)の入力部は図 8-3 のようになっています。

AC電源入
力

CT
公称変流比3000：1

AC電源出
力

RL78/I1
B⊿ΣADC
電流(CT)
入力
チャネル

RL 30Ω

図 8-3 電流(CT)入力部 概略図

本製品に搭載している CT の公称交流比は 3000、RL は 30Ωとなっています。AC 電源入力
から AC 電源出力に流れる電流の瞬時値が 1A であるとき、⊿ΣADC に入力される電圧は

1A 入力時の⊿ΣADC の入力電圧 ＝

1A × 30Ω
3000＝ 10mVとなります。この⊿ΣADC の入力電圧をサンプリング結果のデジタル値に変換します。
1A 入力時のサンプリング結果 ＝10.0mV95.3674nV≒ 104854

この 1A 入力時のサンプリング結果の数値 104854 が電流(CT)を計算するときの係数となります。

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8.4. 電流(シャント)用係数
本製品の電流(シャント)の入力部は図 8-4 のようになっています。

AC電源入力RL78/I1B⊿ΣADC
電流(CT)
入力
チャネル

シャント抵抗2.5mΩ

図 8-4 電流(シャント)入力部 概略図

本製品に搭載されているシャント抵抗は 2.5mΩとなっています。AC 電源入力から流れる電流の瞬時値が 1A であるとき、⊿ΣADC に入力される電圧は
1A 入力時の⊿ΣADC の入力電圧 ＝ 1A × 2.5mΩ ＝ 2.5mVとなります。この⊿ΣADC の入力電圧をサンプリング結果のデジタル値に変換します。
1A 入力時のサンプリング結果 ＝

2.5mV
95.3674nV≒ 26213.6

この 1A 入力時のサンプリング結果の数値 26213.6 が電流(シャント)を計算するときの係数となります。

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8.5. 誤差補正
ここまでで算出した変換係数を表 8-1 に示します。
表 8-1 変換係数

測定対象

係数

電圧
電流(CT)
電流(シャント)

26147
10485426212.5

電圧、電流(CT)、電流(シャント)用の係数はソースコードの em\em_api.h にて定義しています。58 行目 EM_COEFF_VOLT が電圧用係数、60 行目 EM_COEFF_CT が電流(CT)用係数、
61 行目 EM_COEFF_SHUNT が電流(シャント)用係数になります。以下にサンプルコードを示します。
55 : #if defined(EM_MAX_VOLTAGE_200)
56 : #define
EM_COEFF_VOLT(13090.0/(1<<EM_INEFFECTIVE_SHIFT))
57 : #else
58 : #define
EM_COEFF_VOLT(26147.0/(1<<EM_INEFFECTIVE_SHIFT))
59 : #endif
60 : #define
EM_COEFF_CT(104854.0/(1<<EM_INEFFECTIVE_SHIFT))
61 : #define
EM_COEFF_SHUNT(26212.5/(1<<EM_INEFFECTIVE_SHIFT))

これらの係数は部品バラツキなどを考慮してないため、実際の製品では個体ごとに誤差が発生しています。ここでは製品ごとの誤差を補正する方法を記載します。
例えば、校正された測定機器では 100V と表示されるのに、本製品では 97V と表示された
場合、電圧の誤差率は-3%となります。そこで電圧用係数 26147 を 26955 に変更すると、誤差率が小さくすることができます。計算式は下記のように求めます。
補正後の電圧用係数 ＝ 26147 ×

校正された機器の測定結果
本製品の測定結果

同様に電流(CT)用係数と電流(シャント)用係数も補正することができます。

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9.定格電源の変更
9.1. 規格について
本製品に添付されている電源コードの定格は 15A、125V です。本製品で定格 15A、250Vを測定する場合は、電源コードを変更する必要があります。電源コードはお客様にてご用意して下さい。
＜参考資料＞
参考として、以下に JIS 規格（JIS C 8303 配線用差込接続器）の中で本製品に対応している 2 極 15A、125V または 2 極 15A、250V のコンセント形状について記載します。
15A 125Vのコンセント形状

2極差込接続器

2極抜止形差込接続器

2極接地極付差込接続器

2極接地極付抜止形差込接続器

2極引掛形差込接続器

2極接地極付引掛形差込接続器

2極接地極付差込接続器

2極接地極付引掛形差込接続器

15A 250Vのコンセント形状

2極差込接続器

図 9-1 コンセント形状(参考)EV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)

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9.2. ケーブルの交換と設定変更
ａ）電源コードをコンセントから抜いて下さい。
ｂ）既存の電源コードを取り外します。
ｃ）CT 用電線の下にある動作電圧選択ジャンパを 1-2 ショートに切り替えます。

32 1

図 9-2 動作電圧選択ジャンパ（1-2 ショート時）ｄ）作成した定格 15A、250V の電源コードと取り付けます。AC 端子台の L 側、N 側とIN、OUT を注意しながら接続して下さい。
また、AC 端子台の推奨締付トルクは 0.5～0.8Nm です。
電源コード（負荷側） （電源側）

N側

L側

N側

L側

CT 用電線

図 9-3 電源コードの取り付け図

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9.3. ソフトウェアの変更箇所
本製品の動作電圧選択ジャンパを 1-2 ショートに変更し、入力電圧を AC180～250V に設定した場合、ソフトウェア側にも変更が必要になります。
入力電圧 AC180～250V 用にソフトウェアを変更するには、表 9-1 に示す修正を行って下さい。
表 9-1 入力電圧(100→200) 修正箇所

修正ファイル
include\em_config.h

修正箇所

備考

46 行目、『#define EM_MAX_VOLTAGE_100』をコメントアウト
48 行目、『#define EM_MAX_VOLTAGE_200』を有効

二箇所とも修正して下さい

この変更により、em\em_api.h で定義されている電圧用の係数が AC180～250V 用の値になります。

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10. 付録10.1. 各電力の計算式
以下に本ソフトウェアで使用している各電力の計算式を示します。
１）

有効電力

図 10-1 に本ソフトウェアの有効電力測定の流れを表したブロック図を示します。

プリアンプゲイン

電圧入力

ゼロクロス
検出

過電圧検出

÷
ΔVn
ΔPn

24ビット
ΔΣADC

×

Σ

÷

有効電力

ΔIn

電流入力

÷

プリアンプゲイン

サンプリング数n

過電流検出
ソフトウェア機能

図 10-1 有効電力測定ブロック図

有効電力 P を計算するには、まず RL78/I1B の⊿ΣADC でサンプリングされた瞬時電圧⊿
Vn と瞬時電流⊿In の積から瞬時電力⊿Pn を計算します。
瞬時電力⊿Pn ＝ ⊿Vn × ⊿In計算された瞬時電力⊿Pn をサンプリング毎に積算していきます。測定時間が経過しサンプリングが終了した後、瞬時電力の積算値をサンプリング数 n で割ることで有効電力 Pが計算されます。
有効電力 P ＝⊿P1 ＋ ⊿P2 ＋ … ＋ ⊿PnnEV-200-USB-3(RL78/I1B 評価キット)２）

2016/08/01
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アプリケーションノート 基本編

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皮相電力

図 10-2 に本ソフトウェアの皮相電力測定の流れを表したブロック図を示します。

ゼロクロス
検出

過電圧検出

プリアンプゲイン
二乗

電圧入力

÷

×

Σ

瞬時電圧
二乗積算値

×

Σ

瞬時電流
二乗積算値

ΔVn

24ビット
ΔΣADC
ΔIn

電流入力

÷

二乗
プリアンプゲイン

過電流検出
ソフトウェア機能

図 10-2 皮相電力測定ブロック図

皮相電力 S を求めるには、まず実効電圧 V と実効電流 I を計算する必要があります。
RL78/I1B の⊿ΣADC でサンプリングされた瞬時電圧⊿Vn の二乗値をサンプリング毎に積算していきます。測定時間が経過しサンプリングが終了した後、積算された瞬時電圧⊿
Vn の二乗値をサンプリング数 n で割って平方根をとることで実効電圧 V が計算されます。
2

2⊿V1 ＋ ⊿V2 ＋ … ＋ ⊿Vn2

実効電圧 V ＝ √n

実効電流 I も実効電圧 V と同様の方法を使います。RL78/I1B の⊿ΣADC でサンプリング
された瞬時電流⊿In の二乗値をサンプリング毎に積算していきます。測定時間が経過しサンプリングが終了した後、積算された瞬時電流⊿In の二乗値をサンプリング数 n で割って平方根をとることで実効電流 I が計算されます。
2

2⊿I1 ＋ ⊿I2 ＋ … ＋ ⊿In2

実効電流 I ＝ √n

皮相電力 S は計算した実効電圧 V と実効電流 I を掛け合わせて計算します。
皮相電力 S ＝実効電圧 V × 実効電流 I2016/08/01
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３）

無効電力

無効電力 Q は有効電力 P と皮相電力 S をもとに以下の式で計算します。
2

2

無効電力 Q ＝ √皮相電力S － 有効電力P

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11. 改版履歴
版数
1版

日付
2016/8/1

内容
新規作成

2016/08/01
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