方久齡

摘要 根據(jù)規(guī)范要求，在多功能電表的設(shè)計(jì)當(dāng)中需要采用低功耗的單片機(jī)作為硬件設(shè)備的控制器，使用精準(zhǔn)的芯片可以降低干擾，通過軟件技術(shù)的設(shè)計(jì)，可以達(dá)到最終功能的實(shí)現(xiàn)。因此這種精確度極高的多功能電表在未來具有廣闊的發(fā)展空間。

【關(guān)鍵詞】光纖通信 技術(shù)特點(diǎn) 應(yīng)用

由于急劇增加的電能消耗，各地區(qū)出現(xiàn)了用電不平衡的現(xiàn)象，為此就需要改進(jìn)原有的電能表設(shè)計(jì)來解決用電矛盾，伴隨著市場(chǎng)的需求，這種多功能電能表也隨之出現(xiàn)，其高精度和高性能的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)開始取代機(jī)械式電表，這種電子式智能電能表也是未來發(fā)展的方向。

1 系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)框圖

1.1 電能袁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

按照DL/T614-2007的設(shè)計(jì)要求，首先需要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的框架圖（如圖1所示），以確保其功能可以實(shí)現(xiàn)，使用485通信電路，通過軟件之間的信息交互，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制電表的數(shù)據(jù)回抄和計(jì)量電路調(diào)校功能，為此增設(shè)了紅外通信電路和LCD顯示電路。

1.2 多功能電表實(shí)現(xiàn)的功能

電表最基本的功能就是電能計(jì)量，多功能電表不僅具有常規(guī)的輸入和輸出的計(jì)量功能，還可以計(jì)量用戶所需要的組合無功，在累積電量外進(jìn)行對(duì)于歷史使用電量的記錄，從而有效地完成作為電能表的功能。

電能表自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘，這種設(shè)計(jì)可以按照所設(shè)置的時(shí)段參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)切換，根據(jù)不同時(shí)間段用電量差異采用不同的計(jì)費(fèi)方式，為此就需要提高表計(jì)的精準(zhǔn)度減少日計(jì)時(shí)誤差和切換誤差。

多功能電表可以結(jié)算一定期限內(nèi)用戶的最大電能需求量，這樣便于在申請(qǐng)接線的時(shí)候選擇適當(dāng)?shù)墓╇娫O(shè)備，減少自己的浪費(fèi)同時(shí)還可以避免因負(fù)載過大造成線路負(fù)荷過重，避免安全事故的發(fā)生。

多功能電表可以實(shí)現(xiàn)用電信息實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，在出現(xiàn)一些緊急情況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跳閘，并以報(bào)警的方式（跳閘燈亮起、液晶顯示拉閘信息等）通知用戶。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)當(dāng)中需要考慮到低功耗問題，為此在控制器的選擇上可以為TI公司所生產(chǎn)的MSP430F19單片機(jī)，這種芯片本身就是一種低耗處理器，進(jìn)而會(huì)有較強(qiáng)的抗干擾能力。16位的總線，可以增大尋址范圍，最大可達(dá)64K。

根據(jù)可實(shí)現(xiàn)的功能要求，其硬件電路可以分為四部分，分別是電能計(jì)量、廣播校時(shí)、電源和通信。

2.1 電能計(jì)量

為了更好的滿足多功能電表的應(yīng)用，其專用計(jì)量芯片選用炬力公司出產(chǎn)的三項(xiàng)電能專用芯片ATT7022B，這種芯片主要是應(yīng)用于三相三線和三相四線的電路當(dāng)中，在這里是為了滿足實(shí)現(xiàn)三相多功能電表的設(shè)計(jì)要求。

首先需要對(duì)電路實(shí)行采樣處理，其數(shù)據(jù)來源是電路中的三相電壓和三相電流，電壓采樣電路在系統(tǒng)的連接方式采用互感器，這樣可以有效地將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，同時(shí)可以通過電流互感器捕捉到所產(chǎn)生的電流信號(hào)。所采樣的電路如圖2所示。

在圖2當(dāng)中所采樣電路與電流型電壓互感器是按照1：1的比例進(jìn)行選擇，通過對(duì)互感器串聯(lián)一次測(cè)的分壓電阻110KQ和并聯(lián)二次測(cè)電阻240KQ，這樣可以保證所需要采樣的電壓信號(hào)保持在o.5v左右，同時(shí)電流在互感器的選擇上為1 A/lmA，并聯(lián)一個(gè)100 Q的電阻可以有效地將采樣信號(hào)控制在O.lV左右，這樣的操作可以改變電壓所放大的倍數(shù)，使得其在最佳計(jì)量狀態(tài)下運(yùn)行。

2.2 通信電路

紅外通信易被干擾，為此選用具有高發(fā)射功率的紅外發(fā)射管可以有效地提高抗干擾效果，在本設(shè)計(jì)當(dāng)中選用的是TSAL6200的高效率發(fā)射管，這種一體化的裝置可以使得光功率達(dá)到35mV，同時(shí)接收器采用了光敏二極管，通過內(nèi)置的信號(hào)放大器將信號(hào)放大，對(duì)于濾波的檢測(cè)有較強(qiáng)的輸出作用。

2.3 廣播校時(shí)

為了確保鐘芯片在運(yùn)行當(dāng)中的精準(zhǔn)度，在軟件的設(shè)計(jì)上采用了存儲(chǔ)收音機(jī)的調(diào)頻方式，這樣可以提高校時(shí)的成功率，本設(shè)計(jì)當(dāng)中是使用音調(diào)編碼器LM567，并通過脈沖信號(hào)的輸出完成整個(gè)過程的校時(shí)。

2.4 電源

通過對(duì)于市電經(jīng)過降壓處理、完成整流和濾波的過程，使得最后達(dá)到5V的穩(wěn)壓電源，以此來提供電能表所需要的電源，同時(shí)需要指出電源可以從這三條相線上取電。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 功能界面設(shè)計(jì)

功能界面主要是為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表和遠(yuǎn)程調(diào)校的功能，為此就需要將窗口分為四部分，主要是通過電能報(bào)表進(jìn)行當(dāng)前數(shù)據(jù)的讀取，從而計(jì)算出所需電費(fèi)，采用費(fèi)率/時(shí)間可以對(duì)電價(jià)和實(shí)踐進(jìn)行設(shè)置，電表當(dāng)前狀態(tài)可以有效地監(jiān)控其異常問題的出現(xiàn)，并根據(jù)功能框完成上述任務(wù)操作。

3.2 電能表軟件設(shè)計(jì)

參考系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并結(jié)合MSP430F149的時(shí)鐘獨(dú)立性的特點(diǎn)，可以采用中斷喚醒的功能，完成主程序的設(shè)計(jì)。

4 電磁兼容設(shè)計(jì)

電磁兼容主要是為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，如為了一直電源所產(chǎn)生的噪音干擾可以利用旁路電容和退耦電容;通過干擾噪聲也可以起到防雷效果;采用接地處理結(jié)果讓其構(gòu)成閉合的賄賂，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性。

5 測(cè)試數(shù)據(jù)

經(jīng)過裝置校對(duì)的多功能電表，需要對(duì)校表臺(tái)進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，并統(tǒng)計(jì)最終的測(cè)量結(jié)果，內(nèi)容具體包括標(biāo)準(zhǔn)電壓、功率、電流等。

6 結(jié)束語

多功能電能表在設(shè)計(jì)當(dāng)中需要嚴(yán)格按照規(guī)范要求，采用低耗的單片機(jī)和精密度較高的計(jì)量芯片，可以完成整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，同時(shí)為了提高校對(duì)的成功率可以采用存儲(chǔ)收音機(jī)的方式，結(jié)合計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，可以達(dá)到最后功能的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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