一種簡(jiǎn)單的電子公用儀表解決方案

　　引言

電子公用儀表與目前使用的傳統(tǒng)機(jī)械式和機(jī)電式儀表解決方案相比，具有很多優(yōu)勢(shì)。無(wú)論是氣表、水表、熱表，還是電表，都可以利用電子儀表的如下某些或全部特性：

　　精度更高
　　校準(zhǔn)容易
　　防篡改保護(hù)
　　自動(dòng)抄表
　　安全性好
　　先進(jìn)的計(jì)費(fèi)方式(分時(shí)計(jì)費(fèi)和預(yù)付費(fèi)等)
　　電子儀表的設(shè)計(jì)不一定要采用復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)方式。在本文所介紹的實(shí)例中，通過(guò)基于單片機(jī)(MCU)的脈沖計(jì)數(shù)器可以大大簡(jiǎn)化各類儀表的實(shí)現(xiàn)。圖1給出了一種基于MCU的典型計(jì)數(shù)器的組成框圖。

　　 圖1 帶外部時(shí)鐘輸入的MCU 8位或16位定時(shí)器

　　精度更高

　　儀表是根據(jù)測(cè)量精度進(jìn)行分類的。例如，一個(gè)機(jī)械式電表的典型精度是2%左右。相比之下，一個(gè)普通的電子電表可以達(dá)到0.2%的測(cè)量精度。如果在儀表設(shè)計(jì)中使用MCU，那么就能夠通過(guò)改變軟件參數(shù)調(diào)節(jié)測(cè)量精度。這樣，只需開(kāi)發(fā)一個(gè)硬件平臺(tái)就可以支持多級(jí)測(cè)量精度，因此可使儀表生產(chǎn)商簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，且可為安裝儀表的公用事業(yè)公司帶來(lái)良好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。
　　校準(zhǔn)容易

　　常規(guī)的機(jī)械式儀表包含很多可動(dòng)的部件。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，這些部件可能需要重新調(diào)校，才能使儀表恢復(fù)正常狀態(tài)。調(diào)校時(shí)通常要把儀表拆卸下來(lái)并返回廠家進(jìn)行校準(zhǔn)，非常不便。但是通過(guò)使用MCU中的非易失性存儲(chǔ)器(EEPROM或Flash)就可以很方便的存儲(chǔ)或更新校準(zhǔn)信息，甚至可以設(shè)計(jì)為采用自動(dòng)校準(zhǔn)的方式。

　　 圖2 氣表結(jié)構(gòu)框圖

　　防篡改保護(hù)

　　一般來(lái)說(shuō)，公用儀表最大的一個(gè)問(wèn)題就是偷竊現(xiàn)象。在很多情況下，篡改儀表是為了改變測(cè)量結(jié)果。偷竊問(wèn)題通常出現(xiàn)在電表上，形式多種多樣。根據(jù)電表的類型，某些儀表可能被反接而使電量計(jì)數(shù)遞減而不是遞增。另外，采用鋼鐵材料作旋轉(zhuǎn)盤片的老式儀表易受磁體的影響，會(huì)因此而減慢旋轉(zhuǎn)的速度，從而引起錯(cuò)誤的電量測(cè)量結(jié)果。可以使用幾個(gè)簡(jiǎn)單的方法來(lái)檢測(cè)電子儀表的篡改和偷竊現(xiàn)象。尤其對(duì)于電表來(lái)說(shuō)，可以檢測(cè)到多種“典型”情況，如：

　　?負(fù)載不對(duì)稱(回路被接地，導(dǎo)致不對(duì)用電進(jìn)行計(jì)量)

　　?電表暫時(shí)斷開(kāi)(或被旁路)

　　?使用永磁體使電流互感器飽和或停止計(jì)數(shù)器

　　?惡意破壞