基于CAN bus的脈沖電表設計

1. 引言

　　脈沖電表是目前電力系統用戶側較為常見的一種電子電量表計。對于遠程電子抄表系統，要實現對脈沖表輸出脈沖的可靠、精確計量。本文研究探討了對于脈沖表可靠脈沖捕捉、脈沖計量，特別研究了脈沖電表信號輸出線路的斷線報警、掉電數據存儲等關鍵問題，并對區域脈沖表群抄表需要的現場總線進行了研究，提出用CAN總線為數據通信的脈沖電表群的模塊化解決方案。

　　2. 脈沖采集模塊設計

　　CH1脈沖采集的主要任務是對CH2 CH3脈沖電表輸出脈沖的實時、準確計數，CH4是所有電量統計的基礎。脈沖采集模塊CH5的好壞直接影響整個系統的可靠性和CH6準確性，因此在整個抄表系統中占據著CH7重要的地位。

　　2.1 脈沖采集板的結構

　　采集板的具體結構如圖1所示。主要以單片機P87C591為核心，設計對8路電表進行數據采集，并可以將數據存入SEEROM中，另外帶有掉電保護及通信接口等模塊。

　　采集模塊配有電源斷電監視、數據保護功能，當監測到掉電情況時，及時在掉電前進行數據備份，防止突發斷電導致數據丟失。

　　2.2 脈沖采集模塊的硬件設計

　　根據系統的設計要求，每個采集模塊完成8個電表的采集任務，需要占用單片機的8個I/O接口。單個經過光電隔離的脈沖數據采集電路如圖2所示。

　　圖中D0為VCC保護二極管，R0為限流電阻，來保護光耦中的發光二極管。C10和R10組成RC低通濾波器，D10為鉗位二極管，處理尖峰類的干擾信號。R4和R5為分壓電阻。R3為上拉電阻，起限流作用。

　　電表輸出的脈沖信號采用的是5V直流電。經濾波后，進入光耦，然后電阻分壓到4V的電平信號進入單片機。通過單片機P87C591的P2口來對脈沖信號進行采集，在圖2中還可以看到由于是上接上拉電阻，所以使得光耦輸出脈沖波形與電表輸出脈沖波形剛好反向。

2.3 脈沖采集模塊的軟件設計