一種基于簡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機械式和機電式儀表解決方案相比，具有很多優勢。無論是氣表、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

　　校準容易

　　防篡改保護

　　自動抄表

　　安全性好

　　先進的計費方式(分時計費和預付費等)

　　電子儀表的設計不一定要采用復雜的實現方式。在本文所介紹的實例中，通過基于單片機(MCU)的脈沖計數器可以大大簡化各類儀表的實現。圖1給出了一種基于MCU的典型計數器的組成框圖。

　　圖1帶外部時鐘輸入的MCU 8位或16位定時器

　　精度更高

　　儀表是根據測量精度進行分類的。例如，一個機械式電表的典型精度是2%左右。相比之下，一個普通的電子電表可以達到0.2%的測量精度。如果在儀表設計中使用MCU，那么就能夠通過改變軟件參數調節測量精度。這樣，只需開發一個硬件平臺就可以支持多級測量精度，因此可使儀表生產商簡化生產流程，且可為安裝儀表的公用事業公司帶來良好的規模經濟。

　　校準容易

　　常規的機械式儀表包含很多可動的部件。隨著使用時間的延長，這些部件可能需要重新調校，才能使儀表恢復正常狀態。調校時通常要把儀表拆卸下來并返回廠家進行校準，非常不便。但是通過使用MCU中的非易失性存儲器(EEPROM或Flash)就可以很方便的存儲或更新校準信息，甚至可以設計為采用自動校準的方式。

　　圖2氣表結構框圖

　　防篡改保護

　　一般來說，公用儀表最大的一個問題就是偷竊現象。在很多情況下，篡改儀表是為了改變測量結果。偷竊問題通常出現在電表上，形式多種多樣。根據電表的類型，某些儀表可能被反接而使電量計數遞減而不是遞增。另外，采用鋼鐵材料作旋轉盤片的老式儀表易受磁體的影響，會因此而減慢旋轉的速度，從而引起錯誤的電量測量結果。可以使用幾個簡單的方法來檢測電子儀表的篡改和偷竊現象。尤其對于電表來說，可以檢測到多種“典型”情況，如：

　　。負載不對稱(回路被接地，導致不對用電進行計量)

　　。電表暫時斷開(或被旁路)

　　。使用永磁體使電流互感器飽和或停止計數器

　　。惡意破壞

　　一旦檢測到篡改現象，我們可以對儀表采取多種防范措施。如果儀表控制供電，它可以將負載的供電斷開。另外，如果儀表具有通信機制，還可以通過點亮指示燈或者向公用事業公司發送報警消息的方式，指明發生了偷竊篡改情況。