一種簡單的電子公用儀表解決方案(05-100)

 

　　圖4 電表結構框圖

　　熱表

　　不同用戶所居住的地區和國家的供熱方式可能不同。采用熱水流過暖氣片進行供熱是比較常見的方式。熱表的結構比氣表或水表略微復雜一些，因為熱力學計算熱量的方式涉及溫度和流量。熱表要同時測量暖氣片入口和出口的溫度，還要測量水流通過暖氣片的流速。根據這些測量結果，MCU再根據熱力學公式計算出熱能使用量。圖3給出了一個熱表的實例。為了降低熱表的成本，我們可以采用MCU來校準和調節溫度傳感器。溫度傳感器通常采用RTD(電阻式溫度檢測器)或類似的器件，它們能夠浸泡在液體中工作。MCU中可以保存一個校準表，用于把傳感器的模擬輸出量轉換為線性的溫度值。熱表中使用的流速表與水表中的類似，也會產生輸出脈沖。熱表的設計還有另外一個挑戰是氣表和水表沒有的。熱表都是安裝在用戶住宅內的，不像氣表和水表可以安裝在戶外。沒有AMR功能，抄表員記錄熱能使用量時必須有用戶在家里配合?；贛CU的熱表很容易實現RF功能，即使用戶不在家也可以進行抄表。圖3中的實例也采用了PIC16F9XX系列MCU，它具有低功耗特性并集成了LCD模塊。

　　電表

　　電子儀表最令人關注的焦點可能是電表。在發展中國家中，竊電問題始終都是促使人們研制電子儀表的最主要原因。因為不但儀表會被篡改以減少其顯示的用電量，而且抄表員也容易因為接受用戶的賄賂而篡改抄表數據。所以，具備自動抄表功能的電子儀表能夠大大減少公用事業公司損失的收入。電表設計中的最大挑戰是需要精確記錄用電量。如前所述，某些生產商要求高達0.2%的精度。電表還必須能夠處理大型的電感負載，例如電冰箱、HVAC(暖通空調)、洗衣機和干衣機之類的電器。因此，對于設計人員來說采用MCU或者分立元件是最佳的設計方案。慶幸的是，有些生產商同時提供了兩種類型的電表。為了簡化設計，分立式設計提供了負載和電源接口，采用測量引擎測量電流和電壓并計算用電量，使用簡單的脈沖輸出方式。圖4給出的實例中使用PIC16F9XX器件作為MCU，采用Microchip公司的MCP3905測量用電量。MCP3905的典型精度為0.1%，具有電源反向指示功能，采用分流電阻測量電流。電能輸出驅動機械式兩相步進電機，但是也可以驅動MCU的計數器輸入。

　　結語

　　與機械式儀表相比，電子儀表具有小巧、可靠、精確度高的特點，并且能夠采用防篡改電路和方法增加公用事業公司的收入，降低用戶的開銷。采用脈沖計數的電子儀表解決方案，能夠大大降低儀表設計的復雜性。這樣就可以讓設計人員把精力集中在更方便的數據采集和收費功能的設計上。