電子式電表概述
電子式電表是通過電子計量設備,為個人家庭、工業(yè)和商用住宅提供用電結算的儀表,原有傳統(tǒng)結算儀表使用機電計量設備。除電表外,此項技術也可以用于水表和煤氣表,并實現三表合一。
電子式電表或自動抄表系統(tǒng)(AMR)可通過無線連接(如ISM RF鏈路、蜂窩網絡等)或有線連接(如電話線或電力線)讀取用戶的用電量數據。通過高級電表架構(AMI,Advanced Metering Infrastructure),自動抄表系統(tǒng)(AMR)可擴展出更多復雜的應用,如分析和管理系統(tǒng),與客戶端的通信等。
目前在電表中使用的主要網絡互聯技術包括移動無線電、固定無線電、撥入電話、播出電話、電力線載波通信、寬帶以及Internet等。
從圖1中可以看出,一個電子式電表的最小系統(tǒng)至少包括了前端模擬部分、電量存儲芯片、微控制器、顯示設備、實時時鐘以及通信接口設備。前端模擬部分是用來進行電量計量,其結果存儲在由Flash或EEPROM組成的存儲器中。在這個最小系統(tǒng)的基礎上,用戶可以根據需要增加必要的接口,如網絡互聯接口UART、USB,以及無線連接的Bluetooth、UWB、ZigBee以及非接觸式的智能卡等。此外,還具有邏輯管理和低功耗電源部件。
個人家庭中多用單相220電表,電流量較小。小區(qū)或家庭中更復雜的電能信息收集則使用單相多功能電表,可實現集中抄表功能。三相電表多用于工業(yè)或商業(yè)環(huán)境,針對380V的三相電壓。針對不同的應用需求,NXP公司開發(fā)了相應的控制芯片,如LPC931/936和LPC9401/9408用于單相電表中,基于8位微控制器,成本較低?;诘统杀続RM7的LPC210x兼有ARM7架構高速度和51微控制器的成本優(yōu)勢,具有豐富的接口,適用于單相多功能電表。而LPC23xx/24xx則適用于三相電表中構造復雜的電表系統(tǒng)。
LPC900系列微控制器采用了80C51內核,主頻6倍于標準的51器件,采用3V低功耗工藝,集成可用作EEPROM的1kB~8kB的Flash,頁編程/擦除時間為2ms。最大數據EEPROM達到512字節(jié),具有128~768字節(jié)的SRAM。同時外設資源豐富,具有實時時鐘、看門狗、增強型UART、SPI、I 2 C以及比較/捕獲單元,具有10位ADC/DAC,配置了LCD驅動器接口等。它的工作電壓為2.4~3.6V。LPC900系列的主要特性是片上集成多種資源,有效降低系統(tǒng)成本,其Flash存儲器可擴展,產品以系列劃分,便于軟件移植。
LPC2000系列ARM7微控制器則具有極高的性價比,采用了ARM7TDMI-S內核,具有三級流水線和馮