電子儀表中的關(guān)鍵部件及無(wú)線(xiàn)技術(shù)
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可靠性和耐用性：不需要多動(dòng)部件是電子儀表解決方案的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，電子儀表能夠承受更高強度的機械應力，它可以被置于戶(hù)外，處于氣候條件和溫度隨季節變化的露天自然環(huán)境中。雖然電子元件對溫度變化很敏感，但是這些變化量可以很容易地估算并予以補償。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201701/337411.htm高精度：一般的電子儀表精確度到達0.8%，而有些電子儀表提供的精度規格到達0.5%，甚至0.2%，符合更嚴格的美國國家標準（AmericanNationStandard,ANSI）C12.20-2002規范?；贛CU或DSC的電表的精確度可以由單軟體參數指定，安裝時(shí)可以根據應用的需求方便地修改這些參數，同時(shí)保持硬體平臺不變，由于同一種產(chǎn)品可以部署在不同的區域并且可以方便地進(jìn)行現場(chǎng)更新，所以公用事業(yè)公司和儀表制造商可以進(jìn)行流水生產(chǎn)，并通過(guò)擴大規模而提高收益。
非線(xiàn)性負載和低功率（電表）：無(wú)功率負載（電機消耗的電可達電能使用總量的40%）和非線(xiàn)性負載比例的不斷增加給供電方帶來(lái)了負擔，傳統儀表已不能充分地測量低功率因數系統的能耗，而電子儀表可以方便地指示有功/無(wú)功功率和功率因數的瞬時(shí)值，該資料可以用于提醒用戶(hù)并未考慮功率因數的收費系統提供基礎資料。
易于校準：電子解決方案可以方便地補償溫度變化，當然同時(shí)還需要考慮機械/物理變化。電子儀表可以使用幾種技術(shù)來(lái)提供非易失憶記憶體（EPROM、EEPROM和快閃記憶體等）以存儲修正/校準參數?？梢远ㄆ趶筒楹透拢ìF場(chǎng)）這些參數，以確保儀表精度始終符合要求。
防篡改保護：電子儀表可以使用多種簡(jiǎn)便方法來(lái)檢測篡改和偷襲事件。尤其對于電表，可以檢測到很多“典型”狀況。例如：不對稱(chēng)負載（通過(guò)接地復合回路來(lái)逃避計量）、臨時(shí)斷開(kāi)（或繞過(guò)）儀表使用永磁體使電流互感器飽和或計數器停止計數、蓄意破壞行為。當檢測到這些行為時(shí)，在有些情況下電子儀表會(huì )采取特定的“措施”或簡(jiǎn)單地給出一個(gè)警告標志，若儀表與讀表網(wǎng)絡(luò )相連，會(huì )立即向公用事業(yè)公司發(fā)送警報。
自動(dòng)讀表：由于不需要在每次付費時(shí)進(jìn)行人工抄表，自動(dòng)讀表可以為公用事業(yè)公司節省大量成本。人工抄表是勞動(dòng)密集型的工作，容易發(fā)生（人為）錯誤并且由于儀表位于用戶(hù)的住所內會(huì )給用戶(hù)帶來(lái)不便。當前使用幾種技術(shù)來(lái)對電子儀表進(jìn)行自動(dòng)讀表或者對現有機械/機電式進(jìn)行翻新改造。
通過(guò)下列機制可以自動(dòng)讀取電子儀表并與其進(jìn)行通信：
●紅外線(xiàn)—通過(guò)位于儀表表盤(pán)上的短距離紅外線(xiàn)LED；
●射頻（RadioFrequency,RF）--短距離和長(cháng)距離；
●資料數據機—通過(guò)電話(huà)線(xiàn)；
●傳輸線(xiàn)載波（PowerLineCarrier,PLC）--短距離到中距離；
●序列埠（RS-485）;
●寬帶。
自動(dòng)讀表的優(yōu)勢通過(guò)與掌上型設備（通過(guò)紅外線(xiàn)或RF，可以相隔數百英尺）通信就可體現出來(lái)。雖然這樣做并不能免除操作人員訪(fǎng)問(wèn)每個(gè)地點(diǎn)，但是能保證讀數正確并大大加快了讀取速度。再例如，在一個(gè)多住戶(hù)的大樓內，多個(gè)儀表可以被連接到一個(gè)RS-485網(wǎng)路，通過(guò)一個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行讀取，同樣可以提高速度和精度。
安全性
隨著(zhù)測量自動(dòng)化程度的提高，對通信技術(shù)的安全需求也相應增加了，因此公用事業(yè)公司采集資料的隱私性和完整性就顯得非常重要。例如，Microchip的解決方案包括高級的加密的三重DES和AES(最高可達到256位密碼)，以及用于進(jìn)行用戶(hù)身份驗證和訪(fǎng)問(wèn)控制的低成本專(zhuān)有解決方案（KEELOQ安全）
先進(jìn)的付費方式
通過(guò)使用電子儀表可以實(shí)現兩種全新的付費技術(shù)：分時(shí)付費和預付費。其中，分時(shí)付費是指在每天的不同時(shí)段或每周的某些天對同一種公用資源（例如，電能）收取不同的費用。此技術(shù)使用公用事業(yè)公司可以調節需求從而優(yōu)化全天對能源的使用，通過(guò)在高峰時(shí)段（或每周的某些天）收取更高地使用費，鼓勵用戶(hù)合理高效地使用資源。電子儀表可以集成廉價(jià)的及時(shí)時(shí)鐘。（Real-Clock,RTC）和日歷（RTCC）電路來(lái)及時(shí)跟公用資源的使用情況。
其中分時(shí)付費是指在每天的不同時(shí)斷或每周的這些天對同一種公用資源（例如，電能）收取公司可以調節需求從而優(yōu)化全天對能源的使用。通過(guò)在高峰時(shí)段（或每周的這些天）收取更高的使用費，鼓勵用戶(hù)合理高效地使用資源。電子儀表可以集成廉價(jià)的及時(shí)時(shí)鐘（Real-TimeClock,RTC）和日歷（RTCC）電路來(lái)及時(shí)跟從公用使用情況。
預付費技術(shù)意在使公共事業(yè)公司降低收費的財務(wù)成本。該技術(shù)允許用戶(hù)提前買(mǎi)賣(mài)有限數量的服務(wù)并接受賒購，通常通過(guò)智慧卡或者磁卡付費。在這種情況下，是否提供服務(wù)（燃氣、水、熱能或電能）的關(guān)卡。
無(wú)論測量的是燃氣、水、熱能還是電能，都將用到上述部分或全部的特性，這些特性使得電子儀表成為新興（迅速擴展的）市場(chǎng)和現有（已存在的）市場(chǎng)的首選方案。
儀表組成
電子儀表最關(guān)鍵的部件是感測器、顯示器、電源系統，MCU則成為新型儀表的控制中心。例如，只需選用一塊專(zhuān)用的電能計量IC(MCP3905)和一個(gè)顯示/計數器即可方便廉價(jià)地實(shí)現電表。當采用8或16元MCU甚至16位元數信號控制器（DigitalSignalController,DOS）時(shí)，還可以獲得更高級的解決方案。
對于氣表和水表，它們使用的是正向位移式流量計，它們需要測量有多少單位體積的流體流過(guò)儀表。每流過(guò)一個(gè)單位體積的流體，轉軸或磁體旋轉一周。旋轉的圈數可被轉換為電派動(dòng)序列，并由MCU進(jìn)行計數。MCU的任何一個(gè)數位輸入引腳都可以實(shí)現派動(dòng)計數，但是最好將派動(dòng)輸入信號連接到中斷引腳或計時(shí)器/計數器引腳，這樣可以盡可能多地使用休眠式來(lái)把功耗降至最低。
熱表采用的是水流量測量方法，檢測器件是溫度傳感。最常用于熱量計量的感測器是電阻溫度檢測器（ResistanceTemperatureDet
電表是采用電流感測器和電壓感測器測量電能的。確定功率因數則需要更復雜的測量手段，但基本上也使用這兩種感測器。感測器的數量必須與系統中電相位的數量一致。這些感測器和支援電路已被集成到專(zhuān)用IC中，使用這些IC可以輕松實(shí)現電表設計并能精確測量非線(xiàn)性參數。
儀表最常用地顯示部件是LCD和LED，因為它們價(jià)格便宜且功耗很低。其中，LED是一種相對高效的光源，當直接極化時(shí)（用較低的電壓：1.2-1.6V），只需幾毫安培電流就可以產(chǎn)生強光。跟LED相似，每個(gè)LCD段能代表數碼管中的一段、矩陣中的一個(gè)圖元或自定意的一個(gè)完整圖示。
儀表通信技術(shù)
通常在電子儀表中使用通信技術(shù)，來(lái)配置儀表內德參數和傳送存儲的資料到主機。通信方式可以是有線(xiàn)（電話(huà)線(xiàn)和傳輸線(xiàn)等）或無(wú)線(xiàn)（IrDA和蜂窩無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等）。
一旦采用無(wú)線(xiàn)通信埠，設計者就需要采取措施保護儀表的內容。通信軟體應具有幾個(gè)安全級別。例如，首先，軟體應采用合理的方式只允許授權人員讀取儀表內容；第二，儀表應具有幾個(gè)訪(fǎng)問(wèn)級別。比如，允許第一個(gè)級別的用戶(hù)讀儀表，允許第二個(gè)級別的用戶(hù)讀取和清除儀表資料，允許第三個(gè)級別的用戶(hù)配置儀表內的參數等等。
有線(xiàn)通信
電話(huà)線(xiàn)
電話(huà)線(xiàn)可能是地球上應用最廣的“網(wǎng)路”。電話(huà)線(xiàn)最常用于電信通信，因為電話(huà)線(xiàn)的入室點(diǎn)通常跟電表很近。水表很可能位于街邊，而氣表一般在房子的其他地方，需要額外的設施才能使用電話(huà)線(xiàn)。
電話(huà)線(xiàn)需要一個(gè)固定數據機才能進(jìn)行通信。嵌入式數據機串列傳輸速率在1200到56K之間。MCU和嵌入式數據機間的界面是一個(gè)簡(jiǎn)單的序列埠和一些狀態(tài)和控制線(xiàn)。嵌入式數據機通常使用標準AT命令集通信，該命令集可以很方便地安裝在MUC上。諸如TDKSemiconductor、Secom、Zoom和Wintec公司都提供數據機模組和分立的數據機IC，可用于嵌入式系統的設計中。
乍一看會(huì )覺(jué)得使用電話(huà)線(xiàn)通信是個(gè)好方法。但儀表中廣泛采用的數據機需要使用本地號碼撥號上網(wǎng)。但業(yè)主通常不喜歡儀表?yè)艽蜷L(cháng)途電話(huà)。該方法還要求基礎設施能處理這些撥入電話(huà)并與儀表通信，所以數據機必須能檢測是否有其他通話(huà)撥入并中止當前通信（這對緊急撥叫非常重要）。
DsPIC30F系列器件實(shí)現的軟數據機方案，其DsPICDEM.net開(kāi)發(fā)板提供了一個(gè)基本平臺，用于開(kāi)發(fā)和評估軟數據機的Iinternet連接方案，該數據機采用的是DsPIC30F601416位元數位信號控制器。
?。?）傳輸線(xiàn)
本技術(shù)采用交流傳輸線(xiàn)作為通信介質(zhì)。傳輸線(xiàn)通信模組通常位于電表內，便于與高壓交流傳輸線(xiàn)連接。本技術(shù)不能同用于室內而非室外通信的X-10混淆，它所面臨的主要挑戰是資料傳說(shuō)要通過(guò)交流變壓器，該變壓器用于將傳輸線(xiàn)上極高電壓降到240V入室電壓。這些變壓器如同濾波器一樣，所以在變壓器間傳送資料的技術(shù)非常重要，需要使用擴頻或類(lèi)似的通信技術(shù)?？照{和冰箱會(huì )在傳輸線(xiàn)上產(chǎn)生大量的雜訊，數據機必須能在這種環(huán)境中可靠地傳輸資料。
傳輸線(xiàn)通信要求基礎實(shí)設施能收集從室內傳送過(guò)來(lái)的資料，通常是流經(jīng)變壓器的資料流程。
這些收集“站”一般通過(guò)電話(huà)線(xiàn)將數據傳回到資料存儲設備。受將受限制，傳輸線(xiàn)數據機尚未成為主流技術(shù)，但AMTeach、HuntTechnologies和DCSI/TWACS公司都提供了基于該技術(shù)的解決方案。
Wi-Fi技術(shù)也屬于有線(xiàn)技術(shù)，因為它需要一個(gè)類(lèi)似于有線(xiàn)以太網(wǎng)的網(wǎng)路來(lái)連接和傳輸資料。不過(guò)這些有線(xiàn)技術(shù)（如電線(xiàn)數據機和以太網(wǎng)等）都沒(méi)有用于儀表，主要是因為他們需要業(yè)主訂購服務(wù)并需要安裝額外的配線(xiàn)。
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