基于低壓電力線載波通信的智能電表終端設計
加入技術交流群
2．4 智能電表的載波通信原理
圖2中ADE7755的CF引腳輸出的脈沖正比于即時功率，該脈沖通過高速光耦傳到PL3201進行累加計算出電能計量信息。其中高速光耦對強、弱電都起到很好的隔離作用以避免強電的干擾而產生誤差。PL3201內部集成了擴頻載波調制解調電路，其載波發(fā)射專用引腳為P3．7腳，輸出信號經(jīng)RC串聯(lián)電路耦合去除直流成分。Q2，Q3，Q4，Q5是一個互補對稱的放大電路，主要對載波發(fā)送的信號進行功率放大。ZD1，ZD2對信號進行限幅以保護三極管，D7，D8起箝位作用，吸收來自電力線上的尖峰干擾。C73和L6組成一個LC濾波電路，濾除載波信號中所包含的諧波成分以免污染電網(wǎng)。VHH為載波發(fā)射電壓一般在12～15 V之間，其大小與載波發(fā)射功率有密切關系。在一定范圍內提高VHH可以加大發(fā)射功率延長通信距離，本文設計VHH為15 V。接收載波信號由PL3201的SIGIN輸入，電路中PD10是一個瞬變二極管，能有效吸收來自電網(wǎng)的浪涌功率，起到保護整個電路的作用。C75，C76，C80和L5并聯(lián)組成一個LC并聯(lián)選頻網(wǎng)絡對信號具有選頻作用。其頻率計算公式為
，當設計電感L=1 mH，電容C=1．75 nF時，由公式可知載波的中心頻率f=120 kHz，該信號被送入芯片與內部的600 kHz本振信號進行混頻，混頻后信號頻率為兩者之差，即480 kHz。將此混頻信號，輸入陶瓷濾波器B2濾波，濾波后的信號是一個帶通信號再經(jīng)過限幅放大、硬件解擴，即可對有效數(shù)據(jù)進行還原。3 智能電表的軟件設計
智能終端的軟件設計主要包括：電能計量、存儲、載波發(fā)送接收及狀態(tài)顯示等。用戶用電量經(jīng)過計量芯片采樣轉換成有功脈沖，經(jīng)過高速光耦傳送給PL3201，PL3201收集來自計量模塊的脈沖數(shù)換算成用戶用電量并存儲到存儲模塊，其電能計量軟件流程圖如圖5所示。載波發(fā)送接收是由PL3201以中斷方式實現(xiàn)，這樣使得電能表能實時偵聽公網(wǎng)電力線上的消息，真正達到隨時在線的功能，其常態(tài)為載波接收狀態(tài)。載波發(fā)送信號經(jīng)過功率放大耦合到公網(wǎng)電力線上，通過載波通信與安裝在公網(wǎng)電力線上的集中器進行數(shù)據(jù)交換，集中器再通過GPRS無線網(wǎng)絡與監(jiān)控中心交換數(shù)據(jù)，從而完成遠程無線監(jiān)控的功能。載波數(shù)據(jù)發(fā)送接收軟件流程圖如圖6和圖7所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155088.htm
4 結語
本文設計的智能電表能對用電量進行高精度的測量，通過低壓電力線載波通信讀取和設置遠程智能電表的相關數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)實時遠程監(jiān)控。適用于城市小區(qū)多用戶和農村住戶相對集中地帶，其優(yōu)點在于不用再進行專線安裝，直接采用現(xiàn)有電力線作為通信載體，成本低廉。系統(tǒng)不足之處在于通信距離有限，在遠距離通信時系統(tǒng)抄表率下降，可靠性降低。通過軟件設計使智能終端之間可以相互讀取數(shù)據(jù)，增加抄表的可靠性和延長通信距離是該設計改進的方向。
評論