基于HT46F49E的低成本智能電表設(shè)計

摘要：針對國家電網(wǎng)出臺的新的電能標準，介紹一種低成本智能電表設(shè)計的基本原理及方案，設(shè)計了一種基于HT46F49E單片機和電能計量芯片ADE7755的低成本智能電表，同時采用了配合本方案的紅外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)經(jīng)驗證能夠正常工作，該設(shè)計不僅成本低廉、方法簡單，抗干擾能力強，具有較強的實用性和創(chuàng)新性。
關(guān)鍵詞：HT46F49E；ADE7755；低成本電能表；紅外數(shù)據(jù)采集

隨著能源價格的上漲，對電能計量的標準越來越高。傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表存在計量精度差，功能單一，過載能力小，抗電磁干擾能力差的缺點，而且在2009年國家電網(wǎng)出臺了新的電能表標準，其中對新電能表各項標準有明確的規(guī)定。感應(yīng)式電能表顯然已不能滿足市場要求，面臨被淘汰的局面，而早新存在于市場的電子式電能表也沒有統(tǒng)一標準，很多不符合國家電網(wǎng)新標準也將會被淘汰。這必然會導(dǎo)致大量新的滿足國家電網(wǎng)家電新標準的電子式電能表出現(xiàn)，筆者在此背景下設(shè)計了一種低成本單相電子式電能表方案，該方案經(jīng)過實踐證明是可行的。

1 方案的選擇
當前電能表的核心作用就是計量電能并將其顯示，因此本文只討論目前存在的計量和顯示的幾種典型方案。
1．1 計量方案
1)MCU+ADC：用ADC芯片采樣電壓和電流大小，然后相乘即為有功功率。此法對ADC芯片要求比較高，而且MCU(單片機)需要進行大量計算，MCU還要對電網(wǎng)中的諧波處理，對MCU的要求也很高，且成本較高，難以實現(xiàn)較高的精度。
2)MCU+電能計量芯片：市場上有很多的電能計量芯片，如ADE7755，CS5463，這類芯片內(nèi)部集成了高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，諧波處理電路，乘法器電流等，可以將電能轉(zhuǎn)化為脈沖或是其他數(shù)字量，大為簡化了電能表的設(shè)計，而且計量精度較高，成本可接受。采用該方法對MCU沒有特殊要求，故本文采用該方案進行系統(tǒng)設(shè)計。
1．2 顯示方案
1)計數(shù)圈：電能計量芯片輸出的脈沖驅(qū)動步進電機，然后帶動計數(shù)圈計數(shù)。此法簡單，而且跟傳統(tǒng)感應(yīng)電表顯示方法相同，但顯示內(nèi)容過于簡單，容易出現(xiàn)卡死的情況，不能滿足新型電能表的要求。
2)數(shù)碼管：是最簡單方便的顯示方法，而且可以自發(fā)光，但是數(shù)碼管工作電流太大，采用電池供電時無法長時間工作，而且國家電網(wǎng)對電能表的功耗有比較嚴格的要求，顯然不滿足要求。
3)段式LCD：段式LCD常用在計算器等電池供電設(shè)備上，顯示內(nèi)容比較豐富，功耗只有uA級，可大為降低系統(tǒng)功耗，但工作時需要外加驅(qū)動芯片如HT1621等。顯然段式LCD是比較理想的選擇。

2 系統(tǒng)介紹
2．1系統(tǒng)方案
系統(tǒng)分為兩部分：電能計量部分和紅外數(shù)據(jù)采集部分，分別在兩塊電路板上實現(xiàn)，以下分為兩部分介紹：
1)電能計量部分：系統(tǒng)方框圖如圖1所示。