電子儀表中的關(guān)鍵部件及無線技術(shù)
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可靠性和耐用性：不需要多動部件是電子儀表解決方案的顯著優(yōu)點，電子儀表能夠承受更高強(qiáng)度的機(jī)械應(yīng)力，它可以被置于戶外，處于氣候條件和溫度隨季節(jié)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(bǔ)償。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201701/337411.htm高精度：一般的電子儀表精確度到達(dá)0.8%，而有些電子儀表提供的精度規(guī)格到達(dá)0.5%，甚至0.2%，符合更嚴(yán)格的美國國家標(biāo)準(zhǔn)（AmericanNationStandard,ANSI）C12.20-2002規(guī)范?；贛CU或DSC的電表的精確度可以由單軟體參數(shù)指定，安裝時可以根據(jù)應(yīng)用的需求方便地修改這些參數(shù)，同時保持硬體平臺不變，由于同一種產(chǎn)品可以部署在不同的區(qū)域并且可以方便地進(jìn)行現(xiàn)場更新，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)，并通過擴(kuò)大規(guī)模而提高收益。
非線性負(fù)載和低功率（電表）：無功率負(fù)載（電機(jī)消耗的電可達(dá)電能使用總量的40%）和非線性負(fù)載比例的不斷增加給供電方帶來了負(fù)擔(dān)，傳統(tǒng)儀表已不能充分地測量低功率因數(shù)系統(tǒng)的能耗，而電子儀表可以方便地指示有功/無功功率和功率因數(shù)的瞬時值，該資料可以用于提醒用戶并未考慮功率因數(shù)的收費系統(tǒng)提供基礎(chǔ)資料。
易于校準(zhǔn)：電子解決方案可以方便地補(bǔ)償溫度變化，當(dāng)然同時還需要考慮機(jī)械/物理變化。電子儀表可以使用幾種技術(shù)來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(zhǔn)參數(shù)?？梢远ㄆ趶?fù)查和更新（現(xiàn)場）這些參數(shù)，以確保儀表精度始終符合要求。
防篡改保護(hù)：電子儀表可以使用多種簡便方法來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：不對稱負(fù)載（通過接地復(fù)合回路來逃避計量）、臨時斷開（或繞過）儀表使用永磁體使電流互感器飽和或計數(shù)器停止計數(shù)、蓄意破壞行為。當(dāng)檢測到這些行為時，在有些情況下電子儀表會采取特定的“措施”或簡單地給出一個警告標(biāo)志，若儀表與讀表網(wǎng)絡(luò)相連，會立即向公用事業(yè)公司發(fā)送警報。
自動讀表：由于不需要在每次付費時進(jìn)行人工抄表，自動讀表可以為公用事業(yè)公司節(jié)省大量成本。人工抄表是勞動密集型的工作，容易發(fā)生（人為）錯誤并且由于儀表位于用戶的住所內(nèi)會給用戶帶來不便。當(dāng)前使用幾種技術(shù)來對電子儀表進(jìn)行自動讀表或者對現(xiàn)有機(jī)械/機(jī)電式進(jìn)行翻新改造。
通過下列機(jī)制可以自動讀取電子儀表并與其進(jìn)行通信：
●紅外線—通過位于儀表表盤上的短距離紅外線LED；
●射頻（RadioFrequency,RF）--短距離和長距離；
●資料數(shù)據(jù)機(jī)—通過電話線；
●傳輸線載波（PowerLineCarrier,PLC）--短距離到中距離；
●序列埠（RS-485）;
●寬帶。
自動讀表的優(yōu)勢通過與掌上型設(shè)備（通過紅外線或RF，可以相隔數(shù)百英尺）通信就可體現(xiàn)出來。雖然這樣做并不能免除操作人員訪問每個地點，但是能保證讀數(shù)正確并大大加快了讀取速度。再例如，在一個多住戶的大樓內(nèi)，多個儀表可以被連接到一個RS-485網(wǎng)路，通過一個節(jié)點進(jìn)行讀取，同樣可以提高速度和精度。
安全性
隨著測量自動化程度的提高，對通信技術(shù)的安全需求也相應(yīng)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(dá)到256位密碼)，以及用于進(jìn)行用戶身份驗證和訪問控制的低成本專有解決方案（KEELOQ安全）
先進(jìn)的付費方式
通過使用電子儀表可以實現(xiàn)兩種全新的付費技術(shù)：分時付費和預(yù)付費。其中，分時付費是指在每天的不同時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(diào)節(jié)需求從而優(yōu)化全天對能源的使用，通過在高峰時段（或每周的某些天）收取更高地使用費，鼓勵用戶合理高效地使用資源。電子儀表可以集成廉價的及時時鐘。（Real-Clock,RTC）和日歷（RTCC）電路來及時跟公用資源的使用情況。
其中分時付費是指在每天的不同時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(diào)節(jié)需求從而優(yōu)化全天對能源的使用。通過在高峰時段（或每周的這些天）收取更高的使用費，鼓勵用戶合理高效地使用資源。電子儀表可以集成廉價的及時時鐘（Real-TimeClock,RTC）和日歷（RTCC）電路來及時跟從公用使用情況。
預(yù)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)允許用戶提前買賣有限數(shù)量的服務(wù)并接受賒購，通常通過智慧卡或者磁卡付費。在這種情況下，是否提供服務(wù)（燃?xì)?、水、熱能或電能）的關(guān)卡。
無論測量的是燃?xì)?、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(kuò)展的）市場和現(xiàn)有（已存在的）市場的首選方案。
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(tǒng)，MCU則成為新型儀表的控制中心。例如，只需選用一塊專用的電能計量IC(MCP3905)和一個顯示/計數(shù)器即可方便廉價地實現(xiàn)電表。當(dāng)采用8或16元MCU甚至16位元數(shù)信號控制器（DigitalSignalController,DOS）時，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儀表。每流過一個單位體積的流體，轉(zhuǎn)軸或磁體旋轉(zhuǎn)一周。旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)可被轉(zhuǎn)換為電派動序列，并由MCU進(jìn)行計數(shù)。MCU的任何一個數(shù)位輸入引腳都可以實現(xiàn)派動計數(shù)，但是最好將派動輸入信號連接到中斷引腳或計時器/計數(shù)器引腳，這樣可以盡可能多地使用休眠式來把功耗降至最低。
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(shù)則需要更復(fù)雜的測量手段，但基本上也使用這兩種感測器。感測器的數(shù)量必須與系統(tǒng)中電相位的數(shù)量一致。這些感測器和支援電路已被集成到專用IC中，使用這些IC可以輕松實現(xiàn)電表設(shè)計并能精確測量非線性參數(shù)。
儀表最常用地顯示部件是LCD和LED，因為它們價格便宜且功耗很低。其中，LED是一種相對高效的光源，當(dāng)直接極化時（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(qiáng)光。跟LED相似，每個LCD段能代表數(shù)碼管中的一段、矩陣中的一個圖元或自定意的一個完整圖示。
儀表通信技術(shù)
通常在電子儀表中使用通信技術(shù)，來配置儀表內(nèi)德參數(shù)和傳送存儲的資料到主機(jī)。通信方式可以是有線（電話線和傳輸線等）或無線（IrDA和蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)等）。
一旦采用無線通信埠，設(shè)計者就需要采取措施保護(hù)儀表的內(nèi)容。通信軟體應(yīng)具有幾個安全級別。例如，首先，軟體應(yīng)采用合理的方式只允許授權(quán)人員讀取儀表內(nèi)容；第二，儀表應(yīng)具有幾個訪問級別。比如，允許第一個級別的用戶讀儀表，允許第二個級別的用戶讀取和清除儀表資料，允許第三個級別的用戶配置儀表內(nèi)的參數(shù)等等。
有線通信
電話線
電話線可能是地球上應(yīng)用最廣的“網(wǎng)路”。電話線最常用于電信通信，因為電話線的入室點通常跟電表很近。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(shè)施才能使用電話線。
電話線需要一個固定數(shù)據(jù)機(jī)才能進(jìn)行通信。嵌入式數(shù)據(jù)機(jī)串列傳輸速率在1200到56K之間。MCU和嵌入式數(shù)據(jù)機(jī)間的界面是一個簡單的序列埠和一些狀態(tài)和控制線。嵌入式數(shù)據(jù)機(jī)通常使用標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)機(jī)模組和分立的數(shù)據(jù)機(jī)IC，可用于嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計中。
乍一看會覺得使用電話線通信是個好方法。但儀表中廣泛采用的數(shù)據(jù)機(jī)需要使用本地號碼撥號上網(wǎng)。但業(yè)主通常不喜歡儀表撥打長途電話。該方法還要求基礎(chǔ)設(shè)施能處理這些撥入電話并與儀表通信，所以數(shù)據(jù)機(jī)必須能檢測是否有其他通話撥入并中止當(dāng)前通信（這對緊急撥叫非常重要）。
DsPIC30F系列器件實現(xiàn)的軟數(shù)據(jù)機(jī)方案，其DsPICDEM.net開發(fā)板提供了一個基本平臺，用于開發(fā)和評估軟數(shù)據(jù)機(jī)的Iinternet連接方案，該數(shù)據(jù)機(jī)采用的是DsPIC30F601416位元數(shù)位信號控制器。
?。?）傳輸線
本技術(shù)采用交流傳輸線作為通信介質(zhì)。傳輸線通信模組通常位于電表內(nèi)，便于與高壓交流傳輸線連接。本技術(shù)不能同用于室內(nèi)而非室外通信的X-10混淆，它所面臨的主要挑戰(zhàn)是資料傳說要通過交流變壓器，該變壓器用于將傳輸線上極高電壓降到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(kuò)頻或類似的通信技術(shù)?？照{(diào)和冰箱會在傳輸線上產(chǎn)生大量的雜訊，數(shù)據(jù)機(jī)必須能在這種環(huán)境中可靠地傳輸資料。
傳輸線通信要求基礎(chǔ)實設(shè)施能收集從室內(nèi)傳送過來的資料，通常是流經(jīng)變壓器的資料流程。
這些收集“站”一般通過電話線將數(shù)據(jù)傳回到資料存儲設(shè)備。受將受限制，傳輸線數(shù)據(jù)機(jī)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)也屬于有線技術(shù)，因為它需要一個類似于有線以太網(wǎng)的網(wǎng)路來連接和傳輸資料。不過這些有線技術(shù)（如電線數(shù)據(jù)機(jī)和以太網(wǎng)等）都沒有用于儀表，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。
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