一種基于簡單的電子公用儀表解決方案

　　引言

　　電子公用儀表與目前使用的傳統(tǒng)機(jī)械式和機(jī)電式儀表解決方案相比，具有很多優(yōu)勢。無論是氣表、水表、熱表，還是電表，都可以利用電子儀表的如下某些或全部特性：

　　精度更高

　　校準(zhǔn)容易

　　防篡改保護(hù)

　　自動抄表

　　安全性好

　　先進(jìn)的計(jì)費(fèi)方式(分時計(jì)費(fèi)和預(yù)付費(fèi)等)

　　電子儀表的設(shè)計(jì)不一定要采用復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)方式。在本文所介紹的實(shí)例中，通過基于單片機(jī)(MCU)的脈沖計(jì)數(shù)器可以大大簡化各類儀表的實(shí)現(xiàn)。圖1給出了一種基于MCU的典型計(jì)數(shù)器的組成框圖。

　　圖1帶外部時鐘輸入的MCU 8位或16位定時器

　　精度更高

　　儀表是根據(jù)測量精度進(jìn)行分類的。例如，一個機(jī)械式電表的典型精度是2%左右。相比之下，一個普通的電子電表可以達(dá)到0.2%的測量精度。如果在儀表設(shè)計(jì)中使用MCU，那么就能夠通過改變軟件參數(shù)調(diào)節(jié)測量精度。這樣，只需開發(fā)一個硬件平臺就可以支持多級測量精度，因此可使儀表生產(chǎn)商簡化生產(chǎn)流程，且可為安裝儀表的公用事業(yè)公司帶來良好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

　　校準(zhǔn)容易

　　常規(guī)的機(jī)械式儀表包含很多可動的部件。隨著使用時間的延長，這些部件可能需要重新調(diào)校，才能使儀表恢復(fù)正常狀態(tài)。調(diào)校時通常要把儀表拆卸下來并返回廠家進(jìn)行校準(zhǔn)，非常不便。但是通過使用MCU中的非易失性存儲器(EEPROM或Flash)就可以很方便的存儲或更新校準(zhǔn)信息，甚至可以設(shè)計(jì)為采用自動校準(zhǔn)的方式。

　　圖2氣表結(jié)構(gòu)框圖

　　防篡改保護(hù)

　　一般來說，公用儀表最大的一個問題就是偷竊現(xiàn)象。在很多情況下，篡改儀表是為了改變測量結(jié)果。偷竊問題通常出現(xiàn)在電表上，形式多種多樣。根據(jù)電表的類型，某些儀表可能被反接而使電量計(jì)數(shù)遞減而不是遞增。另外，采用鋼鐵材料作旋轉(zhuǎn)盤片的老式儀表易受磁體的影響，會因此而減慢旋轉(zhuǎn)的速度，從而引起錯誤的電量測量結(jié)果?？梢允褂脦讉€簡單的方法來檢測電子儀表的篡改和偷竊現(xiàn)象。尤其對于電表來說，可以檢測到多種“典型”情況，如：

　　。負(fù)載不對稱(回路被接地，導(dǎo)致不對用電進(jìn)行計(jì)量)

　　。電表暫時斷開(或被旁路)

　　。使用永磁體使電流互感器飽和或停止計(jì)數(shù)器

　　。惡意破壞

　　一旦檢測到篡改現(xiàn)象，我們可以對儀表采取多種防范措施。如果儀表控制供電，它可以將負(fù)載的供電斷開。另外，如果儀表具有通信機(jī)制，還可以通過點(diǎn)亮指示燈或者向公用事業(yè)公司發(fā)送報(bào)警消息的方式，指明發(fā)生了偷竊篡改情況。