淺談高校公寓電子式預付費電表的介紹與研究

時間：2021-01-04

朱鹍

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

2. 系統(tǒng)設計與分析

預付費電度表雖然只是不同計量器具，但是由于微控制器的引入，對設計的要求就會很高。因為由電源引入的干擾很*導致程序出錯，比如各種數(shù)據(jù)丟失、改變、微處理器死機等情況發(fā)生。在常年不間斷運行的情況下要求設備高質量和高可靠的運行，尤其是在東北地區(qū)冬夏溫差大的惡劣條件下。

2．1電能計量系統(tǒng)方案設計

對電流和電壓分別采樣，先通過模擬乘法器相乘，得到一個與功率P成正比的模擬電壓(或是電流)，再利用V/F變換(或是I/F)變換成頻率信號f，單片機對頻率信號f進行累加，便可得到電能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。采用這種方法硬件成本低、程序設計簡單而且對CPU要求低，可以采用AT89S52單片機進行控制，而且現(xiàn)有集成電路SM99O3將模擬乘法器、低通濾波器和V/F變換器集成在一起，其性能指標遠遠**分立元件。并且采用集成的液晶顯示屏大大降低了設備功耗，還可以顯示數(shù)字，界面清晰、明了。

2.2預付費系統(tǒng)方案設計

IC卡可以作為銷售電能的傳輸媒質，由于是學校內部進行購電因此可以采用非加密存儲器式IC卡，這種卡內嵌入芯片為通用存儲器芯片，主要特點是卡內嵌入通用EEPROM；卡內無安全控制邏輯，可對卡內部信息不受限制地任意存??；多采用2線串行通信協(xié)議(I2C總線協(xié)議)或是3線串行通信協(xié)議(SPI協(xié)議)采用這種方式的IC卡主要可以針對單位或是學校內部進行定量用電、標付款等應用。

2.3電能測量

電能測量利用集成電路SM9903，芯片內包含了四象限模擬乘法器、積分器、電壓/頻率轉換器VFC、計數(shù)器(分頻器)及控制邏輯，其能將正弦電壓和電流相乘后轉換為頻率輸出，單片機對輸出的脈沖信號進行累計計數(shù)就能夠得到電能數(shù)量。

3. 硬件電路設計

3.1控制電路設計

AT89S52是一種低功耗、COMS8位微控制器，具有8K系統(tǒng)可編程Flash存儲器。產(chǎn)品指令和引腳兼容MCS51系列單片機。片內Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程。AT89S52包括：8KFlash存儲器，256字節(jié)RAM，32位I/O端口，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，3個16位定時器/計數(shù)器，1個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。AT89S52還可以可降至0H z靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU在停止工作時，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。

系統(tǒng)中復位電路和震蕩電路是要有的，采用按鍵式復位電路，晶振采用12M Hz頻率。單片機的31個引腳EA/上加一個高電平，14個定時/計數(shù)器T O上接一個型號為TL521的光耦，利用這個光耦將SM9903輸出的頻率信號進行累加計算。

3.2電能計量電路設計

電能計量電路采用了電度表**集成電路SM9903。SM9903采用3tzm硅柵BICMOS工藝制成。電路設計，內部集成有緩沖放大器、乘法器、V/F型A/D轉器等電路。模擬部分SM9903和數(shù)學部分可分開供電，所以可靠性較高。封裝采用DIP30塑封。

3.3顯示電路設計

顯示部分采用SMG12232B-2液晶顯示屏，顯示各種信息。SMG12232B-2液晶顯示屏特點是顯示內容豐富(可顯示漢字)，功耗小，可靠性高，電路簡單，屏幕分辨率為122×32點陣。SMG12232B-2液晶顯示屏與單片機之間采用總線方式連接。在單片機AT89S52的每條數(shù)據(jù)總線上都加一個1OkQ上拉電阻然后再和液晶屏的每個數(shù)據(jù)引腳連接；液晶屏的片選信號CS2、CS1和數(shù)據(jù)/命令選擇端AO分別與單片機的P2．2、P 2．1、P2．0連接；寫信號WR/和讀信號R D/分別與單片機的寫信號WR/和讀信號RD/連接；復位段RST則可以通過按鍵連接高電平或是直接接地；背光源驅動電壓輸入端EL+和EL一則可以通過一個電位器接電源，調節(jié)屏幕亮度。

3.4 lC卡接口電路

IC卡接口電路用于存儲由售電管理系統(tǒng)寫入的密碼、卡號、電度數(shù)等，是公寓管理部門管理每個學生公寓的主要途徑。必須提高Ic卡操作的可靠性，要求有卡上下電控電路、卡插入檢測電路、卡短路檢測電路等輔助電路，結合匯編程序設計可以進一步加強IC卡的讀寫準確性和可靠性。在電路設計上可以利用單片機的P 1．6控制IC卡座電源的通斷，利用P1．5檢測IC卡電源有無短路現(xiàn)象發(fā)生，防止潮濕或人為造成的破壞。

3.5掉電檢測電路設計

掉電檢測電路設計比較簡單，可以利用一片L M 393電壓比較器來完成。電路中利用一個基準電壓LM336給比較器LM 393的反向輸入端提供一個基準電壓Vz，在同向輸入端輸入一個電源電壓的參考值，當電源正常時V一<V+則LM393將會輸出一個高電平，反之當電源斷開時則會輸出一個低電平。將L M 393輸出的電平送人單片機的P3．2作為斷電檢測信號。

3.6磁保持繼電器驅動電路設計

磁保持繼電器能在脈沖的作用下進行動作，并在無電源消耗的情況下長期保持在一定的位置，即保持在末尾一個脈沖指令的狀態(tài)。由于具有雙穩(wěn)態(tài)和記憶的功能，且能耗低，因此磁保持繼電器廣泛運用于航天、鐵路以及電氣測量等領域。磁保持繼電器正常工作時不需要加驅動電流，只在需要改變觸點狀態(tài)時加上200ms的反向脈沖即可。隨后不需要任何驅動。這就大大節(jié)省了能量，降低了消耗。

H橋電路在驅動信號的驅動下，使繼電器線圈通過雙向脈沖電流，從而改變繼電器的通斷狀態(tài)。作為負載的磁保持繼電器內部是感性線圈，通態(tài)電阻較小，且負載上面的電流、電壓不能突變。因此H橋主電路的MOSFET端設計常見的RCD吸收電路。同時，考慮到磁保持繼電器是脈沖驅動，對電源的要求不高，所以這種驅動電源設計簡單可靠、成本低廉、體積小，尤其適合于預付費電能計量系統(tǒng)。分別利用單片機的I/O端口P 1．0和P 1．1作為磁保持繼電器的驅動信號。

作者簡介：朱鹍，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為企業(yè)能源管控

15000353138

詞條
詞條說明
大型燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電生產(chǎn)基地及大型燃氣輪余熱鍋爐項目能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用
朱鹍??安科瑞電氣股份有限公司? 上海嘉定 201801【摘要】：針對大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問題，利用計算機網(wǎng)絡技術、通訊技術、計量控制技術等信息化技術，實現(xiàn)能源資源分類分項計量和能源資源運行監(jiān)管功能，清晰描述建筑內總的用能現(xiàn)狀；實時監(jiān)測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù)，識別有效負荷與無效能耗，從而可通過技術或行為節(jié)能方式，實現(xiàn)建筑的有效節(jié)能。0
淺談基于KingMap智慧消防安全平臺的應用和分析
朱鹍安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801?摘要：本文以基于KingMap智慧消防安全管理平臺分析為題，首先介紹KingMap平臺，然后提出智慧消防安全管理平臺整體設計思路，對消防安全管理平臺進行詳細分析，希望為相關行業(yè)提供借鑒。?關鍵詞：KingMap 智慧消防安全管理平臺；風險隱患預警?1、引言? ? ? ?在社會經(jīng)
淺談限流式保護器在集貿(mào)市場電氣*中的應用
朱鹍安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801?【摘要】集貿(mào)市場用于物資交流的批發(fā)、零售，市場內物資高度集中，人員繁雜，可燃物品多，用火用電眾多，集貿(mào)市場火災時有發(fā)生。針對現(xiàn)階段我國集貿(mào)市場的形勢，分析了我國集貿(mào)市場火災的特點，并提出了相應的*策略?！娟P鍵詞】集貿(mào)市場；火災危險性；*策略；1集貿(mào)市場的主要特點? 集貿(mào)市場是指在工商管理機關辦理市場登記的農(nóng)副產(chǎn)品市場、日用
安科瑞故障電弧探測器在建筑電氣的設計與應用
朱鹍安科瑞電氣股份有限公司? 上海嘉定【摘要】：電氣設備是建筑中不可缺少的一部分，具有重要的作用和意義，在應用過程中不僅能夠提升建筑本身實用性能，而且可為消費者提供較加優(yōu)質的生活環(huán)境。但設備一旦在運行過程中出現(xiàn)故障，不僅會影響居民正常生活，還會產(chǎn)生安全隱患，威脅人身安全。因此對設備電弧進行**顯得較為重要。本文主要對建筑電氣故障電弧保護設計進行分析探究，闡述電弧保護基本原理?！娟P鍵詞】