基于低壓電力線載波通信的智能電表終端設(shè)計(jì)
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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(shí)功率，該脈沖通過高速光耦傳到PL3201進(jìn)行累加計(jì)算出電能計(jì)量信息。其中高速光耦對(duì)強(qiáng)、弱電都起到很好的隔離作用以避免強(qiáng)電的干擾而產(chǎn)生誤差。PL3201內(nèi)部集成了擴(kuò)頻載波調(diào)制解調(diào)電路，其載波發(fā)射專用引腳為P3．7腳，輸出信號(hào)經(jīng)RC串聯(lián)電路耦合去除直流成分。Q2，Q3，Q4，Q5是一個(gè)互補(bǔ)對(duì)稱的放大電路，主要對(duì)載波發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行功率放大。ZD1，ZD2對(duì)信號(hào)進(jìn)行限幅以保護(hù)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(gè)LC濾波電路，濾除載波信號(hào)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(guān)系。在一定范圍內(nèi)提高VHH可以加大發(fā)射功率延長(zhǎng)通信距離，本文設(shè)計(jì)VHH為15 V。接收載波信號(hào)由PL3201的SIGIN輸入，電路中PD10是一個(gè)瞬變二極管，能有效吸收來自電網(wǎng)的浪涌功率，起到保護(hù)整個(gè)電路的作用。C75，C76，C80和L5并聯(lián)組成一個(gè)LC并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)具有選頻作用。其頻率計(jì)算公式為
，當(dāng)設(shè)計(jì)電感L=1 mH，電容C=1．75 nF時(shí)，由公式可知載波的中心頻率f=120 kHz，該信號(hào)被送入芯片與內(nèi)部的600 kHz本振信號(hào)進(jìn)行混頻，混頻后信號(hào)頻率為兩者之差，即480 kHz。將此混頻信號(hào)，輸入陶瓷濾波器B2濾波，濾波后的信號(hào)是一個(gè)帶通信號(hào)再經(jīng)過限幅放大、硬件解擴(kuò)，即可對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。3 智能電表的軟件設(shè)計(jì)
智能終端的軟件設(shè)計(jì)主要包括：電能計(jì)量、存儲(chǔ)、載波發(fā)送接收及狀態(tài)顯示等。用戶用電量經(jīng)過計(jì)量芯片采樣轉(zhuǎn)換成有功脈沖，經(jīng)過高速光耦傳送給PL3201，PL3201收集來自計(jì)量模塊的脈沖數(shù)換算成用戶用電量并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊，其電能計(jì)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(shí)現(xiàn)，這樣使得電能表能實(shí)時(shí)偵聽公網(wǎng)電力線上的消息，真正達(dá)到隨時(shí)在線的功能，其常態(tài)為載波接收狀態(tài)。載波發(fā)送信號(hào)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換，集中器再通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心交換數(shù)據(jù)，從而完成遠(yuǎn)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://butianyuan.cn/article/155088.htm
4 結(jié)語
本文設(shè)計(jì)的智能電表能對(duì)用電量進(jìn)行高精度的測(cè)量，通過低壓電力線載波通信讀取和設(shè)置遠(yuǎn)程智能電表的相關(guān)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。適用于城市小區(qū)多用戶和農(nóng)村住戶相對(duì)集中地帶，其優(yōu)點(diǎn)在于不用再進(jìn)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(yuǎn)距離通信時(shí)系統(tǒng)抄表率下降，可靠性降低。通過軟件設(shè)計(jì)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(zhǎng)通信距離是該設(shè)計(jì)改進(jìn)的方向。
評(píng)論