智能電錶工作原理和結構

2020-12-04 電子產品世界

智能電錶作為智能電網的重要環節，它的發展對於智能電網的壯大具有不可替代的作用。本文包括智能電錶的結構分類、工作原理和特點等，從中你還可以了解到智能電錶能帶給用戶的哪些好處，其智能關鍵表現在哪些方面?

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/187229.htm

　　一、智能電錶的定義

　　所謂智能電錶，就是應用計算機技術，通訊技術等，形成以智能晶片(如CPU)為核心，具有電功率計量計時、記費、與上位機通訊、用電管理等功能的電度表。

　　智能電錶通過用戶交費對智能IC卡充值並輸入電錶中，電錶才能供電，表中電量用完後自動拉閘斷電，從而有效地解決上門抄表和收電費難的問題。並對用戶的購電信息實行微機管理，方便進行查詢、統計、收費及列印票據等。

　　二、智能電錶的結構分類

　　目前，國內智能電度表從結構上大致可分為機電一體式和全電子式兩大類。機電一體式，即在原機械式電度表上附加一定的部件，使其既能完成所需功能，又能降低造價且易於安裝，一般而言其設計方案是在不破壞現行計量表原有物理結構，不改變其國家計量標準的基礎上加裝傳感裝置變成在機械計度的同時亦有電脈衝輸出的智能電錶，全電子式則從計量到數據處理都採用以集成電路為核心的電子器件，從而取消了電錶上長期使用的機械部件，與機電一體化電度表相比具有電錶體積減小，可靠性增加，更加精確，耗電量減少，並且生產工藝大大改善，不必只在原有意義上的專業電度表廠生產等優越性，最終會取代帶有機械部件的計量表。

　　1、機電一體式的電度表

　　第一類機電結合的電度表，是在原有的機械錶的基礎上，加裝電子式計數裝置和相應的控制、通訊電路，或加上IC卡讀寫接口以實現自動計量計費和控制;其基本結構是在原有機械電度表的轉盤上打孔或塗(貼)上能吸收光線的材料。這類電度表由於其計量原理沒有改動，其計量精度和特性與機械錶完全一樣，而成本相對較高，其優勢在於能充分利用現已安裝使用中的大量的機械電度表，且其計量原理為大眾所熟悉而容易接受。

　　另一類機電結合的電度表則是採用電子式計量電路在獲得數字式脈衝信號後，通過微型電機驅動字碼轉輪得到電能計數 值，這種結構是最簡潔可行的電子式電度表的方案，但遺憾的是其對計量電路的要求較高，即要求所有的表都按一個固定的比例將電能值轉換為對應數量的數字脈衝，才能按正確的速度驅動微電機以轉動字輪。這個比例就是所謂的電錶常數(imp/kWh)，由於電路中所用的決定脈衝速度的定時元件大都是參數離散性較大的阻容元件，為了保證電度表的計量精度和產品的一致性，就必須在生產過程中加強對元件的篩選和對半成品的調校，也就是說要增加相應的人力物力的投入並要延長生產周期，從而使電度表的生產費用和成本有所增加。另外這種結構的電度表在數據收集和用戶繳費方式上與老式的機械錶沒什麼區別，應屬淘汰產品。

　　機電結合(一體式)的電度表

　　2、全電子式電度表

　　當前電子式電能表對用戶用電採樣方式主要有兩種形式。一種是用互感器採樣，另一種為直接採樣。採用互感器採樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來採集用戶的電壓信號和電流信號;直接採樣則是用熱穩定性高的電阻分壓網絡來取得電壓信號，而用電阻溫度係數非常小的錳銅片進 行電流直接採樣。採用互感器採樣，在起動電流、線性範圍、功耗和精度等指標皆不如直接採樣，尤其是小電流時更為突出。 例如：額定電流為20A時，直接採樣的啟動電流為20mA，互感器採樣的啟動電流為40 mA。又如：採用專用的錳銅片進行直接電流採樣的全電子電能表誤差可調整到+0.5%，而採用電流互感器採樣，由於激磁電存在，若不採取補償措施，互感器本身誤 差就可能超過5%。利用互感器採樣的的優點是抗幹擾性較強，線路簡單，成本低。

　　全電子式電能表

　　三. 智能電錶的工作原理和特點

　　1. 智能電錶的工作原理

　　用戶持IC卡到供電部門交款購電，供電部門用售電管理機將購電量寫入IC卡中，用戶持IC卡在感應區刷非接觸式IC卡(簡稱刷卡，下同)，即可合閘供電，供電後將卡拿走。當表內剩餘電量等於報警電量時，拉閘斷電報警(或蜂鳴器報警)，此時用戶在感應區刷卡即可恢復供電;當剩餘電量為零時，自動拉閘斷電，用戶必須再次持卡交費購電，才可以恢復用電。

　　電子式智能電錶，是在電子式電錶的基礎上，近年來開發面世的高科技產品，它的構成、工作原理與傳統的感應式電能表有著很大的差別。而電子式智能電錶主要是由電子元器件構成，其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實時採樣，再採用專用的電能表集成電路，對採樣電壓和電流信號進行處理，並轉換成與電能成正比的脈衝輸出，最後通過單片機進行處理、控制，把脈衝顯示為用電量並輸出。

　　通常我們把智能電錶計量一度電時A/D轉換器所發出的脈衝個數稱之為脈衝常數，對於智能電錶來說，這是一個比較重要的常數，因為A/D轉換器在單位時間內所發出脈衝數個的多少，將直接決定著該表計量的準確度。目前智能電錶大多都採用一戶一個A/D轉換器的設計原則，但也有些廠家生產的多用戶集中式智能電錶採用多戶共用一個A/D轉換器，這樣對電能的計量只能採用分時排隊來進行，勢必造成計量準確度的下降，這點在設計選型時應該注意。

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