基于ATT7022B的多功能電能表系統的設計

方久齡

摘要 根據規范要求，在多功能電表的設計當中需要采用低功耗的單片機作為硬件設備的控制器，使用精準的芯片可以降低干擾，通過軟件技術的設計，可以達到最終功能的實現。因此這種精確度極高的多功能電表在未來具有廣闊的發展空間。

【關鍵詞】光纖通信 技術特點 應用

由于急劇增加的電能消耗，各地區出現了用電不平衡的現象，為此就需要改進原有的電能表設計來解決用電矛盾，伴隨著市場的需求，這種多功能電能表也隨之出現，其高精度和高性能的優勢已經開始取代機械式電表，這種電子式智能電能表也是未來發展的方向。

1 系統功能與結構框圖

1.1 電能袁系統結構圖

按照DL/T614-2007的設計要求，首先需要設計系統的框架圖（如圖1所示），以確保其功能可以實現，使用485通信電路，通過軟件之間的信息交互，來實現遠程控制電表的數據回抄和計量電路調校功能，為此增設了紅外通信電路和LCD顯示電路。

1.2 多功能電表實現的功能

電表最基本的功能就是電能計量，多功能電表不僅具有常規的輸入和輸出的計量功能，還可以計量用戶所需要的組合無功，在累積電量外進行對于歷史使用電量的記錄，從而有效地完成作為電能表的功能。

電能表自帶實時時鐘，這種設計可以按照所設置的時段參數進行自動切換，根據不同時間段用電量差異采用不同的計費方式，為此就需要提高表計的精準度減少日計時誤差和切換誤差。

多功能電表可以結算一定期限內用戶的最大電能需求量，這樣便于在申請接線的時候選擇適當的供電設備，減少自己的浪費同時還可以避免因負載過大造成線路負荷過重，避免安全事故的發生。

多功能電表可以實現用電信息實時監控功能，在出現一些緊急情況時可以實現自動跳閘，并以報警的方式（跳閘燈亮起、液晶顯示拉閘信息等）通知用戶。

2 硬件設計

系統在設計當中需要考慮到低功耗問題，為此在控制器的選擇上可以為TI公司所生產的MSP430F19單片機，這種芯片本身就是一種低耗處理器，進而會有較強的抗干擾能力。16位的總線，可以增大尋址范圍，最大可達64K。

根據可實現的功能要求，其硬件電路可以分為四部分，分別是電能計量、廣播校時、電源和通信。

2.1 電能計量

為了更好的滿足多功能電表的應用，其專用計量芯片選用炬力公司出產的三項電能專用芯片ATT7022B，這種芯片主要是應用于三相三線和三相四線的電路當中，在這里是為了滿足實現三相多功能電表的設計要求。

首先需要對電路實行采樣處理，其數據來源是電路中的三相電壓和三相電流，電壓采樣電路在系統的連接方式采用互感器，這樣可以有效地將電壓信號轉化為電流信號，同時可以通過電流互感器捕捉到所產生的電流信號。所采樣的電路如圖2所示。

在圖2當中所采樣電路與電流型電壓互感器是按照1：1的比例進行選擇，通過對互感器串聯一次測的分壓電阻110KQ和并聯二次測電阻240KQ，這樣可以保證所需要采樣的電壓信號保持在o.5v左右，同時電流在互感器的選擇上為1 A/lmA，并聯一個100 Q的電阻可以有效地將采樣信號控制在O.lV左右，這樣的操作可以改變電壓所放大的倍數，使得其在最佳計量狀態下運行。

2.2 通信電路

紅外通信易被干擾，為此選用具有高發射功率的紅外發射管可以有效地提高抗干擾效果，在本設計當中選用的是TSAL6200的高效率發射管，這種一體化的裝置可以使得光功率達到35mV，同時接收器采用了光敏二極管，通過內置的信號放大器將信號放大，對于濾波的檢測有較強的輸出作用。

2.3 廣播校時

為了確保鐘芯片在運行當中的精準度，在軟件的設計上采用了存儲收音機的調頻方式，這樣可以提高校時的成功率，本設計當中是使用音調編碼器LM567，并通過脈沖信號的輸出完成整個過程的校時。

2.4 電源

通過對于市電經過降壓處理、完成整流和濾波的過程，使得最后達到5V的穩壓電源，以此來提供電能表所需要的電源，同時需要指出電源可以從這三條相線上取電。

3 軟件設計

3.1 功能界面設計

功能界面主要是為了實現遠程抄表和遠程調校的功能，為此就需要將窗口分為四部分，主要是通過電能報表進行當前數據的讀取，從而計算出所需電費，采用費率/時間可以對電價和實踐進行設置，電表當前狀態可以有效地監控其異常問題的出現，并根據功能框完成上述任務操作。

3.2 電能表軟件設計

參考系統硬件設計，并結合MSP430F149的時鐘獨立性的特點，可以采用中斷喚醒的功能，完成主程序的設計。

4 電磁兼容設計

電磁兼容主要是為了提高系統的抗干擾能力，如為了一直電源所產生的噪音干擾可以利用旁路電容和退耦電容;通過干擾噪聲也可以起到防雷效果;采用接地處理結果讓其構成閉合的賄賂，從而增強系統的抗干擾性。

5 測試數據

經過裝置校對的多功能電表，需要對校表臺進行參數測量，并統計最終的測量結果，內容具體包括標準電壓、功率、電流等。

6 結束語

多功能電能表在設計當中需要嚴格按照規范要求，采用低耗的單片機和精密度較高的計量芯片，可以完成整個項目的設計，同時為了提高校對的成功率可以采用存儲收音機的方式，結合計算機的軟件設計，可以達到最后功能的實現。

參考文獻

[1]于振，趙蓉，夏君，基于S 3C2410和ATT7022B的網絡智能電力監測儀設計[J].山東電力技術，2015，42 （03）： 69-72.

[2]胡昌倫，王曉軍，馬立國，左亞囝，基于ATT7022B的多用戶多功能電能表的研制[J].電子質量，2014 （02）： 21-26.