第13章 智能仪器

第十三章智能仪器第一节概述第二节智能仪器的结构第三节智能式电子电能表第十三章智能仪器第十三章目录智能仪器和虚拟仪器都是电子技术和计算机技术在仪器上的应用，智能仪器主要利用在仪表中引进的单片机或嵌入式系统，使它在测量的同时，能对输入信号进行记忆、分析、判断，藉以提高仪表的性能、简化仪表电路、达到增加功能提高精度的效果。本章主要介绍智能仪器的一般结构，并以智能式电子电能表为例，介绍智能仪器的具体组成。

第十三章智能仪器本章要点第十三章智能仪器第一节概述第十三章智能仪器可提高仪表的测量精度：通过短时间内多次测量，求得并显示平均值。智能仪器的特征可通过软件使仪表能够具备自动调零、自动改变量程、自动修正误差、自动校准等功能，以提高仪表的准确度。可通过按键，灵活地改变仪表的功能或测量内容，做到一表多用。可将间接测量转化为直读方式，无须进行人工计算。可通过接口、总线，进行仪器间的数据通信。第十三章智能仪器第二节智能仪器的结构第十三章智能仪器智能仪器的结构第十三章智能仪器主机电路主机是智能仪器的核心，由微处理器或单片机构成，自行设计的专用型智能仪器,多选用AT89C51或AT89C52做主机。智能仪器的结构一般包括以下部分输入/输出通道输入通道一般包括前置放大、采样保持电路（S/H）和转换电路（A/D）等，输出包括模拟量或开关量的输出通道,以及用于控制模拟指示仪表的D/A转换器。人机接口主要是显示器和键盘。通信接口一般智能仪器采用RS232、RS485通信接口与上位机通信。第十三章智能仪器第三节智能式电子电能表第十三章智能仪器智能式电子三相电能表是在普通电子三相电能表上加装单片机，使之能显示用户累计总耗用电能、正反向用电量、最大耗电量等其他内容，并能将计量内容通过接口实现远程通信。一.智能式电子三相电能表第十三章智能仪器利用微处理器设置不同时段的起止时间，然后按不同时段测量用电量，存入不同的内存单元，供显示、计费或抄录。下图是DDSF111型复费率电能表的结构示意图。二.智能式电子单相复费率电能表第十三章智能仪器复费率电能表利用实时时钟芯片RTC4553A提供实时时间，包括年、月、日、时、分、秒，作为分时计费的时间标准。下图为RTC4553内部结构示意图。二.智能式电子单相复费率电能表1.时钟电路第十三章智能仪器二.智能式电子单相复费率电能表2.电能计量电路电流信号接VIN、VIP端ADE7755作为计量芯片电压信号接V2N、V2P端消耗功率转换的低频脉冲校验用高频脉冲第十三章智能仪器二.智能式电子单相复费率电能表3.控制电路控制电路由单片机MC68HC05L16及相关外围电路包括液晶显示器、通信接口和检测电路等组成。第十三章智能仪器复费率电能表控制电路的外围部件液晶显示器远程计算机通过485通信接口向电能表要设置运行参数，或从电能表取出数据。通信接口显示器有33个显示电极和4个背电极，连接到单片机MC68HC05L16的FP、BP有关引脚，并通过红外开关控制翻页，依次显示42种不同的数据。第十三章智能仪器三.智能式集中抄表与电子式IC卡预付费电能表1.集中抄表系统与电能表数据的远程传送无线信号抄表方式：用于偏远的工厂大用户或装在高空的表计，利用移动通信网络的短信服务（SMS），定时向系统发出用电数据的短信供系统接收。通过IC卡传输方式：电费存入IC卡，然后由用户自己把IC卡插入电表，作为耗电依据。利用RS485串口的传输方式：用户电能表通过RS485串口将表内数据送送抄表中心。利用电力线或有线电视网进行传输的方式：用户通过电子式载波电能表，将计量数据通过专用载波芯片馈入电力线或有线电视网络，抄表设备通过调制与解调读取用户的用电数据。红外传输方式：用户电能表通过红外输出信号接口，向抄表者传送表内数据。第十三章智能仪器三.智能式集中抄表与电子式IC卡预付费电能表2.IC卡预付费电能表的结构包括计量和控制两个部分，计量部分采用专用计量芯片（如BL0932），控制部分采用单片机，实现读卡、预付电费用完告警、电费用完断电以及防窃电控制等操作。第十三章智能仪器3.IC卡预付费电能表的计量单元若以BL0932为计量芯片，通过电流、电压取样电阻获取耗电信息，经乘法器取得有功功率值，通过功率-频率转换器转换为高频脉冲，用于激励红外LED发出红外信号供校验使用。同时用分频法产生相应的低频脉冲，经MOT引脚输出，用于带动步进电机及字轮显示消耗的电能值。或送单片机计算出用户所消耗的电能三.智能式集中抄表与电子式IC卡预付费电能表第十三章智能仪器4.IC卡预付费电能表的控制单元控制单元包括IC卡读卡插座、数据存储器、显示器以及超负荷与电费用完的警告及切断电路的开关。三.智能式集中抄表与电子式IC卡预付费电能表第十三章智能仪器控制单元的功能IC卡读卡插座，卡座作为IC卡与单片机通信的接口。数据存储器用于存储交费数据。当IC卡插入卡座后，通过单片机与IC卡通信，将交费数