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波兰网友拆电子式电表:为什么要用两个MCU?

2022-08-15 17:46:25 TechEkspert 阅读:
转盘感应式电能表正陆续被电子式电能表取代——使用液晶显示器和非易失性存储器取代机械式计数器,并使用专门的电子测量系统代替电磁场中的转盘。本文就带大家了解下电子式电表(12EA5rn/1 PAFAL)的内部。

转盘感应式电能表正陆续被电子式电能表取代——使用液晶显示器和非易失性存储器取代机械式计数器,并使用专门的电子测量系统代替电磁场中的转盘。本文就带大家了解下电子式电表(12EA5rn/1 PAFAL)的内部。wHwednc

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乍一看,大家可能会注意到LCD显示器周围有一些可能不一定是最重要但清晰可见的元器件:wHwednc

  • 蓝色的浪涌电压抑制器(避雷器)
  • 2个黑色的光电器件(发射和接收光耦合器)
  • 光耦合器上的光隔离以及可能用于测试/编程的连接器

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光耦合器包括一个红外(IR)LED和一个红外晶体管,一些安装人员把它们称为“眼睛”,有了它们之后就可以与表计进行通信(通常为UART和IEC62056-21)。通过把头部贴到外壳上就可以进行通信,通常会将它通过USB连接到配备适当软件的计算机。表计外壳包含金属元件,头部是磁铁,因此读数时正确定位很简单。有市售设备,例如onemeter,可以从表计读取数据,然后将信息无线发送到我们智能手机上的app。并非所有表计都与此类解决方案兼容,并且一些供应商阻止了通过光学接口读取的可能性。例如,在较老的表计中,连续抄表可能会阻碍表计通过其他接口的并行通信。在光接口附近,我们发现了一个专门的BL6503S芯片,可以将它安全地认为是电表的心脏,因为正是这个系统负责跟踪电压和电流,而让我们可以计算能量。wHwednc

这部分电路板上还有两个整流桥。wHwednc

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显示器附近有一个簧片开关,可用作磁场传感器(例如来自钕磁铁),可以将该传感器视为用于防止试图干扰表计运行的保护。在LCD下方,可以发现32.768kHz石英晶振、EEPROM 95512 RP存储器和带有LCD驱动器的微控制器(MCU)MSP430F449。红色LED则会在计算电量时发生闪烁。wHwednc

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每1kWh,LED会发生6400次闪烁,因此一次闪烁为0.15625Wh。使用这种LED指示灯的表计,可以让我们跟踪当前能耗,例如iNode电表wHwednc

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外壳下面的微动开关,用来检测外壳受到未经授权的打开。wHwednc

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端子布置是典型的瓦特表或电表。RS-485在较小的端子上引出,这种接口最开始用于远程抄表尝试,然后可以在此连接具有适当接口的GSM调制解调器。另一个应用是企业家可以使用RS-485监控电能消耗,在与电力公司达成协议后,他们可以根据自己的需要使用此接口进行周期性抄表。wHwednc

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PCB的上部可以看到用作RS-485光隔离的4N35光耦。wHwednc

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PCB的底部覆盖了工频变压器,这对设备的使用寿命是好事。我本来还想着是开关电源SMPS,但电源变压器更好。变压器有两个6V左右的输出,这也就解释了为什么PCB上层会有两个整流桥。wHwednc

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光隔离和RS-485 BL3085收发器的其余部分位于附加板上。wHwednc

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测量分流器焊接在PCB上,并焊接了电流端子,然后这个小电阻会根据流过表计的电流给出一个电压。wHwednc

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支持MCU运行的电池如下,这里采用的是非典型的CR2354(560mA)电池。wHwednc

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还有一个附加模块,上面有第二个M430F449 MCU,可能只负责通信,例如实现频繁抄表而不会干扰测量过程?我不确定为什么会以这种方式解决,但我知道在旧的解决方案中,频繁抄表可能会影响表计的运行。也许这方面有一些规定?wHwednc

如果有哪位知道为什么这里会使用两个MCU,请告诉我。wHwednc

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这就是电子式电表内部的样子。一些解决方案,例如两个MCU或一个磁场传感器,让我感到惊讶。考虑到CAT III万用表内部的外观,我预计永久连接到电网的该设备,内部会更加安全。wHwednc

你有没有机会看看其他表计的内部,你觉得这个设计怎么样?wHwednc

(原文刊登于EDN姊妹网站elektroda.pl,参考链接:Wnętrze elektronicznego licznika energii elektrycznej 12EA5rn/1 PAFAL,由Franklin Zhao编译。)wHwednc

责编:Franklin
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