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低功耗計量表計方案設(shè)計技術(shù)要點與應(yīng)用案例

發(fā)布時間:2024-10-25 閱讀量:1891 來源: 我愛方案網(wǎng) 作者: bebop

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展,低功耗計量表計成為了能源管理中的重要組成部分。它們不僅能夠有效減少電力損耗,提高能效,還能通過精確的數(shù)據(jù)采集為用戶提供個性化的服務(wù)。本文將探討低功耗計量表計的設(shè)計技術(shù)要點,并分享幾個典型的應(yīng)用案例。

設(shè)計技術(shù)要點

1. 選擇合適的計量芯片

計量芯片是電能計量表的核心部件,負責電能數(shù)據(jù)的采集與處理。選擇一款性能優(yōu)良、功耗低、集成度高的計量芯片至關(guān)重要。目前市場上有多種類型的計量芯片可供選擇,在選擇時,應(yīng)考慮芯片的精度、線性度、溫度穩(wěn)定性以及是否支持多種通信接口等因素。

2. 設(shè)計高效的電源管理電路

電能計量表通常需要長時間穩(wěn)定工作,因此設(shè)計一個高效穩(wěn)定的電源管理系統(tǒng)非常必要。可以采用低功耗的穩(wěn)壓器,并結(jié)合電池管理和節(jié)能模式來延長設(shè)備的工作時間。同時,考慮到戶外安裝可能面臨的極端環(huán)境條件,電源電路還需要具備良好的抗干擾能力和寬溫工作范圍。

3. 提升信號采集與處理能力

為了確保測量結(jié)果的準確性,需要優(yōu)化信號采集與處理部分的設(shè)計。這包括使用高精度的采樣電阻和濾波器來減少噪聲干擾;采用差分輸入方式提高共模抑制比;利用數(shù)字信號處理技術(shù)(DSP)進行數(shù)據(jù)校正和補償?shù)确椒?,從而提升整體系統(tǒng)的測量精度。

4. 加強電磁兼容性設(shè)計

在復(fù)雜的電磁環(huán)境中,電能計量表可能會受到外界電磁場的影響而產(chǎn)生誤動作或測量誤差。因此,在電路設(shè)計階段就要充分考慮EMC(Electromagnetic Compatibility)要求,采取有效的屏蔽、接地和濾波措施,保證產(chǎn)品能夠滿足相關(guān)的電磁兼容標準。

5. 實現(xiàn)智能化功能

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的智能功能被集成到電能計量表中,如遠程抄表、故障診斷、負荷管理等。這些功能不僅提高了用戶的便利性,也增強了電力公司的管理水平。在設(shè)計時,可以通過增加微控制器(MCU)、無線通信模塊等方式實現(xiàn)上述功能。

我愛方案網(wǎng)分析師針對智能表計行業(yè),推薦華大電子的超低功耗安全MCU CIU32L051,芯片配備Vbat模式,可單獨給內(nèi)置RTC供電,VBAT模式+RTC走時+備份寄存器的功耗低至1.25μA,有效降低備份電源的電池容量需求,節(jié)約電池成本。

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華大電子CIU32L061N8PA智能燃氣表方案

方案使用紐扣電池作為備用電源,在VBAT模式下維持RTC走時與備份寄存器可確保10年使用壽命。LCD顯示屏使用MCU內(nèi)部電荷泵供電,即使在惡劣供電條件下也可保證LCD的顯示效果。主控芯片為CIU32L061N8PA安全MCU,芯片最高主頻可達48MHz,內(nèi)置128K Flash,可實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲和高速處理。

方案特點:

1.支持超聲波、霍爾、光電等傳感器進行流量計量

2.NB-IOT通信,可實現(xiàn)遠程抄表、充值

3.采用電池供電,待機功耗低于10μA

4.支持閥門異常狀態(tài)檢測功能,確保用氣安全。

華大電子CIU32L041智能水表解決方案

智能水表解決方案主控芯片為華大電子CIU32L041,基于Arm內(nèi)核,最高頻率可達48MHz。該產(chǎn)品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特點。內(nèi)部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多種定時器、多個USART/I2C/SPI 等豐富的外設(shè)資源,支持SM4 安全加密算法。

方案特點

支持霍爾、無磁、光電直讀和超聲波四種流量計量方式,其中超聲波傳感器可通過LPUART喚醒MCU,波特率可達9600bps

整機待機,維持LCD顯示,工作電流平均可低至10uA

NB-IOT通訊,可實現(xiàn)遠程抄表、充值

低功耗模式下實時監(jiān)測電池電量,低電量自動關(guān)閥

VBAT模式下RTC走時與備份寄存器保持,可采用紐扣電池供電,省去小鋰電池用作備用電源的成本

華大電子CIU32L061智能電表應(yīng)用方案

方案具有分時計費和分階梯計費、電壓、電流、功率測量等功能,信息采用LCD顯示方式,支持RS485通信、紅外通信。主控芯片為華大電子CIU32L061,最高頻率可達 48MHz,支持獨立的備份電源供電, 內(nèi)部集成 LCD、ADC、DAC、內(nèi)部參考電壓源 VREFBUF、超低功耗比較器、 LPUART、多個 USART/I2C/SPI、RTC、多種定時器等豐富的外設(shè)資源;

方案優(yōu)勢:

RTC內(nèi)置溫度傳感器,可提供完整的溫度補償方案

支持VBAT模式,功耗低

IRTIM可產(chǎn)生紅外控制信號

應(yīng)用場景:

智能表計、便攜醫(yī)療、智能門鎖、其他電池供電的低功耗場景

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