?本文主要提出一種小區電能表自動抄表的系統設計方案。

隨著智能化建筑在許多國家應運而生。自動抄表系統是大力發展中的智能建筑、樓宇自動化的重要組成部分，是家庭自動化的必然，因而日益受到關注。與傳統抄表方式相比，智能抄表系統具有方便快捷、節省人力物力、提高工作效率、精確度高等優點。

系統構成

如圖1所示，自動抄表系統主要由電能表、數據采集器、集中器、數據傳輸通道和后臺管理服務器等組成；其中電能表主要是在傳統機械式電表基礎上將轉盤適當改造，以便能將其轉動圈數被數據采集器采集轉化為電脈沖數，以達到數據采樣的目的；采集器主要完成將電表用電量轉換成電脈沖信號以完成數據的采集，同時還具備將采集的數據保存、通過CAN總線傳輸給集中器轉發給后臺管理系統、顯示用戶剩余電度數以及根據情況切斷用戶電路等功能。數據集中器則是通過CAN總線收集各用戶電表上傳數據，并通過無線GSM網絡傳送給后臺管理服務器系統，同時數據集中器亦可將后臺管理服務器各項命令轉發給對應電表數據收集器，并完成相應控制。通過以上功能基本可以實現抄表管理收費一體化等工作。

圖1 系統集成示意圖

數據采集器硬件組成

數據采集器硬件原理如圖2所示，數據采集器主要包括數據采集電路、數據保存電路以及數據傳輸CAN總線節點電路，同時根據其他功能擴展（如預付費功能）增加了剩余電度數顯示以及通過繼電器對用戶電路切斷和接通電路。

圖2 遠程抄表數據采集器硬件原理圖

采集器采用單片機89C51，其內部有4KB的ROM，128字節的RAM以及32個I/O口。P1口與串行器件24C02和顯示、繼電器電路連接。其中的顯示模塊采用串行方式進行通信，分別采用P1.0、P1.1、P1.2模擬時鐘信號線和數據信號線。24C02用來存儲用戶電度表不同時段消費電度數和用戶電度表采集器編號（CAN節點標號）。P0口主要用來與CAN總線控制器SJA1000相連，用作數據線。監控電路采用DS1232芯片，它是看門狗定時器，功能是上電和掉電時給89C51、CAN控制器SJA1000產生復位信號；看門狗對系統進行監控，防止死機不能恢復。日歷時鐘電路采用時鐘芯片PCF8583完成，由于系統中需要對用電實行分時按峰、谷、平不同時段進行節計費，因此系統中必須建立不間斷供電（電池供電），以便提供實時鐘。

數據采集電路采用開關型霍爾傳感器A44L對加裝過小磁鐵的電表轉盤進行將所轉的圈數轉化為數字信號，傳感器A44L工作原理如圖3a所示，集成霍爾開關是由穩壓器A、霍爾電勢發生器(即硅霍爾片)B、差分放大器C、施密特觸發器D和OC門輸出E五個基本部分組成。(1)，(2)，(3)代表集成霍爾開關的三個引出端點。在輸入端（1）輸入電壓Vcc，經穩壓器穩壓后加在霍爾發生器的兩端。根據霍爾效應原理，當霍爾片處于磁場中時，在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會有一個霍爾電勢差VH輸出，該VH信號經放大器放大以后送至施密特觸發器，使觸發器整形，成為方波輸送到OC門輸出。當施加的磁場達到“工作點（即Bop）”時，觸發器輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管導通，此時，OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態為“開”。當施加的磁場達到“釋放點（即Brp）”時，觸發器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這時稱其為“關”態，這樣兩次高電壓變換，使霍爾開關完成了一次開關動作。Bop與Brp的差值一定，此差值Bh=Bop-Brp稱為磁滯，在此差值內，Vo保持不變，因而使開關輸出穩定可靠。其輸出特性如圖3b和圖3c所示。

圖3 霍爾傳感器工作原理及輸出特性圖