《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Atmel智能電表解決方案

2017-05-18
關(guān)鍵詞: AMI 智能電表 ATMEL

  提供能源和電力測(cè)量以及數(shù)據(jù)顯示的固態(tài)電表正在不斷地發(fā)展,目前全球市場(chǎng)上存在多種不同的解決方案/架構(gòu)。未連接輸電干線時(shí),一些電表可能需要電池以確保實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)處于運(yùn)行狀態(tài),以支持諸如“無電讀取”等功能。

  基本的電子儀表直接替代了傳統(tǒng)的機(jī)械儀表。該產(chǎn)品仍然需要手動(dòng)讀取,而且通?;?位微控制器,如Atmel?AVR?微控制器

  “自動(dòng)讀表(AMR)”儀表提供單向通信,使供電商可以通過不同的通信解決方案(如射頻無線、電力線載波和GPRS)自動(dòng)和遠(yuǎn)程抄表

  智能儀表采用“高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(AMI)”架構(gòu),使公用事業(yè)公司可以實(shí)現(xiàn)雙向通信以及差價(jià)稅、故障監(jiān)測(cè)、預(yù)付款和遠(yuǎn)程斷開連接。智能儀表也可以直接與其他儀表和家庭顯示裝置進(jìn)行通信。

  最先進(jìn)的計(jì)量系統(tǒng)是智能電網(wǎng),要求以AMI架構(gòu)全面部署智能儀表,對(duì)從公用事業(yè)到家庭的統(tǒng)一系統(tǒng)提供改進(jìn)的監(jiān)視、通信和控制,其中包括建筑節(jié)能系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化和智能電器。智能電網(wǎng)是一種可預(yù)測(cè)的、自愈性電網(wǎng),能夠?qū)崿F(xiàn)需求管理并允許管理局部生成、更新和存儲(chǔ)。

  隨著實(shí)現(xiàn)方式和架構(gòu)變得越來越復(fù)雜,電表需要額外的處理能力以及更大的閃存以用于軟件堆棧。它們還需要支持通信協(xié)議和遠(yuǎn)程固件更新。此外,智能儀表還需要大量串行通信端口以連接不同的通信模塊,如RS-485、RS-232、IRda、PLC、GPRS和RF。

  電表雖然是由輸電干線供電,但是在斷電和初始校準(zhǔn)時(shí)它們必須能從電池獲得電能。這種情況下,RTC必須處于運(yùn)行狀態(tài)。如果計(jì)劃全局安裝上百萬個(gè)智能儀表,功耗的優(yōu)先級(jí)將越來越高。

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  特性和優(yōu)勢(shì)

  出色的ADC性能,包括:

  高性能嵌入式12位ADC,使用過抽樣時(shí)具備16位能力

  2.0M個(gè)樣品/秒,分辨率為12位

  差動(dòng)輸入通道,消除共模噪音以改進(jìn)準(zhǔn)確性

  雙ADC(或雙采樣保持)允許同時(shí)測(cè)量電壓和電流

  集成式可編程增益(1X到64X)不再需要外部增益級(jí),并且不再影響外部增益設(shè)置

  通過在微控制器上增加ADC通道的數(shù)量支持單相和多相儀表。

  可擴(kuò)展的微控制器系列支持從入門級(jí)到AMI的任意儀表。

  采用全數(shù)字實(shí)現(xiàn)高度集成的電力線通信(PLC)片上系統(tǒng)(SoC)解決方案,提供最佳靈敏度、高溫穩(wěn)定性以及高性能。

  大閃存支持各種通信協(xié)議,包括RF、PLC和GSM。

  高效能解決方案可以降低功耗,特別是使用電池時(shí)效果更明顯。

  嵌入式RTC替代了昂貴的外部RTC。

  多種通信外設(shè)(UART、SPI)連接各種通信模塊,如PLC、RF、IrDA、RS-485和智能卡。

  射頻解決方案符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

  AtmelCryptoAuthentication產(chǎn)品提供了符合AES、DES、RSA、ECC、SHA-256和RNG等標(biāo)準(zhǔn)的高安全性解決方案。

  安全性解決方案包括AES、DES、RSA、ECC、SHA-256、RNG

  高EMC性能降低了對(duì)外部保護(hù)的需要。

  超一流、簡便易用的開發(fā)模式加快了產(chǎn)品面世時(shí)間。

  電能測(cè)量由測(cè)量模塊執(zhí)行。取決于所要求的準(zhǔn)確性,可以由嵌入在微控制器中的內(nèi)部ADC進(jìn)行測(cè)量(通過各種電流和電壓傳感器)。另外,也可以由外部組件(ASIC或ADC)進(jìn)行測(cè)量。

  可以采用相同技術(shù)實(shí)現(xiàn)單相和多相解決方案,所需的電流傳感器和ADC通道數(shù)量將會(huì)相應(yīng)增加。

  顯示要求千變?nèi)f化,既可以使用嵌入在微控制器中的段式LCD控制器,也可以為了提高靈活性使用嵌入了“玻載芯片(COG)”的LCD顯示。

  框圖中顯示的外部非易失性存儲(chǔ)器(NVM)用于數(shù)據(jù)緩存以及遠(yuǎn)程固件更新。NVM也可以存儲(chǔ)測(cè)量用的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。請(qǐng)注意,大多數(shù)AtmelAVR微控制器嵌入了EEPROM,所以可能不需要外部部件。

  通信模塊依賴于計(jì)量基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),可用于AtmelAMR和AMI架構(gòu)。安全性模塊將對(duì)通信信息進(jìn)行驗(yàn)證和加密。


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