某机房电能监控用电能表设计

  本系统主要用于机房的电能监控,主要系统要求指标如下:

1. 2路，60A以下，单相220V交流电
2. 精度：1%-2%（电流）3%（电量，成本增加不多，达到1%以内）
3. 显示：液晶
4. 供电：自供电(自动切换)
5. 通讯: RS485
6. 报警输出：驱动蜂鸣器和指示灯。报警阈值可设定
7. 扩展可选功能：提供温度收集点1-3（模拟量）和门磁收集点（开关量）2
8. 温度工作范围：工业级温度（偏向于高温）

一.需求分析与系统方案设计

1.1  电表系统构成

目前常用智能电表均有AFE(Analog Front End)、计量IC、MCU以及一些功能模块(如显示键盘、通信、信号采集等)构成。本设计要求为2路输入，因此，需要增加一路AFE和采集通道。系统方案如下图1所示：

图1 系统框图

AFE主要将高压的电压、电流转换成数字处理单元可以检测的低压信号或者电流信号。

计量IC完成对电压电流单元的检测、滤波、乘法等。MCU完成对系统的显示、通信控制与开关量、温度等信号的采集。通信与控制需要完成计量数据的提取，上位机对下位机的一些控制等。

       设计注意事项：

1. 由设计目标要求最大电流60A, 设计需要保持一定的裕量,因此可以定为80A，即最大电流为80A
2. 工作温度要求，本设计由于是用于机房的，要求工作温度工业温度范围内，偏向于高温，因此如何降低温飘带来的误差是实现目标的关键技术之一。这在器件选型上尤为重要。
3. 可靠性设计。
4. 电源需要自动切换