本帖最后由 再见十分钟 于 2023-6-7 21:38 编辑
智能无线远传电表设计方案（CW32W031R8） 1、整体方案说明 智能电表不仅可以实现单三相用电全电量数字计量显示，还可以进行预付费充值，远程集抄和远程控制及防窃电等应用。在目前的所用远程集抄的方案中，为了简化系统的布线工程，很多是采用电力线载波的方式进行数据传输，但是电力线载波会由于配电变压器对信号进行阻隔，易受干扰和干扰其他用电设备、信号衰减等因素的影响，很多集抄选择了远距离无线传输技术。 该设计方案是基于CW32W031R8实现的ChirpIoT无线功能，结合计量芯片开发的智能无线电表。ChirpIOT无线技术的最大特点就是在相同功率和通信速率条件下，比FSK、OOK、MSK等传统的其他无线方式传播的距离更远。并且有功耗低，覆盖范围广，容易部署等优点。
2、硬件设计说明 电源设计部分采用AC/DC模块进行供电。 MCU选择芯源的CW32W031，该MCU具有 ChirpIoT射频子系统， 工作频段为370MHz ~ 590MHz 和 740MHz ~ 1180MHz，支持半双工无线通信，支持 0.08kbps ~ 20.4kbps 的低速率模式，支持扩频因子自动识别和 CAD 功能。射频子系统提供一个内部处理单元来处理与 CPU 的通信，通信由通过内部 SPI 接口发送的命令处理，内置 IRQ 中断用于发出事件信号。并且CW32W031的Sleep 模式和DeepSleep 模式可以大大降低设备自身的功耗。
MCU管脚定义：
ChirpIOT子系统：
在计量方面选择HT7017，该芯片为多功能、高性能单相电能专用计量芯片，可外接锰铜或电流互感器作为电流采样器件。可直接输出所有测量参数，具有一路电压测量，两路电流测量（有一路是用来防窃电的），串口通讯。可以输出电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能、频率等。 CW32W031只需要完成多功能电能表要的管理和通讯协议程序即可，所有参数都是内部硬件算法直接进行运算的，这充分保证了参数的精度与可靠性。而HT7017采用的是SSOP16，提供3路计量ADC输入，支持UART通讯，可以与CW32W031的3个UART中的其中一个相连接。
HT7017外围参考电路：
采样参考电路：
电表的数值显示功能，可以采用CW32W031驱动RSI1602液晶模块进行数据显示，但是主要的数据应用还是通过ChirpIoT射频子系统传输到远程管理平台进行数据管理，实现一般业务功能。 对于远程控制功能，可以采用磁保持继电器的方式进行断电和送电控制。
3、设计框图
4、软件设计说明 软件设计部分，电表数据采集部分的主要功能就是通过CW32W031的串口对HT7017的各个校表寄存器进行校表写入操作，然后通过读写操作进行计量参数寄存器进行读写。ChirpIoT可以参考CW32W031例程进行无线SF、BW、payload 长度等参数的设置和数据包接收与发送。
5、其他说明 1、在计量采样电路中，由于系统本身采用AC/DC隔离电源模块进行供电。所以如果电流等采样电路互感器隔离式采集可以让CW32W031与HT7017进行直接连接，如果是非隔离式采样，如锰铜和电阻分压等非隔离的方式，需要采用光耦将MCU于HT7017进行隔离，这样可以尽可能保证安全。 2、该方案除了电表本身具备ChirpIoT通讯功能，为了实现设备的远传联网，一般会采用ChirpIoT网关进行集中采集和转发。而ChirpIoT网关同样可以采用CW32W031进行设计，如在网关中加入以太网接口或4G等通讯模块，便可以实现系统组网。
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