科强之友   第 3期 2004-8-31

成都市科强电子技术公司﹑四川科强电子技术有限责任公司”科强之友”编辑室

经四川省工商局注册登记的“四川科强电子技术有限责任公司”已于5月8日正式成立，注册资金为人民币50万元，公司注册地址：成都市高新技术开发区紫荆北街85号，公司市场部技术开发部和生产部在成都市电子一条街的中心——中科院成都分院内的计算机应用研究所3楼，约300平米。

为了加强我们与供货公司、购货客户和关心支持我们的朋友之间的沟通，也是为了更好的协作，我们将每月编辑一期”科强之友”奉献给各位，发到各位的电子邮件上。如果您时间忙或不想接收这个邮件，请您告诉我们，下次不再干扰您，如果您认为某些方面有参考价值或需要什么样的信息或资料，我们将尽力而为地为你服务，谢谢！

”科强之友”将有以下内容：

1． 科强新产品之窗

2． 技术交流

3． 问与答

4． 新型电子元器件资料（参数，对比等）

5． 来稿选登

6． 批评与建议

7． 生活服务（起居，保健，求医问药）

8． 营销与策划

但是，贬低同行或含有不正当竞争的文字不选用。

                        科强新产品之窗

有载波抄表功能的单相电能表抄表系统

一．前言：本系统是具有载波抄表功能的单相电度表及抄表系统

抄收中心由微机、打印机及管理软件组成，一般安装在城市用电管理局抄表中心。

抄收中心与小区集中器之间可用电话Modem﹑光纤、无线电﹑GSM等方式进行数据交换，一个小区集中器可对小区内上千个具有载波抄表功能的电表进行数据通信，每一电表的地址码是唯一的，由电表内的软件设置，集中器与电表之间用电力线载波通信方式进行数据交换。

二、优势：本系统的优点如下：

1、系统构成非常简洁实用，特别是安装、维修象普通电表一样，省时省力。

2、电表的功耗极低，包括KQ330模块﹑单片机及存储部件在内的表内内部功耗为30—50毫瓦，整支电表的功耗在很大程度上取决于电源变压器的功耗，若选用R形变压器，功耗可降至0.5VA，而使用低价位的普通变压器则功耗相对较大。

3、电表可以作成：

（1）、只有抄收功能（包括存储、自动时钟，抗浪涌保护等）；

（2）、峰谷平分时计度抄收功能；

（3）、兼有磁保持继电器，可受控断电/供电；

兼具以上几种功能，这些功能可供用户选择。

三、基本原理简介：

本系统重点介绍单相载波表采集器，这种采集器置于已定型的电表旁,将载波通信部件，存储和控制部件、电源部件合理地安装在内，不改动原表的性能和结构，只对电度表的计数脉冲进行计数存储或处理，对于字轮式电子式电度表而言，直接对电脉冲计数。对于老式机械表则需用红外方式读取转盘脉冲数。

载波表采集器包括：

1、 单片机：选择单片机的型号应考虑功能齐，功耗低，体积小，可靠性高；样机用菲利浦公司新开发的89LPC932F，SMD封装，其资料见附件。

2、 电力载波通信模块，选用科强电子公司最新开发的KQ330模块，其优势是价廉，体积小，功耗低，参见附件。

3、 为保证抄收数据的可靠性和实用性，保证在任一时刻都能抄收到数据和进行控制，必须以100%成功抄收或成功遥控为基本要求，因为某些地区采用预付电费制度，欠费将自动切断供电，而一旦用户通过电话用银行卡及时补交电费后，应立刻供电。

因此，在对国内用电状况调查研究后，根据我国电力线上污染较严重的情况，决定采用过零点电力载波通信方式。

但是，这种过零点通信方式以前已经在江浙一带试用过，但没有推广，其一是抄收成功率低，其二是成本高，体积大，无法安装在一个电表内，而抄收成功率低是关健；分析其原因，是因为在市电基波过零点的瞬间要快速地捕捉到零点，并快速地在零点附近（一般在5度以内，即555μs）快速地完成数据通信，这就要求模块的通信速率很高，因为载波模块通常只能作到1200bps，即使国外的7536也只能作到2400bps，通信速率慢，可能在完成零点检测后，可利用的数据传送时间就不够了。而KQ330模块和科强的其它模块一样，是由KQ1999主芯片完成的，其最高速率可达19.2Kbps，目前国内外尚无与此相比拟的芯片。

 正是基于这一独特优势，使科强的载波模块在国内领先一步，并为许多实际抄表系统乐于采用。

四、现状

 单相载波抄表的通信速率，只有100bps，三相之间不能互通，这样在集中器内应当有三个载波模块，分别与小区内的A、B、C三相同时通信，总的来说， 其通信速率为300bps。

用KQ330组成的载波表是我们与深圳某科技公司合作，已开发出样表并在某市电业局进行了8个月的试用，效果较好，而这一方案是在KQ-100F方案的基础上引伸和扩展而来的，因此，对单相载波表的可实用性应当由大量使用的KQ-100F的应用状况来评价。

     2002年9月，我们推出KQ-100F过零点载波通信模块，首先在湖南、江西、北京、江苏等我们的老用户处进行试验，均取得了骄人的效果，历经一年的磨合和改进，现在已确认了KQ—100F过零点方案的成功。他们对国内外各种模块进行了大量的比较评介。例如原用KQ—100E模块的抄表器现在都大部份改用KQ—100F；目前，KQ—100F的订货量也证明了用户对这一方案的认可。

五：成本

单相载波表能否大量推广，除技术上可行和安装维修方便之外，成本是关健，我们新近推出的的KQ330模块就是按某些电力局的要求，将成本控制在180元以内(包括电表，无断电功能)，有断电功能的额外加18元的继电器费用，以上所述成本都是批量价，其电表(60A以上)基价是以55元计算的。我们核算了一下，表内抄收部分的成本在125元以内，其中100元左右为材料费用，其中20元左右为生产费用。与某电表厂和JCL Canada Enterprise Corp.合作开发的样机，还有较大的利润空间。

集中器(1024户)估计为3,000—8,000元/台(3只KQ-100F；3片高性能单片机；铁电存储器；视用户量和功能而定)；系统软件估计为每套25,000元左右，因为一个小区一般只有一台或几台集中器，不构成系统的成本障碍。

改进后的样机在加拿大和美国作过试验和技术测试,其使用效果远高于国内现场。

KQ—100L载波数据通信模块

KQ-100L电力载波数据模块是我们根据很多客户要求，在电力线供电时利用KQ-100F过零点传输的优点（强抗干扰），而在断电时能象KQ-100E一样以1,200bps的速率通信。外形尺寸、引脚和电参数与KQ-100F一致。64X45X20 (长×宽×高) mm ,镀金引脚Φ0.8，长6mm，重120克。

KQ-100L收发模块微机控制端由RX、TX、R/T三个端口构成，全是TTL电平，TX接微控制器TXD端发送数据，RX接微控制器RXD端接收数据，R/T为接收/发送控制端，R/T为高时模块处于接收状态,R/T为低时处于发送状态。+5V端请接入+5v±5%的直流电源，超过电压范围，可能会影响接收性能。+5V耗电约45mA，VAA端为发送功率电源，可用直流不稳压电源，发送时电流约300 mA（不发送时为O mA），VAA为15V DC（视需要而定，距离近或干扰小则采用低压，反之则用高压，最好不要超出18V）。VAA和+5V电源最好用两组电源供电，以防发送部分工作时其尖峰脉冲对+5V供电部分造成干扰，造成数据通信的紊乱和影响可靠性。

两个AC端可以直接接市电的火线和零线，也可以接双绞线﹑平行线﹑地下电缆。

当接入220V的电力线时，必须是同相之间才能通讯，KQ-100L内的单片机通过市电基波的过零点检测电路在过零点的瞬间快速收发数据（此刻，外控单片机IC2以1,200波特率的速度与KQ-100L处理数据,但只能在过零点才通过AC线以100波特率的速度通讯）;一旦220V停电时,KQ-100L以1,200波特率的速度通过停电的电力线通讯。从而将KQ-100F强抗干扰的优点保留又能在停电时不中断数据通讯，因而在防盗系统工程（如城市路灯和其它应用）,本模块由于接收灵敏度很高，因此在所有模块都处于接收状态时，RX端将输出干扰脉冲，请用户发送接收程序中考虑这个因素。请参考后面的程序。

    在发送数据时，先置R/T为低，再用串行方式在TX端输入OFFH，再输入同步码等用户欲发送的数据，在接收端请检测同步码后接收数据，并校验其数据的正确性。请仔细阅读使用说明书编程参考！

KQ-100F采用FSK过零载波通讯方式，在数字信号处理技术上有独创性的高新技术成果应用，许多用户经过对比试验后都给予很高的评价。

根据用户反馈的信息和我公司的试验,过零点数据通信的成功率最高。在一个10KV变压器台区内,任何时候都可以100％成功通信。只是实际传输速率较低，只有100BPS。

如果要用微机通过载波通道通信，可由微机串口接IC232芯片与KQ-100E/F/L连接。

在户内做实验时，要特别注意电源插板上是否并联着旁路电容，仪器或微机是否接有电源滤波电容，这些电容对KQ-100L的127KHZ的高频信号会产生极大的衰减，此时可设法避开这些环境再试。有一些微机和仪器在关机后通信效果并无改进，这是因为只要插头没有拔掉，滤波电容仍旧并在电路上。用隔离变压器给微机供电可获满意效果。

KQ-100F/L过零载波模块与微机接口采用1200BPS通信，串行异步10位方式，1个起始位，8个数据位，1个停止位，当模块收到1个字节后，会向微机送出1个10位1200BPS的数据，这点跟KQ-100E并无差别，只是用户接收速率必须是1200BPS和异步10位串行通信方式。KQ-100F过零模块只能在同相电力线上传输，不同相之间是无法传送的，因此也可以通过这一特点，作测相器使用。另外KQ-100F过零载波模块内建一个发送缓冲区，缓冲区最大容量为64个字节，当一次发送超过64个字节时，请在发送时检测RX电平，为高时缓冲区可继续接收数据，为低时缓冲区满，用户应暂停从TX端送入数据，直到RX电平变高为止，在这个期间R/T应一直保持低电平。

建议新客户购买一套KQ-CS载波信道质量评估板(只收成本费150元/块,含税)，对您可能会起到事半功倍的效用。

KQ-100E/F/L与单片机的连接（参考图）如下：

载波通道上尽量少串接电抗器、电表等电感元件，以减小对载波信号的衰耗。如有可能，在火线进线和出线之间跨接一只0.1μf/1KV电容器。

                       技术交流

KQ-330发送电路调试方法: 

加上VAA和+5V直流电源，AC暂时不接入220V交流电。

用3Ω电阻作假负载连结到发送的AC两端，用示波器测电阻两端幅度，应观察有近似正弦波的两个频率信号（123KHz为”1”;132KHz为”0”）。调节KQ-4A顶部的铁氧体磁芯（小心！易碎），使示波器观察到的两个不同频率波形的幅度相等，并且最大。

接收电路调试方法: 

加上+5V直流电源，将上述已调好发送的电路板的AC两端接至另一待调电路板的两个AC端。在待调电路板上：调节KQ-1初级线圈电感量至1.5mH左右,用示波器检测KQ-330模块IRX和GND两端的幅度，调节KQ2,在示波器上观察到的两个不同频率波形的幅度相等，并且最大。观察RX端应有方波输出。

   电阻R2的阻值可视使用环境的不同在2.7K～27K之间调配， R2的阻值小,则灵敏度底，抗干扰能力强；R2的阻值大，则灵敏度高，抗干扰能力差；可根据需要由试验确定。

   随后将3Ω假负载去掉,直接接交流220V上,使两套载波板通讯，将两者的距离由近到远的进行载波通信试验。如果用接线板，小心接线板上的并联电容对载波信号的旁路作用而影响通信距离！！！此时可不用接线板作试验。

                                            问与答

问：用贵公司的KQ-CS测试评估仪作载波信道测试效果很好，可是我自己作成的产品效果差很多，为什么？

答：可能有下面几个原因：

1． 印刷电路板质量不好，特别严重的是一些小厂的PCB板材质差，我公司在2002年曾为此损失14万余元。此外，阻焊剂不好也可能影响载波输入/输出电路产生干扰。

2． 印刷电路板部线不当，特别是接收电路部分，数字地与模拟地一定要分开，一点共地。

3． 以上这类问题主要出现在KQ-300和KQ-330模块由客户设计的产品上，而KQ-100系列产品不存在此类问题，因为我们已经过多次改进和比较，已封装在同一模块内。

  问：能否提供KQ-300输入/输出电路的PCB图？

答：可以，请需要的客户函电索取，PROTEL99SE设计。

Tel:028-85243080; Fax:028-85232722