机械式电表怎样才能采集脉冲信号

如何采集电度表输出的脉冲信号？~

脉冲采集器呀 一般都是无缘脉冲

不知道你要采集电子式电能表的脉冲指示灯上的信号干什么用，但如果你需要，没有必要在“脉冲指示灯”上想办法，现在全电子式电能表大都带头“485”数字脉冲接口，你直接利用这个接口，将脉冲引出就可以了。

[原创]水表、气表（脉冲式）不准确的原因 呵呵，回应SHUSHAN的提议，我先抛块砖，请各位方家有玉的砸过来。

水表、气表（脉冲式）不准确的原因

1、脉冲式远传水、电、气表的技术实现

所谓脉冲式远传表具是指可以把水、电、气三种消耗品的用量用脉冲数量量化并输出的表具，其用量与脉冲数量应具有等比的关系。

目前常用表具实现脉冲远传有三种方式：干簧管式、霍尔元件式、光电开关式。其中干簧管因其无源特性在水、气表中应用较多。有些燃气表采用霍尔式，或许是为了避免出现小概率的电火花，毕竟从概念上看也比干簧管要安全一点。光电开关则在电表中广泛应用，这应该是电表本身有源的优势，又具有电气上隔离的效果。从严格意义上说，干簧管式并不能称做脉冲式，因为它本身只是一个结点，输出的是通断状态，不是真正电气意义上的有源脉冲。只是它结合采集终端提供的电源才构成了有源脉冲，暂且也用脉冲式来称呼它吧。

2、脉冲式远传水、电、气表的工作原理

脉冲式表具的准确性指其用量与脉冲数量在等比关系上的准确度。而用量指表具本身示值区所示用量。这里不讨论实际用量与示值间的计量误差。

目前的电表多是电子式，本身具有很高的精度，输出脉冲可由表具内部的电子元件保证，没有机械振动，加之脉冲分辨率高（有些高达3200imp），脉冲波形规范（有足够陡的上升和下降沿），脉宽稳定（>80ms），故而其等比关系最为准确。即使在上电掉电的瞬间有单个误差脉冲出现，对3200imp的分辨率来说，也是可以接受的。故此不再分析其误差源。

气表主要是靠气体流过表具内部的橡皮膜引起膜体运动，推动曲柄摇杆机构转动，进而由一系列变比齿轮驱动表盘转动。由于曲柄摇杆机构先天具有死点的不足，所以采用两块皮膜驱动，相当于汽车的双汽缸。多数气表在转盘某个字轮上安装磁钢，在相应传感部位放置干簧管或霍尔元件。当字轮旋转一周，磁钢正好经过一次，传感元件输出一个脉冲。磁钢安装在0.01的字轮上，则一个脉冲相当于0.1立方米的用气量。

水表由水流驱动水表中的磁珠转动，带动一系列变比齿轮机构驱动表盘转动。和气表类似，水表也通过在某个字轮上安装磁钢，相应的传感部位安装干簧管输出脉冲信号。其脉冲数与磁钢所在字轮的位置相对应。

3、脉冲式远传水、气表的误差源

脉冲式水、气表的误差源主要由两部分构成。一种是计量对象本身不稳定导致脉冲数与表具示值不成等比关系。一种是传感元件自身特性导致脉冲数与表具示值不成等比关系。

计量对象本身不稳定是由水、气作为流体在管道内流动时其压力、流量甚至流向不稳定所导致的。在许多实际应用中水、气在管道中很难达到层流模式，而这是液压或气压驱动的理想模式。水、气在管道中主要呈现的是湍流模式，这在启闭阀门的过程中表现得尤为突出。水、气可能在管道、表具腔体内振荡，同时这种振荡通过传动机构传递给磁钢。其传递过程由表具传动机构的机械特性和传动比决定。如果磁钢此时恰好位于传感器的临界位置，就可能导致传感器输出与水、气振荡频率相对应的误差脉冲。在实践中，水的振荡现象比气表现得更为明显，其振荡幅度也比气要高，故水表的误差率比气表要高。

传感元件自身特性也可以导致误差脉冲的出现。干簧管和继电器相同，都是以磁能驱动弹性体运动使触点吸合或放开，而弹性体（没有理想刚体）在接触瞬间都会有抖动现象，在它达到完全接触导通之前，会有大量接触断开再接触的状态出现，它具有频率高，持续时间短的特点。霍尔元件由于没有机械部分，故不存在抖动现象。但由于磁场的场强不均匀，磁钢与霍尔元件的位置关系，仍有可能产生类似抖动现象的高频误差脉冲，只是概率更小而已。

基于上述单个传感器的误差源分析，已有双传感器表具出现，此处不再多述。

这才是好贴！

关于计量对象本身的误差：只要采用双传感器件，就不难解决！早期的感应式电能表（尤其是无止逆装置的三相电能表）就会出现转盘反转现象，当时就是采用双光电器件，判断两个脉冲的发生次第关系，很容易实现转动方向的判别，估计楼主说到的双传感器件就是这种东西！

关于传感器件自身因为抖动形成的误差：我这里介绍一个电能表脉冲计数中的成功例子。

对电能表脉冲计数，在脉冲传递过程中，可能出现空间电磁波干扰，它将导致脉冲输出线上出现高频率的脉冲，形成误计。这时我们在系统设计中，必须做到两点：其一，严禁在传递过程中，设计脉冲整形电路，避免把干扰脉冲形成一个规范的输入脉冲；其二，根据电能表的最大允许电流，可以计算出两个正常脉冲之间的最小时间间隔（在输出最大电流时），如果脉冲时间间隔小于这个时间间隔值，必然是干扰脉冲，可以舍弃。

根据这个例子，在水表、气表中，也必然存在一个最快转速与最小脉冲间隔问题；这样就可以消除高频抖动的影响了！

由于笔者从未做过水表、气表的集抄系统，也许说外行话了！个人看法，仅供参考！

另：水表、气表的脉冲传输线比较长，难道没有空间电磁波干扰问题吗？很是怀疑！用双绞线？
采用干簧管或者霍尔器件，需要使用磁钢，他们会增加转动的阻尼，难道不会影响表具的计量精度吗？

其实使用干簧管与霍尔器件，不需电源是假的！因为开关信号的读取，是需要电源的；信号的传输更需要电源！那为什麽不用光电器件呢？至少它基本没有阻尼！

水表、气表的集抄系统，电源的一致性问题是最大的问题！在人民生活水平不高的今天，不能排除人为破坏的可能性！这个问题是如何考虑的？采用UPS不是办法，断电时间如何设计呢？

笔者个人认为：在电源一致性问题解决之前，这个系统设计是有缺陷的！

三表集抄最早发展的就是脉冲式采集方式，如今这种方式仍是使用最为广泛的技术。它确实有许多误差因素，但解决方法也在不断完善。我记得最早的采集终端是见脉冲就计，其准确度可想而知。当时人们对表具脉冲传感器的了解还不深。在表具脉冲化的过程中还有行业隔离的问题。除了电表，水、气表厂家主要关注的是机械部分，对电气接口的了解在当时是不成熟的。甚至现在，一些水、气脉冲式表具的说明书上还根本见不到关于传感器接口的电气规范。这也是我为什么在首帖把电表的脉冲形式叙述得比较详细的原因。

从误差源分析到两位大侠提供的解决方案，我们可以得出脉冲式表具是一种实用、价廉、可操作性强的表具。如果在采集终端上作充分准备，是可以避免绝大多数的误计的。它虽然不能保证计数与示值的100%等比关系，却可以在低成本条件下达到人们可以接受的精度范围。之所以说它不能保证计数与示值的100%等比关系，一是空间电磁干扰对计数的影响还研究不够，二是它本身是个开环系统。

关于隔离，有电气隔离和机械隔离两种。事实上磁钢和干簧管或霍尔元件就是电气隔离形式，只是它通过磁隔离而非光隔离。它们还做到了机械隔离。对煤气表来说，字轮与传感器两者都是与煤气介质隔离的，所以不存在防爆问题（劣质品除外）。湿式水表主要做到水密封，这一点水表厂家已经做得很好了。

在我最初从事集抄工作时，也考虑过反射式光电采样。这种技术也非常成熟，可以说已经深入到千家万户的日常生活中。在电表测试时也用它来计电表的转盘转数。影响它广泛使用的原因主要是成本和使用环境。这种传感器比干簧管成本要高出几个数量级，在各种表具上安装也会使表具厂家的生产工艺发生很大变化。水、气表的工作环境对电气设备来说比较恶劣，煤气表外围有灰尘和油烟，水表则有灰尘和水。它们对光的影响非常大，要做到长期无维护的状态，必须把它们置于全密闭环境，做到这一点，性价比上是不划算的。另外，它仍旧是个开环系统。
笔者习惯时时整理思路：首先记录下我们欠下的债务：电源一致性问题还没有理想的解决方案！

今天要讨论的问题是楼主提出的“一是空间电磁干扰对计数的影响还研究不够，二是它本身是个开环系统。”注意这里的空间电磁干扰问题不是指通信的干扰问题，而是脉冲传输过程的空间电磁干扰问题！

在电能表的集抄系统中，一般不采用脉冲整形电路！主要避免把干扰脉冲整形成标准脉冲形式，切断控制链，软件处理就无能为力了！在软件处理过程中，可以玩的花样很多！这里主要应用的资源是CPU占用时间，占用时间越长，抗干扰能力就越强！极端的情况就是“脉冲全过程监督”！如果加上掉电检测，应该可以比GE公司更进一步，把“每次停送电一个脉冲的误差”也消除掉！当然在硬件设计过程，也要尽可能提供更好的环境，例如传输线要短，避开高频信号线，增加高频电容......等等。

如果采用分线制脉冲采集传输就不好了！

在计数累加过程，显然应该采用余数保留法，避免截断误差与舍入误差！对存储环境要考虑存储器的寿命，这时一个很容易忽略的问题！

总体设计中不要给自己留余地，一定要求表具示值与计数绝对一致！在多功能电能表设计时，由于感应式电能表的计度器与LED（或液晶）显示并存，而且更可怕的是这种误差是永远性质的累计误差，一旦出现，将严重影响用户对产品的信任！不允许的！

电源处理是一个关键，往往电源剧烈波动，会导致数据混乱！故产品经历GB6548的脉冲群试验是必须的！多功能电能表很多就是“栽”在这个试验上！生产过程中要设计好试验手段，调节电源波动频率，会发现一些很有意思的现象！

解决完这些问题，就基本解决了数据通信前的精度问题了！

实现闭环比较困难！现在所谓的直读式仪表与电能表经历的所谓“触摸式”采样，就是闭环的例子！这样做成本将是一个大问题！实践证明，开环处理也是可以的。目前国内电能表采样大多采用开环处理，没有听说太多的精度问题！

关于误差认可问题：现在已经经历了多年运行考验，电子式电能表的脉冲计数得到全面认可，因为它的精度远远高于感应式电能表精度！原来的感应式电能表误差很大，尤其是轴承油问题，造成电力部门巨大的经济损失（负误差）。我不知道水表、气表能否实现电子式，如果可能就将推动水、气计量的巨大革命！估计现在的机械式表具误差也小不了！

今天就唠叨到这儿！不对请指正！

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