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电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表、火表、千瓦小时表，其单位为度，即千瓦时。它是功率和时间的乘积，可以通过电能表测量终端用户的电力消耗，作为电力公司收费的依据。电力是人们日常生活中离不开的能源，电能表也是每家每户都需要安装的，大多数的用户对电能表的工作原理、构造、组成是不了解的。
根据电能表的工作设计原理，基本上可分为8个模块组成，电源模块、显示模块、存储模块、采样模块、计量模块、通信模块、控制模块、MUC处理模块。每个模块都是各司其职由MCU处理模块进行统一整合协调，粘合成一个整体。
电能表电源模块
电能表电源模块是电能表正常工作的能源中心，电源模块主要的功能是将AC 220V的高电压转化成DC12\DC5V\DC3.3V的直流低电压电源，给电能表其他模块的芯片、器件提供工作电源。常用的电源模块有3种类型：变压器、阻容降压、开关电源。
变压器类型：将交流220电源通过变压器转化成AC12V左右，在进行整流、降压、稳压达到所需的电压范围。功率小、稳定性高、容易受电磁干扰。
阻容降压电源是利用电容在特定频率的交流信号下产生的容抗来限制工作电流的电路。体积小、成本低、功率小、自身功耗大。
开关电源是通过电力电子开关器件（如晶体管、MOS管、可控晶闸管等），通过控制电路，使电子开关器件周期性地“接通”和“关断”，让电力电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现电压变换以及输出电压可调和自动稳压的功能。功耗低、体积小、稳压范围宽、存在高频干扰、价格较高。
在电能表研发设计时，根据产品功能要求、表壳体积大小、成本控制要求、国家地区的政策要求来确定采用何种电源类型。
1、电能表显示模块
电能表显示模块主要用于电力消耗的读取，显示的类型众多由数码管、计数器、普通LCD、点阵LCD、触摸LCD等。数码管、计数器这两种显示方式只能单一显示用电量，随着智能电网的发展，要求电能表对电力数据展示的种类越来越多，数码管、计数器已经不能满足电力智能化的进程。LCD是目前电能表中主流的显示方式，根据显示内容的复杂性在研发设计时会选用不同类型的LCD。
电能表存储模块
电能表存储模块主要用于存储电表参数、电量、历史数据等。常用的存储器件有EEP芯片、铁电、flash芯片，这三种存储芯片在电能表中有着不同的应用。flash属于闪存的形式，存储一些临时数据、负荷曲线数据、软件升级包等。
EEPROM是带电可擦可编程只读存储器，允许用户在设备上或者通过专用设备对存储在其中的信息进行擦除和重新编程，这使得EEPROM在需要频繁修改和更新数据的场景下非常有用。EEPROM可存储100万次，在电能表用于存储电量等电力数据。存储次数能够满足电能表在整个寿命周期的存储次数要求，且价格较低。
铁电芯片是利用铁电材料的一种特性来实现高速、低功耗、高可靠性的数据存储和逻辑运算，存储次数在10亿次；数据在断电之后不会清空，这使得铁电芯片具有存储密度高、速度快、能耗低等多种优势。铁电芯片在电能表中多用于存储电量等电力数据，价格较高，只有在需要有高频词存储要求的产品中进行使用。
电能表采样模块
电能表采样模块负责将大电流信号、大电压信号转化成小电流信号、小电压信号方便电能表的采集获取。电流采样器件常用的有分流器、电流互感器、罗氏线圈等，电压采样通常采用高精度电阻分压采样的方式。
2、电能表计量模块
电能表计量模块主要作用是完成电流和电压的模拟量采集，并将其模数转换成数字量；可分为单相计量模块和三相计量模块。
3、电能表通信模块
电能表通信模块是数据传输、数据交互的基础，是智能电网数据化、智能化、精细化科学管理的基础，是物联网发展实现人机交互的基础。在以前通信方式缺乏主要是红外、RS485通信，随着通信技术、物联网技术的发展，电能表通信方式的选择变得广泛，PLC、RF、RS485、LoRa、Zigbee、GPRS、NB-IoT等，根据应用场景的不同结合各通信方式的优劣势选择适合市场需求的通信方式。
4、电能表控制模块
电能表控制模块可以对用电负载进行有效的控制管理，常用的方式是在电能表内部安装磁保持继电器；通过电力数据、控制方案、实时命令对用电负载进行通断电的管理控制。在电能表中常用的功能体现为过电流、过载断开继电器实现负荷控制进行线路保护；时段控按时间段进行通断电的控制；在预付费功能时，信用不足断开继电器；通过实时发送命令实现遥控功能。
5、电能表MCU处理模块
电能表MCU处理模块是电能表的大脑，对各类数据进行计算、对各类指令进行转化执行、对各个模块进行协调完成功能的实现。
电能表是一个复杂的电子计量产品，融合多个领域的电子技术，电源技术、电力测量技术、通信技术、显示技术、存储技术等。需要将每个功能模块、每项电子技术融会贯通，形成一个完整的整体，才能诞生出一个稳定、可靠、精准的电能表。
