電子儀表用于測量燃氣、水、熱能和電能，是我們每天使用但是卻很少關(guān)注的公用儀表，如氣表和水表、熱表、電表。

電子儀表組成

電子儀表最關(guān)鍵的部件是傳感器、顯示器、電源系統(tǒng)，MCU則成為新型儀表的控制中心。例如，只需選用一塊專用的電能計量IC（MCP3905）和一個顯示/計數(shù)器即可方便廉價地實現(xiàn)電表。當采用8或16位MCU甚至16位數(shù)字信號控制器（Digital Signal Controller，DSC）時，還可以獲得更高級的解決方案。

對于氣表和水表，它們使用的是正向位移式流量計，它們需要測量有多少單位體積的流體流過儀表。每流過一個單位體積的流體，轉(zhuǎn)軸或磁體旋轉(zhuǎn)一周。旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)可被轉(zhuǎn)換為電脈沖序列，并由MCU進行計數(shù)。MCU的任何一個數(shù)字輸入引腳都可以實現(xiàn)脈沖計數(shù)，但是最好將脈沖輸入信號連接到中斷引腳或定時器/計數(shù)器引腳，這樣可以盡可能多地使用休眠模式來把功耗降至最低。

熱表采用的是水流量測量方法，檢測器件是溫度傳感。最常用于熱量計量的傳感器是電阻溫度檢測器（Resistance Temperature Detector，RTD）。溫度傳感器對通常使用RTD，因為它們易匹配，精度高，測量精度可達0.1度。這些器件相對便宜，但是必須針對所使用的量程范圍對它們進行線性化處理。線性化可以輕松地由運行在MCU上的軟件來完成。一旦收集了溫度和流量數(shù)據(jù)之后，經(jīng)過數(shù)學運算就可以計算出所使用的輻射熱量。

電表是采用電流傳感器和電壓傳感器測量電能的。確定功率因數(shù)則需要更復雜的測量手段，但基本上也使用這兩種傳感器。傳感器的數(shù)量必須與系統(tǒng)中電相位的數(shù)量一致。這些傳感器和支持電路已被集成到專用IC中，使用這些IC可以輕松實現(xiàn)電表設(shè)計并能精確測量非線性參數(shù)。

儀表最常用的顯示部件是LCD和LED，因為它們價格便宜且功耗很低。其中，LED是一種相對高效的光源，當直接極化時（用較低的電壓：1.2-1.6V），只需幾毫安電流就可以產(chǎn)生強光。跟LED相似，每個LCD段能代表數(shù)碼管中的一段、矩陣中的一個像素或自定義的一個完整圖標。

電子儀表的優(yōu)勢

與目前仍在使用的傳統(tǒng)機械式和/或機電式儀表相比，電子儀表具有更多的優(yōu)勢，從而可被廣泛應用于公共事業(yè)市場。這些優(yōu)點包括：

（1）可靠性和耐用性：不需要移動部件是電子解決方案的顯著優(yōu)點，因此，電子儀表能夠承受更高強度的機械應力，它可以被置于戶外，處于氣候條件和溫度隨季節(jié)變化的露天自然環(huán)境中。雖然電子元件對溫度變化很敏感，但是這些變化量可以被很容易地估算并予以補償。

（2）高精度：一般的電子儀表精度達到0.8%，而有些電子儀表提供的精度規(guī)格達到0.5%甚至0.2%，符合更嚴格的美國國家標準（American National Standard，ANSI）C12.20-2002規(guī)范�；贛CU或DSC的電表的精度可以由軟件參數(shù)指定，安裝時可以根據(jù)應用的需求方便地修改這些參數(shù)，同時保持硬件平臺不變。由于同一種產(chǎn)品可以部署在不同的區(qū)域并且可以方便地進行現(xiàn)場更新，所以公用事業(yè)公司和儀表制造商可以進行流水生產(chǎn)，并通過擴大規(guī)模而提高收益。

（3）非線性負載和低功率因數(shù)（電表）：無功負載（電機消耗的電能可達電能使用總量的40%）和非線性負載比例的不斷增加給供電方帶來了負擔。傳統(tǒng)儀表已不能充分地測量低功率因數(shù)系統(tǒng)的能耗，而電子儀表可以方便地指示有功/無功功率和功率因數(shù)的瞬時值，該數(shù)據(jù)可以用于提醒用戶并為考慮功率因數(shù)的收費系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（4）易于校準：電子解決方案可以方便地補償溫度變化，當然同時還需要考慮機械/物理變化。電子儀表可以使用幾種技術(shù)來提供非易失性存儲器（EPROM、EEPROM和閃存等）以存儲修正/校準參數(shù)。可以定期復查和更新（現(xiàn)場）這些參數(shù)，以確保儀表精度始終符合要求。

（5）防篡改保護：電子儀表可以使用多種簡便方法來檢測篡改和偷竊事件。尤其對于電表，可以檢測到很多“典型”狀況。例如：不對稱負載（通過接地閉合回路來逃避計量）、臨時斷開（或繞過）儀表、使用永磁體使電流互感器飽和或計數(shù)器停止計數(shù)、蓄意破壞行為。當檢測到這些行為時，在有些情況下，電子儀表會采取特定的“措施”或簡單地給出一個警告標志，若儀表與讀表網(wǎng)絡相連，會立即向公用事業(yè)公司發(fā)送警報。

（6）自動讀表：由于不需要在每次付費時進行人工抄表，自動讀表可以為公用事業(yè)公司節(jié)省大量成本。人工抄表是勞動密集型的工作，容易發(fā)生（人為）錯誤并且由于儀表位于用戶的住所內(nèi)會給用戶帶來不便。當前使用幾種技術(shù)來對電子儀表進行自動讀表或者對現(xiàn)有機械/機電式儀表進行翻新改造。通過下列機制可以自動讀取電子儀表并與其進行通信：
·紅外線——通過位于儀表表盤上的短距離紅外線LED；
·射頻（Radio Frequency，RF）——短距離和長距離；
·數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器——通過電話線；
·傳輸線載波（Power Line Carrier，PLC）——短距離到中距離；
·串行端口（RS-485）；
·寬帶。

自動讀表的優(yōu)勢通過與手持式設(shè)備（通過紅外線或RF，可以相隔數(shù)百英尺）通信就可體現(xiàn)出來。雖然這樣做并不能免除操作人員訪問每個地點，但是能保證讀數(shù)正確并大大加快了讀取速度。再例如，在一個多住戶的大樓內(nèi)，多個儀表可以被連接到一個RS-485網(wǎng)絡，通過一個節(jié)點進行讀取，同樣可以提高速度和精度。

（7）安全性

隨著測量自動化程度的提高，對通信技術(shù)的安全需求也相應增加了，因此公用事業(yè)公司采集數(shù)據(jù)的隱私性和完整性就顯得非常重要。例如，Microchip的解決方案包括高級的加密算法，比如用于進行數(shù)據(jù)加密的三重DES和AES（最高可達到256位密鑰），以及用于進行用戶身份驗證和訪問控制的低成本專有解決方案（KEELOQ安全IC）。

（8）先進的付費方式

通過使用電子儀表可以實現(xiàn)兩種全新的付費技術(shù)：分時付費和預付費。

其中，分時付費是指在每天的不同時段或每周的某些天對同一種公用資源（例如，電能）收取不同的費用。此技術(shù)使公用事業(yè)公司可以調(diào)節(jié)需求從而優(yōu)化全天對能源的使用。通過在高峰時段（或每周的某些天）收取更高的使用費，鼓勵用戶合理高效地使用資源。電子儀表可以集成廉價的實時時鐘（Real-Time Clock，RTC）和日歷（RTCC）電路來實時跟蹤公用資源的使用情況。

預付費技術(shù)旨在使公用事業(yè)公司降低收費的財務成本。該技術(shù)允許用戶提前購買有限數(shù)量的服務并接收賒購，通常通過智能卡或磁卡付費。在這種情況下，儀表都附帶了讀卡器，充當控制是否提供服務（燃氣、水、熱能或電能）的關(guān)卡。

無論測量的是燃氣、水、熱能還是電能，都將用到上述部分或全部的特性，這些特性使得電子儀表成為新興（迅速擴展的）市場和現(xiàn)有（已存在的）市場的首選解決方案。