一种用于自动校准的电表计量芯片、电路及校准方法与流程

本发明属于电表技术领域，特别涉及电表的计量校准电路及校准方法。

背景技术：

目前市场上的计量电表或类似电能计量功能的产品因不同的元器件、PCB线路板的差异，使电信号经过电路到达芯片检测脚时串进了噪声，导致测量结果产生较大误差，且误差率超出国标要求，所以市面上的电表类产品出厂前都必须把芯片焊到PCB板上后再进行整机校准，以确保其误差率达到国标要求；这对于生产厂商来说相当耗时耗力，厂商要买相应的校准信号设备，请专人花大量时间去对整机进行校准，成本较高。

以上问题均是由于在芯片端加信号进行校准后，再焊到PCB板时产生了误差。如：为芯片提供5mV,200mV的校准信号，进行校准后，芯片再焊到PCB板上，由于电路及元器件产生了噪声使200VAC、5A、1000W的负载接到电路后，到达芯片端的信号产生了偏差，则其不再是5mV,200mV，误差因此产生，根据噪声的大小，偏差可达到5％以上。

如专利申请201310297731.2公开了一种电表校准方法及自动校准系统，所述方法包括：控制校表台加预设的电压电流，在稳定的电压电流下，进行待校电表的自检；自动读取标准电表的电压电流值与待校电表的电压电流值，并比对计算电压电流偏差值，当不在精度范围内时，根据电压电流偏差值向待校电表发送命令调整电表补偿系数；根据预设的测试点控制校表台加对应的预设的电流负载角度，获取标准电表当前功率，同时读取待校电表的功率进行比较，计算出功率偏差值，当不在精度范围内时，发送补偿系数调整待校电表。

然而，该方法是通过校表台实现对电表的检测和校准，实现了批处理执行方式，使整个校正过程完全自动化，但是校表设备结构复杂，控制步骤复杂，且校表的效率不高，有待于进一步改进。

技术实现要素：

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种用于自动校准的电表计量芯片、电路及校准方法，该电表计量芯片、电路及校准方法通过专门的芯片对电表进行校准，直接把校准好的芯片焊接到PCB板上即可使用，误差率达到国标要求，为生产厂商简化繁琐的校准步骤。

本发明的另一个目的是提供一种用于自动校准的电表计量芯片、电路及校准方法，该电表计量芯片、电路及校准方法实现设备简易、成本低，校准效率高、误差小。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种用于自动校准的电表计量芯片，其主要包括信号处理模块、电信号基准参数存储模块、监控模块；

所述信号处理模块中对电信号进行信号采样、信号运算、信号异常提示处理；

所述电信号基准参数存储模块用于存储校表设备传输过来的基准参数，允许多次更新基准参数；

所述监控模块对信号处理模块和电信号基准参数存储模块进行监控，监控电信号基准参数存储模块数据是否被篡改，监控信号处理模块PC指针是否出错、计量芯片sram是否出错或时钟是否出现问题。

所述监控模块用于保障电信号基准参数存储模块的准确，即当外界因素使电信号基准参数存储模块数据被篡改时，监控模块能及时检测到并由信号处理模块通过通讯协议告知上层应用，从而保证了数据的准确性及使用的安全性；同时，所述监控模块另一用途在于保障信号处理模块的准确执行，即当外界因素使信号处理模块PC指针出错、计量芯片sram出错或时钟出现问题时，能重新复位程序或数据并为上层应用给出提示，从而保证了使用的稳定性及更好的用户体验。

所述计量芯片内置有电信号基准参数存储模块，用以存储校准设备所传输的基准参数。

一种用于自动校准的校准电路，其特征在于该电路主要包括电信号、计量模块、校表设备；

所述电信号即为电表待测的电流信号与电压信号；

所述计量模块上设有sensor、滤波电路、计量芯片、数据通讯接口；

所述校表设备用于为计量模块提供基准参数；

所述电信号输入给计量模块，计量模块将校准的数字信号传输给校表设备，校表设备则将基准参数写入给计量模块的计量芯片。

进一步，所述计量模块，其sensor接收电信号输入，sensor连接有滤波电路，以去除干扰和噪声，所述滤波电路进行滤波处理后，将信号输入给计量芯片，计量芯片进行校准后，将数字信号通过数据通讯接口传输给校表设备。

一种用于自动校准的校准方法，该方法中电信号连接到计量模块中的sensor，经滤波电路将信号滤波后，信号传输到计量芯片；计量芯片将模拟信号进行采样处理后转换为数字信号的形式，按规定好的协议通过数据通讯口发送到校表设备上；校表设备将获取到的数字信号与预设好的电流、电压、功率等值进行运算，得到基准参数并将基准参数由数据通讯接口传输回计量芯片；从而完成计量模块校准。

进一步，所述方法的具体控制流程为：

101、在校准前先设置电信号，并根据电信号预设好校表设备，将计量模块放入夹具中，打开用电开关，开始校准；

102、电信号经过sensor及滤波电路传输到计量芯片，计量芯片将模拟信号进行采样、滤波及运算处理，得出了电流、电压、功率等数字信号；

103、计量芯片将数字信号经通讯接口传输到校表设备，校表设备将数字信号与预设值进行滤波、运算等，得到基准参数；

104、校表设备将基准参数写回计量芯片的电信号基准参数存储模块，完成校准。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中电信号可为任意电信号；对比现有技术本发明整个方案只需电信号、计量模块、校表设备，极大节省了资源。计量芯片允许多次获取校表设备上的基准参数，即内带电信号基准参数存储模块，可多次校准。

而且计量芯片内置强大的监控及异常提醒机制，能够及时发现及纠正错误和干扰信号，实现准确校准。

附图说明

图1是本发明所实施计量芯片的结构框图。

图2是本发明所实施校准电路的结构示意图。

图3是本发明所实施校准方法的控制流程图。

具体实施方案

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示出了本发明可用于自动校准的计量芯片内部结构框图，主要包括信号处理模块、电信号基准参数存储模块、监控模块，详述如下：

计量芯片信号处理模块中对计量芯片产生的电流、电压、功率等模拟信号进行信号采样、信号运算(如电流值＝电流信号频率*电流基准参数)、信号异常检测等处理。使上层应用只需按照计量芯片通讯协议对计量芯片进行通讯，即可获取相关电信号的数据，从而上层应用无需做大量采样、运算、侦测即可得出想要的有效电流值、有效电压值、有功功率值等。

电信号基准参数存储模块用于存储校表设备传输过来的基准参数，基准参数由信号处理模块控制其存储在电信号基准参数存储模块的具体地址；电信号基准参数存储模块可存储多组基准参数。

监控模块可用于检测电信号基准参数存储模块，当外界因素使电信号基准参数存储模块数据被篡改时，监控模块能及时检测到；计量芯片接收到的基准参数若有误，监控模块也能及时检测到，避免了当基准参数异常时，仍用来运算导致得出错误值，从而保证了数据的准确性及使用的安全性；监控模块另一用途在于保障信号处理模块的准确执行，当外界因素使信号处理模块PC指针出错、计量芯片sram出错或时钟频率出现频偏时，能重新复位程序或数据并告知上层应用，从而保证了使用的稳定性及更好的用户体验。这对于产品的准确性、安全性、及完美的用户体验均有很大的提升。

图2所示为本发明电表自动校准电路结构示意图，该电路主要包括电信号、计量模块、校表设备，详述如下：

如图2所示电表进行自动校准时，首先设置好电信号，并将电信号的电流、电压、功率等预设到校表设备中，在批量自动校准时，只需在首次使用时进行配置即可。

电信号连接到计量模块的sensor中，经滤波电路对电信号进行等比例分流、分压及滤波后，信号到达计量芯片。

计量芯片产生电流、电压、功率等的模拟信号，并对模拟信号进行采样、滤波及运算处理(如处理模拟信号的震荡频率)。从而得出了电流、电压、功率等数字信号。

计量芯片将数字信号，按规定好的协议经通讯接口，传输到校表装置上，校表装置内部的MCU将数字信号与预设值(如图1中电流、电压、功率等)进行运算，同时滤波后，得到基准参数。

校表装置得出基准参数后，按规定好的协议通过通讯接口，将基准参数写回到计量芯片的电信号基准参数存储模块，完成校准。

图3示出了具体实例的校准流程图，为了使整个校准流程更加清楚明白，下面结合校准流程例做进一步描述。

101、在校准前先设置电信号S1，并根据电信号预设好校表设备S2,将计量模块放入夹具中S3，打开用电开关S4，开始校准。

102、电信号经过sensor及滤波电路传输到计量芯片S5，计量芯片将模拟信号进行采样、滤波及运算处理(如处理模拟信号的震荡频率)。从而得出了电流、电压、功率等数字信号S6。

103、计量芯片将数字信号经通讯接口传输到校表设备S7，校表设备将数字信号与预设值进行滤波、运算等，得到基准参数S8。

104、校表设备将基准参数写回计量芯片的电信号基准参数存储模块S9，此时该计量模块完成校准S10。

105、断开用电开关，并从夹具中取出该计量模块，结束该计量模块校准S11。流程回到S3，重新开始下一个计量模块校准。

计量芯片之所以为用于自动校准的计量芯片，其最根本原因在于计量芯片内置了电信号基准参数存储模块，使得基准参数有了保存的区域。

本发明中电信号可为任意电信号；对比现有技术本发明整个方案只需电信号、计量模块、校表设备，极大节省了资源。计量芯片允许多次获取校表设备上的基准参数，即内带电信号基准参数存储模块，可多次校准。

且计量芯片内置强大的监控及异常提醒机制，能够及时发现及纠正错误和干扰信号，实现准确校准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。