电能计量插座校正装置的制作方法

本发明属于智能家居/智能硬件技术领域。

背景技术：

电能计量芯片常用在电能表里，对用电量进行计量。常用的电能计量芯片可以测量电压、电流、有功功率、无功功率、电量等参数。为达到国网电表标准（负载电流0.1Ib≤I≤Imax，功率因素1.0时，2级电能表误差极限±1.0%），电能表在出厂前需进行校正，校正的参数包括电压、电流、有功功率、无功功率等。电能表的校正一般需用到校表台，这是一种昂贵的设备，主要包括功率源、标准电能表、误差处理系统等组成部分，能调整输出电压、电流、相位等。

近年来随着智能家居/智能硬件的兴起，原来被用于电表的电能计量芯片也被应用在一般家用设备上，如智能插座/智能插线板。这类设备一般可以用手机APP远程控制，并跟智能家居系统中其它设备联动。为智能插座/智能插线板加入电能计量功能后，能够立即看到该插座上的电器的功率，并能分时统计其用电情况，为节电提供了参考数据。

电能计量芯片用在插座上时，对其的要求和功能关注点跟用在电表上有所不同。电表作为测试仪表，对精度要求较高（必须达到国网电表标准），并且同时需要有功/无功数据。而智能插座对精度的要求相对低一点，并且大部分时候没必要关注无功功率/无功电能。由于各方面因素的影响，电能计量插座出厂如果不进行校正，计量误差可超出10%。因此校正过程仍是必须的，但一般只需做有功校正。

本发明提供了一种简易的电能计量插座校正装置，成本低廉，可对电能计量插座进行电压、电流及有功功率的校正。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种简易的电能计量插座校正装置。

以RN8209电能计量芯片为例，要实现对有功功率的校正，需满足几个关键因素：

1.需要有标准的电压源，如220V标准交流恒压源；

2.需要有恒定的纯阻负载，以保证能产生恒定的电流；

3.需要有精确的测量设备来测量实际的电压和电流，与待测设备测出的值比较，算出校正参数，写入待测设备的电能计量芯片的寄存器，完成校正。

针对第1点，由于日常电网的电压波动较大，可使用稳压器或UPS，来提供恒定的电压输出。

针对第2点：

一般的插座额定电流为10A或16A。对10A插座，可选择2A为校正点，此时负载功率P = U*I = 220V*2A = 440w。如果选用一般的电阻负载，440w的功率，发热会非常严重，而发热会导致阻值的迅速变化，从而使得电流不稳定。当校正点的电流值选择更高时，该问题更严重。

经过一系列的测试，发现白炽灯是阻值最为恒定的负载，且稳定的速度很快。只要保证散热良好，阻值变化非常小。而且上电数秒内即可达到稳定的阻值。然而类似原理的碘钨灯就不行了。实测1Kw的碘钨灯，在通电过程中阻值会一直发生变化，几分钟都不能稳定。

针对第3点，测量设备如果使用万用表，由于一般的万用表并不能将测量数据传出，如此一来就较难进行自动化。而且需要同时读电流和电压读数，需要使用两只表，人工读数也很难保证读数的同时性。这里使用了一块待测板做成测量设备。先用其它设备如万用表、校表台对该测量板进行精确校正（选择和其它待测设备相同的校正点电流值），然后用该板去测量其它待测板。

整个校正系统的组成参见图1，系统包含UPS/稳压器，待测板，测量板，负载（白炽灯组）。

测量板的构成，及与待测板的通讯方式参见图2。

校正的过程参见图3。

附图说明

图1为本发明中涉及的电能计量插座校正装置在使用时，整个系统的构成及接法。市电经UPS流入待测板，然后流入测量板，最终流入白炽灯负载形成回路。

图2为本发明中涉及的电能计量插座校正装置中的测量板和待测板的系统构成及通讯方法。测量板和待测板具有类似的硬件，都是由MCU和电能计量芯片构成。待测板一般还有其它通讯芯片如ZigBee/Wi-Fi模组。测量板和待测板通过串口通讯，传输测量结果及反馈。

图3为本发明中涉及的电能计量插座校正装置的工作流程图：上电即启动白炽灯负载，等待一定时间电流稳定后，测量板启动测量，并将测出的电压、电流、有功功率等数据通过串口传给待测板。待测板收到该数据后立即启动测试，并将自己测得的结果结合测量板的测量结果，计算出校正参数，写入电能计量芯片的寄存器和MCU的存储单元，之后灭灯给出提示。整个校正过程可在数秒内完成。

具体实施方式

本发明中涉及的电能计量插座校正装置中的测量板，可以采用跟待测板相同的硬件，去掉无关部分（如无线通讯电路）。先用其它仪表如较表台、万用表等，在和待测板相同的校正点对其进行精确校正（如待测板选择2A电流处作为校正点，则测量板也应选择2A电流处作为校正点）。如此校正后，测量板的计量精度可以远高于待测板的理论精度，而接近所用测试仪表（较表台、万用表等）的精度。用测量板对待测板进行校正后，待测板仍可在全量程内达到国网电表的标准（误差1%）。

另外，由于测量板接于待测板之上，测量板本身所消耗的电流，会被待测板计算进去，进而影响精度。为解决这个问题，测量板应使用单独的电源头外部供电，而不是从整个计量校正回路中取电。

测量板、白炽灯负载、UPS/稳压器可以一起做成一个校正治具，将待测板装夹完毕便开始测试，效率非常高。