CN209961898U - 计量装置和电表 - Google Patents

Abstract

本公开提出一种计量装置和电表，涉及电子电路领域。本公开通过内置的恒压源和恒流源可实现自校准的计量装置和电表，可以提高校准效率，节省标准源、校准工装、校准台等外部校准设备。此外，恒压源和恒流源相对于普适性的标准源来说，所提供的电信号的范围可以更小，相应的精度会更高。此外，恒压源和恒流源相对于标准源来说，价格更低。

Description

计量装置和电表

技术领域

本公开涉及电子电路领域，特别涉及一种计量装置和电表。

背景技术

随着能源互联网建设的规划，智能电表发展迅速。智能电表的测量精度是非常重要的一个指标。

为了保证智能电表的测量精度，需要对智能电表进行校准。目前智能电表通常在出厂前进行校准。厂家使用标准源提供标准的电信号输入给智能电表，以此作为标准对智能电表进行校准。

发明内容

发明人发现，一个标准源通常被用来对很多的智能电表进行校准，智能电表的校准效率容易受到影响。此外，标准源所能提供的电信号的范围通常比较大，相应的精度会受到影响。此外，标准源比较贵。

鉴于此，本公开提出一种通过内置的恒压源和恒流源可实现自校准的计量装置和电表，可以提高校准效率，节省标准源、校准工装、校准台等外部校准设备。此外，恒压源和恒流源相对于普适性的标准源来说，所提供的电信号的范围可以更小，相应的精度会更高。此外，恒压源和恒流源相对于标准源来说，价格更低。

本公开的一些实施例提出一种计量装置，包括：

恒压源，

恒流源，

电量采集单元，以及

控制处理单元，

其中，控制处理单元连接恒压源的控制端，控制处理单元连接恒流源的控制端，电量采集单元的输入端在校准模式下连接恒压源的输出端和恒流源的输出端，电量采集单元的输出端连接控制处理单元，控制处理单元被配置为在校准模式下计算校准参数。

在一些实施例中，电量采集单元的输入端在计量模式下连接待测量的设备。

在一些实施例中，计量装置还包括：模式设置单元，如拨码开关，被配置为设置计量装置当前的工作模式为校准模式或计量模式。

在一些实施例中，计量装置还包括：存储单元，与控制处理单元连接，被配置为存储校准参数。

在一些实施例中，计量装置还包括：电源，与控制处理单元连接。

在一些实施例中，计量装置还包括：通信单元，与控制处理单元连接。

在一些实施例中，电量采集单元包括电压采样电路，连接恒压源的输出端，从而使得控制处理单元计算电压校准参数。

在一些实施例中，电量采集单元包括电流采样电路，连接恒流源的输出端，从而使得控制处理单元计算电流校准参数。

本公开的一些实施例提出一种电表，包括：前述任一个实施例的计量装置。

附图说明

下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。根据下面参照附图的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一些实施例的可自校准的计量装置10的示意图。

图2为本公开一些实施例的电量采集单元13的示意图。

图3示出了电压采样电路131的一个示例的示意图。

图4示出了电流采样电路132的一个示例的示意图。

图5为本公开的一些实施例的电表50的示意图。

图6为本公开一些实施例的计量装置的校准方法60的示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本公开一些实施例的可自校准的计量装置10的示意图。

如图1所示，该实施例的计量装置10包括：恒压源11，恒流源12，电量采集单元13，以及控制处理单元14，可选的，还可以包括模式设置单元(如拨码开关)15，存储单元16，电源17，通信单元18中的一个或多个。

控制处理单元14连接恒压源11的控制端，控制处理单元14连接恒流源12的控制端，电量采集单元13的输入端在校准模式下连接恒压源11的输出端和恒流源12的输出端，电量采集单元13的输入端在计量模式下连接待测量的设备，电量采集单元13的输出端连接控制处理单元14。控制处理单元14还与拨码开关15，存储单元16，电源17，通信单元18分别连接。

恒压源11能够提供稳定电压。恒流源12能够提供稳定电流。恒压源11和恒流源12提供的电信号的范围满足某个计量装置或电表的需要即可，因此，通常来说，恒压源和恒流源相对于普适性的标准源来说，所提供的电信号的范围可以更小，相应的精度会更高。

电量采集单元13基于输入的电压或电流等电信号，可以输出电信号。电量采集单元13的结构通常是已知的。根据电量采集单元13的结构和输出电信号可以计算出其理论上的输入电信号，而理论上的输入电信号与实际的输入电信号(即，恒压源11向电量采集单元13输入的稳定电压或恒流源12向电量采集单元13输入的稳定电流)往往存在一定的偏差。所谓“校准”就是纠正该偏差。

控制处理单元14在校准模式下计算校准参数。例如，根据电量采集单元13输出的电量信息并结合恒压源11输出的稳定电压或恒流源12输出的稳定电流计算校准参数。在计量模式下，控制处理单元14根据存储单元16存储的校准参数和电量采集单元13输出的电量信息对电量采集单元13输入的电量信息进行校准。控制处理单元14例如可以采用MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，DSP(digital signal processor，数字信号处理单元)，FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等形式实现。

模式设置单元15例如可以采用拨码开关的方式实现，模式设置单元15被配置为设置计量装置10当前的工作模式为校准模式或计量模式。如前所述，电量采集单元13的输入端在不同的工作模式连接不同的对象。

存储单元16被配置为存储校准参数。存储单元16例如可以是NANDFLASH(一种闪存)、NORFLASH(另一种闪存)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable read onlymemory，带电可擦可编程读写存储器)、SD(Secure Digital，安全数字)卡、MCU片内FLASH(闪存)等。

电源17可以为控制处理单元14供电。通信单元18具有通信功能，通过通信单元18计量装置10与外界设备之间可以进行信息交互。

图2为本公开一些实施例的电量采集单元13的示意图。

如图2所示，该实施例的电量采集单元13包括电压采样电路131、电流采样电路132。电压采样电路131连接恒压源11的输出端。电流采样电路132连接恒流源12的输出端。

在一些实施例中，控制处理单元14被配置为根据电压采样电路131的结构和输出电压计算输入电压的理论值，根据输入电压的理论值和恒压源11输出的稳定电压计算电压增益系数和电压偏移系数等电压校准参数。

其中，计算电压增益系数和电压偏移系数使用的电压校准公式为：

U1’＝ku×U1–bu，

其中，ku表示电压增益系数，bu表示电压偏移系数，U1表示电压采样电路的输入电压的理论值，U1’表示恒压源11输出的稳定电压，也即电压采样电路的输入电压的实际值。

由电压校准公式可知，根据至少两组(U1，U1’)即可计算出ku和bu。

需要说明的是，上述的电压校准公式是电压校准的原理性公式，实际校准时可以根据需要做一些变形。

图3示出了电压采样电路131的一个示例的示意图。显然，电压采样电路131还可以采用其他的实现方式，这里不再赘述。

如图3所示，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6串联，电阻R6还与一电容C并联，U表示电压采样电路的输入电压，Uo表示电压采样电路的输出电压。U的理论值U1＝Uo/R6×(R1+R2+R3+R4+R5+R6)。电压采样电路的输入电压的实际值U1’可以根据恒压源11输出的稳定电压确定。

在一些实施例中，控制处理单元14被配置为根据电流采样电路132的结构和输出电流计算输入电流的理论值，根据输入电流的理论值和恒流源12输出的稳定电流计算电流增益系数和电流偏移系数等电流校准参数。

其中，计算电流增益系数和电流偏移系数使用的电流校准公式为：

I1’＝ki×I1–bi，

其中，ki表示电流增益系数，bi表示电流偏移系数，I1表示电流采样电路的输入电流的理论值，I1’表示恒流源12输出的稳定电流，也即电流采样电路的输入电流的实际值。

需要说明的是，上述的电流校准公式是电流校准的原理性公式，实际校准时可以根据需要做一些变形。

图4示出了电流采样电路132的一个示例的示意图。显然，电流采样电路132还可以采用其他的实现方式，这里不再赘述。

如图4所示，电流采样电路132包括电流互感器L，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电容C1、C2。ΔU表示正电压U+与负电压U-之间的电压差值，I表示电流采样电路的输入电流。电流互感器L的电流比参数设为k，是一个已知的电流互感器参数，与电流互感器的结构有关。I的理论值I1＝ΔU/(R2+R3)×k。I的实际值I1’可以根据恒流源12输出的稳定电流确定。

如图5所示，本公开的一些实施例提出一种电表50，如智能电表，可以包括：前述任一个实施例的计量装置10。

图6为本公开一些实施例的计量装置的校准方法的示意图。该校准方法例如可以由控制处理单元14执行。

如图6所示，该实施例的校准方法60包括：

在步骤S61，控制内置于计量装置的恒压源11或恒流源12向计量装置中的电量采集单元13分别输出稳定电压或稳定电流。

在一些实施例中，恒压源11向电量采集单元13中的电压采样电路131输出稳定电压，恒流源12向电量采集单元13中的电流采样电路132输出稳定电流。

在步骤S62，获取电量采集单元13输出的电量信息。

在步骤S63，根据电量采集单元13输出的电量信息并结合恒压源11输出的稳定电压或恒流源12输出的稳定电流计算校准参数。

例如，根据电压采样电路131的结构和输出电压计算输入电压的理论值，根据输入电压的理论值和恒压源11输出的稳定电压计算电压增益系数和电压偏移系数等电压校准参数。

又例如，根据电流采样电路的结构和输出电流计算输入电流的理论值，根据输入电流的理论值和恒流源12输出的稳定电流计算电流增益系数和电流偏移系数等电流校准参数。

本公开的一些实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一个实施例中的校准方法。

本公开通过内置的恒压源和恒流源可实现计量装置和电表的自校准，提高校准效率，节省标准源、校准工装、校准台等外部校准设备。此外，恒压源和恒流源相对于普适性的标准源来说，所提供的电信号的范围可以更小，相应的精度会更高。此外，恒压源和恒流源相对于标准源来说，价格更低。

本领域内的技术人员应当明白，本公开的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解为可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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

Claims (9)

1.一种可自校准的计量装置，其特征在于，所述计量装置内置于电表中，所述计量装置包括：

恒压源，

恒流源，

电量采集单元，

模式设置单元，被配置为设置计量装置当前的工作模式为校准模式或计量模式，以及

控制处理单元，

其中，控制处理单元连接恒压源的控制端，控制处理单元连接恒流源的控制端，电量采集单元的输入端在校准模式下连接恒压源的输出端和恒流源的输出端，电量采集单元的输出端连接控制处理单元，控制处理单元被配置为在校准模式下计算电量采集单元的电压校准参数或电流校准参数。

2.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，

电量采集单元的输入端在计量模式下连接待测量的设备。

3.如权利要求1或2所述的计量装置，其特征在于，还包括：

存储单元，与控制处理单元连接，被配置为存储校准参数。

4.如权利要求1或2所述的计量装置，其特征在于，还包括：

电源，与控制处理单元连接。

5.如权利要求1或2所述的计量装置，其特征在于，还包括：

通信单元，与控制处理单元连接。

6.如权利要求1或2所述的计量装置，其特征在于，

电量采集单元包括电压采样电路，连接恒压源的输出端。

7.如权利要求1或2所述的计量装置，其特征在于，

电量采集单元包括电流采样电路，连接恒流源的输出端。

8.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，

模式设置单元包括拨码开关。

9.一种电表，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述的计量装置。

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