CN104297716B - 一种智能电表rtc校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了智能电表领域的一种RTC校准方法,其通过给电表输入一个标准的时钟信号的方式,由电表主控制器通过测量、计算得到特定温度点RTC偏差,然后根据偏差计算RTC晶体温度影响的近似2次曲线系数顶点温度T0和顶点偏差S0,得到校准值。在智能电表的生产过程中实现了电表的RTC的温度校准,可以保证每个智能电表的RTC精度在工作温度范围内高于行业标准的要求。

Description

_种智能电表RTG校准方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及智能电表领域的一种智能电表RTC校准方法。
背景技术
[0002] 在国内使用的智能电表都具有实时时钟,根据行业标准,要求其在工作温度范围 内精度满足小于1S/DAY(11.5PPM),在23°C时满足小于0.5S/DAY(PPM)实际应用中还要考虑 到晶体的老化及校准误差等因素影响,RTC时钟误差在厂家校准应该至少做到8PPM以下。
[0003] 目前智能电表的RTC校准一般有两种方式:1、采用外置带温度补偿的RTC,如EPSON 的RX8025T,其校准是由芯片厂家出厂前根据多温度点测试校准好的,电表厂家无需校准; 这种方式由于成本因素本应逐渐退出智能电表领域,但由于行业普遍应用的单温度点校准 方法不能保证每个电表的RTC精度都是合格的,所以仍占有较大市场份额。
[0004] 另一种是主控制器内置RTC,如复旦微的FM3308,其RTC的校准是只进行常温下单 点校准,二次曲线系数是根据32.768KHZ晶体的批量数据预制的,每批电表都使用相同之处 的系数。
[0005] 32K晶体的温度曲线如下图1,接近二次曲线y = i3(X-TQ)2+S〇这种单温度点校准相 当于β和T0使用固定值,只校准S0。根据晶体厂家提供的参数,β-般为0.035 ± 0.0012PPM, Τ0 为 23 ±2 Γ。
[0006] 根据二次曲线y = f3(x-TQ)2+S(),假如β为0.035,和预制值一致,TO预置23与实际值 偏差2°C时,并且考虑到温度误差0.5°C,在温度_25°CY的偏差分别为8.6PPM,在工作温度-40和85 °C时达到-11PPM.这几个偏差值还不包括晶体实际曲线与二次曲线的偏差β及校准 偏差以及晶体本身的老化影响。
[0007] 从上面数据可以看出采用单点校准方法一定会导致部分RTC在高低温下超差。
[0008] 另一个影响RTC运行中精度的重要因素是晶体自身的年老化率,按照晶体厂家提 供的数据,第一年晶体的最大老化率有± 3ΡΡΜ,以后每年约± 1ΡΡΜ,按照电表能够使用10年 的要求,由于晶体老化的影响,智能电表5年后就有可能不满足23°C时RTC误差小于0.5S/ DAY的要求。而此年老化率的影响是正负都有可能,无法在生产校准中解决。
[0009] 为此,本发明提出一种新的校准方法,通过此方法在电表上使用,可以实现RTC在 全温度范围内都具有很好的精度,并且在10年的使用寿命内可以一直符合相关标准的要 求。
发明内容
[0010] 本发明是提出了一种新的智能电表RTC的校准方法,解决了困扰智能电表行业多 年的一个难题,即采用S0C方案的智能电表的RTC单温度点校准法中存在的无法保证每个表 的RTC精度都合格的问题,并且这种方法可以融入智能电表的正常生产工艺中,能够满足大 批量生产的要求(三温度点校准无法量产);本发明还提出了智能电表RTC的温度补偿方法, 对RTC的三次项影响也进行补偿,保证RTC的全温度范围内的高精度。不仅如此,本发明还提 出了一种消除智能电表RTC部分的年老化影响的方法。
[0011] -、通过实验数据,归纳出RTC的精度受频率影响曲线
[0012] 一组典型的实验数据见下表1
Figure CN104297716BD00081
[0014] 通过测试多组RTC未校准前的精度受温度影响数据,根据数据拟合出温度与精度 曲线(图1),可以得到1个近似的二次曲线y=P(x-T〇) 2+S(),0为二次项系数,T0为顶点温度, S0为常数(顶点温度时y的偏差)。
[0015] 按上表数据拟合出的曲线中,β为-0.0343,T0为23.3,S0为12.52;选择不同的温度 点数据拟合曲线的β和T0值并不一致,且变化范围也有所不同。
[0016] 采用3温度点数据拟合二次曲线的方法得到的数据见下表2。
Figure CN104297716BD00091
[0018] 从数据中明显可见:采用不同的温度点数据拟合出来的二次曲线的系数明显不 同;前4组温度点拟合出来的β值与多点拟合时的β值相差较小,但T0的变化范围相对较大。
[0019] 实测-40到85度误差数据得到与拟合的二次曲线的差值曲线,可见温度对频率影 响曲线还应该包含三次或更高次项,因此得到根据差值曲线拟合的三次曲线 :y = ax3+bx2+ cx+d;或四次拟合曲线 y = hx4+ax3+bx2+cx+d
[0020] 根据表1中的差值数据可以得到:
[0021] y = -0 · 000042χ3+0 · 00280χ2+0 · 071X-2 · 554
[0022] 采用不同的温度点数据拟合出来的二次曲线的系数明显不同的原因就是此三次 曲线或更尚次曲线影响引起的。
[0023]可见,若要实现全温度范围内的高精度RTC,必须要对二次曲线和三次或更高次曲 线都进行校准。根据曲线公式,可以看出,若要准确校准RTC至少需要五个温度点,这在电表 批量生产时是不现实的。可是,在三温度点拟合二次曲线前,如果先把三次曲线的影响补偿 了,再进行拟合,得到的二次曲线系数很接近,见表2中进行三次修正后拟合的数据。
[0024] 二、选择适合的校准点,确定温度对频率影响曲线中的二次项系数β,实现2点校 准。
[0025] 通过实验总结,同一型号的晶体,从批量测试数据得到二次曲线中邱勺变化范围较 小。见下表3
Figure CN104297716BD00092
[0027] 为此我们可以根据选定型号的晶体,选择适合测试及校准温度点,固定β值,只进 行2温度点测试及校准Τ0或S0
[0028] 选取的校准温度点需要满足2个特征:此温度点便于操作,且最好是正常电表生产 工艺中使用的温度点,此温度点下,β的变化范围较小,选取的温度点能够兼顾常温和高低 温。
[0029] 根据拟合的三次曲线(四次曲线或更高次曲线方法类似)
[0030] y = -〇. 000042x3+0.00280x2+0.071χ-2.554
[0031] 根据对其求导后的公式,可以得到变化率最小的温度点
[0032 ] 0 = -0.〇〇〇126x2+0.0056X+0.071
[0033] X = 22.2±32.5
[0034] Χ1 = 54·7 Χ2 = _10·3
[0035] 选定温度点后,在选定温度点重新按拟合,拟合时数据去除偏差影响值,批量测试 同一型号晶体,各晶体的β和Τ0都在下表范围内。
Figure CN104297716BD00101
[0038] 从数据中可见,同一型号的晶体β值一致性较好,而顶点温度T0变化较大。为此我 们可以根据选的的晶体型号,校准时使用固定m直。
[0039] 电表在批量生产中,没有低温下的生产工序,而有高温老化走字的生产工序,所以 选择校准温度点T1和T2分别为常温点23度和高温点56度附近。
[0040] 三、确定RTC按二次曲线拟合后与实测数据的差值,得到差值的三次或者四次拟合 曲线。
[0041 ]典型数据见表1中实测值与理论值的差值PPM部分。
[0042]拟和曲线为三次拟合曲线:
[0043] y = ax3+bx2+cx+d
[0044] 采用五个温度点数据对a,b,c,d进行标定。
[0045] 拟和曲线也可为四次拟合曲线:
[0046] y = hx4+ax3+bx2+cx+d
[0047] 采用六个温度点数据对h,a,b,c,d进行标定。
[0048] x为温度值,y为X温度下二次曲线拟合后数据与实测数据的差值。
[0049] 标定后,得到各温度点的曲线偏差值E,生成差值表格,同一型号晶体使用相同数 据。
[0050] 批量生产中不进行上述(一)、(二)、(三)步骤。
[0051 ]四、提供一种RTC校准方法,其特征在于包括如下步骤:
[0052] (1)校准温度点的选择,综合考虑电表的一般生产工艺过程及温度点与β的关系, 选择特定校准温度点Τ1和Τ2;
[0053] (2)确定所选型号晶体的β值,选择五温度点测试RTC误差,得到4块电表的β值,将β 的平均值作为此型号晶体的固定系数,每块电表都采用此固定系数;
[0054] (3)确定所选型号晶体按二次曲线补偿后的频率温度特性实测值与二次曲线的偏 差E',采用较二次曲线更高次项的曲线拟合该偏差E',由该拟和曲线得到各温度点的曲线 偏差值E,该值为晶体按二次曲线校准后残存的偏差值,制作偏差值E与温度X或偏差值E与 晶体计时误差Y的对应表格;
[0055] (4)RTC的β值与各温度点的偏差值E通过通讯接口预置到电表中,每块电表在正常 生产中,都进行两温度点校准;
[0056] (5)每块电表在生产中,收到启动测量温度点RTC误差命令后,首先关闭RTC的温度 补偿功能,启动温度测量;
[0057] (6)根据温度测量值判断电表温度已经进入预定温度Τ1的允许范围内后,然后进 行步骤(7);
[0058 ] (7)通过主控制器的计时单元测量外部输入的标准时钟,由计时单元测量计时时 间T j得到晶体计时误差测量值Tb,记为Tbl、Tb2、Tb3;
[0059] (8)在每次计时的同时主控制器需要测量多个温度值,去掉最大值、最小值后取温 度平均值W,不同时刻Tb 1、Tb2、Tb3分别对应平均值Wl、W2、W3,取中间一组对应值作为后面 计算用值,Tb记为Y1,W记为XI,并存储到存储器中;
[0060] (9)测量高温温度点T2的晶体计时误差及温度,与常温不同的是,判断电表温度已 经进入预定温度的允许范围内后,再连续判断3-5分钟,保证电表温度进入比较稳定状态; [0061 ] (10)执行步骤(7)和(8),得到高温点的一组值Y2 '和X2,Y2 '中包含高次项影响偏 差E,查表获得温度X2或晶体计时误差Y2 '对应的偏差值E2,去掉这个偏差值得到Y2;
[0062] (11)由主控制器解方程计算得到TO、S0,其β为已知固定值
[0063] Yl=e(Xl-T0)2+S0
[0064] Y2 = 0(X2-TO)2+SO
[0065] (12)根据得到的TO、SO及β,进行RTC校准,并启动温度补偿;
[0066] (13)根据对应表格确定不同温度X或晶体计时误差Y的偏差值E,计算得到该温度X 或晶体计时误差Y对应的S0补偿后的值SO',S0' =S0+E;
[0067] (14)具体分两类:若RTC为自动补偿将T0、S0,i3数据写到补偿控制寄存器,RTC不支 持更高次项补偿,需要计算出高次项影响偏差值E,根据此值调整S0;若为非自动模式的,则 计算得到偏差值E作为补偿值写到补偿控制寄存器;
[0068] (15)由主控制器测量补偿结果,保证补偿后的RTC误差在1PPM以下;
[0069] 未达到预定补偿结果的在电表的LCD屏上显示异常代码,作为维修指示,补偿成功 的显示校准正常代码。
[0070] 还可以采用调整T0的方式代替调整S0,使智能电表的补偿更便于实现。具体方式 为步骤(13)替换为:根据对应表格确定不同温度X或晶体计时误差Y的偏差值E,计算Υ+Ε = β (X^TOZ+SO,采用Χ-Χ'的值作为补偿值补偿Τ0,得到该温度X或晶体计时误差Υ对应的TO补 偿后的值το',το' =το+(χ-χ'),建立T0补偿值与温度T或T0补偿值与晶体计时误差Y的表 格;步骤(11)替换为:采用根据温度X或晶体计时误差Y查表获得T0补偿值,采用T0 '替换T0 实现RTC校准。
[0071] 智能电表运行中的RTC补偿:校准过的智能电表在正常运行中,定时测量温度,根 据温度和各自的T0、S0、i3值、E值,计算补偿值或者通过调整SO补偿3次曲线影响偏差,实现 全温度范围内的精确补偿。
[0072]晶体老化补偿方法:
[0073]智能电表在正常运行过程中,至少每个月会进行系统一次校时,实际中有可能每 天都会校时,本方法利用此特点,统计出每个时间间隔内的日RTC误差,根据N个间隔前后的 RTC误差差值,可以近似计算出晶体年老化率,再通过修改S0的值,将晶体长时间运行产生 的频率偏差进行补偿。
[0074]具体实现步骤为:(1)与系统时钟同步。智能电表在开始运行阶段,如果收到校时 命令,则更新电表时钟,稳定运行一段时间后,记录下校时时间作为时间间隔的起点,此时 时钟误差是〇。(2)在时间间隔周期内,收到系统校时命令后,智能电表并不更新RTC内部时 间,而是计算出时间偏差值△ SEC,并将RTC内部时间加上△ SEC得到电表应用时间,此电表 应用时间作为智能电表时间。运行时间满足时间间隔周期后,记录下校时时间作为时间间 隔的结束点,并更新更新RT C内部时间与系统时钟同步。在时间间隔起点与结束点之间。(3) 统计每个时间间隔的时间误差差值(单位为秒)。并记录下每个时间间隔实际时间(分钟 数)。各个时间间隔由于每次系统校时时间不同而有不同。计算得到每个时间间隔的RTC相 对误差(PPM/秒),计算方法为每个时间间隔的时间误差差值(单位为秒)/(时间间隔实际时 间*60)。(4)统计每个时间间隔内的平均温度。平均温度的计算方法不同于常见的用每天最 高温度与最低温度简单计算方法,而是采用温度对时间积分的方式。(5)每个时间间隔的 RTC相对误差(PPM/秒)与时间间隔内的平均温度对应存储起来。(6)逐个比较若干个时间间 隔之后,平均温度接近的RTC相对误差差值△ S0。将△ S0与设定门限比较,若两个时间间隔 间的A S0超过设定门限,根据RTC相对误差,计算出晶体频率变化数据。(7)修改S0将晶体老 化值补偿过来。(8)重新开始上面各步骤。
附图说明
[0075]图1为频率温度特性实测值
[0076]图2为实测值与理论值的差值所得的三次曲线图
[0077]图3补偿后的RTC误差曲线
[0078]图4为本发明的电路示意图
具体实施方式
[0079] 1、主控制器工作主频如果是由32.768K晶体PLL倍频上去的,则A(自校准部分)中 未校准的RTC的时钟误差不需测量,可以直接计算得到。
[0080] 2、在不是自校准方法中,2温度点校准法依然适用。
[00811 3、本发明在使用上海贝岭的BL6531及设计的智能电表中均实现,实际测试RTC的 精度在全温度范围内都能满足行业标准要求。如果需要在温度为-40和+85度时RTC的精度 更高的话,可以对晶体的三次曲线值也进行补偿。32.768KHZ晶体使用日本精工和KDS的都 可以,精工晶体的β取-0.034,KDS的β取-0.035。同一型号不同批次的产品经试验都可以满 足要求。
[0082] 结合附图4,中央处理器、RTC单元、计时单元、通讯单元、显示单元、时钟电路构成 主控制器,其中RTC单元中含有温度测量电路,精度0.3°C ;计时单元为32位计时器,分辨率 小于luS;通讯单元为标准的UART模块;
[0083] 时钟电路包含一个PLL倍频电路,对32K晶体倍频到14.7456M频率,为主控制器相 关部分提供主时钟;
[0084] 主控制器、输入接口、通讯部分、显示部分、32K晶体及其它部分是构成智能电表。 通讯部分为RS485通讯接口电路,与通讯单元相联,与主控制器一起实现智能电表的通讯功 能,本发明中主要作为校准命令及校准参数的下载使用;输入接口是将外部输入的标准时 钟连接到主控制器的计时单元,一般是一个光藕隔离电路;晶体是32.768K的晶体,本实施 例中为日本精工的VT-200F,为主控制器的PLL倍频单元及RTC单元提供时钟源。
[0085] RTC校准的实施步骤为:
[0086]步骤一:根据所选型号的晶体,在不做温度补偿的条件下,通过5温度点,使用 CurveExpert曲线拟合软件拟合出温度对频率影响的二次曲线,得二次曲线的β值和TO值; [0087]步骤二:根据拟合曲线与实测数据的差值,拟合出一个三次曲线,根据三次曲线计 算出各温度点的数据,做出一个三次曲线补偿表;并根据这个曲线函数,推导出高温区的顶 点温度,将此温度点附近做为高温校准点。实际选择为55-58摄氏度之间值。
[0088]下面的步骤是每块电表都要进行的。
[0089]步骤三:将三次曲线补偿表及二次曲线的β值通过电表的RS485通讯接口下载到电 表内。
[0090] 步骤四:将控制器主频设置到晶体PLL倍数的450倍,在此主频下,测量常温点的 RTC误差。在智能电表计量部分校准时进行。环境温度控制在22-23度,给智能电表输入的 1Hz的标准时钟,由主控制器通过计时单元测量10个脉冲的时间Tb,并测量每10个脉冲期间 的平均温度。主控制器判断温度到达预定范围内后记录下连续的三组RTC误差数据Ybl、 Yb2、Yb3;
[0091] RTC相对误差计算过程为:计时单元的分辨率为12个主时钟,从计时单元测量到标 准的10秒时间Tb,在450倍频时理论上计算的10秒时间为450*32768/12,即12288000,由Tb 和12288000可以计算出相对误差。
[0092]对应温度为11、12、13;选择中间值那组数据与其对应的温度测量值存储起来,得 到XI,Y1,将Y1减去此温度下查三次曲线补偿表得到的补偿值E,得到最后的ΥΓ。
[0093] 步骤五:测量高温点的RTC误差。在智能电表高温老化走字时进行。电表老化温度 设定到56度。测量方法和常温时相同,得到一组高温下温度值及RTC误差X2、Y2,将Y2减去此 温度下查三次曲线补偿表得到的补偿值,得到最后的Υ2'。
[0094] 步骤六:由主控制器解方程:
[0095] Υ1,=0(X1-TO)2+SO
[0096] Y2, =0(X2-T〇)2+S〇
[0097] 计算得到TO、S0, β为已知固定值
[0098] 步骤七:根据得到的T0、S0及β和Ε,进行RTC校准,并启动温度补偿。具体分两类: [0099]若RTC为自动补偿将TO、S0,β数据写到补偿控制寄存器,RTC不支持三次补偿,则需 要计算出三次影响值,根据此值调整对应温度点的so;
[0100]若为非自动模式的,则计算得到补偿值,将数据写到补偿控制寄存器
[0101] 步骤八:由主控制器测量补偿结果,保证补偿后的RTC误差在2PPM以下,具体如下: 开启温度补偿,然后分别测量外部输入标准的10个脉冲间隔时间和10个内部RTC秒中断时 间得到两个测量数据,计算相对误差就得到补偿后的RTC误差。
[0102] 步骤九:未达到预定补偿结果的在电表的LCD屏上显示异常代码,作为维修指示, 补偿成功的显示校准正常代码。
[0103] 步骤十:由管理主站读取每块电表的补偿系数及校准后的RTC精度,并保存到数据 库中。对故障表提示,由维修人员进行单独处理。
[0104] RTC的补偿步骤为:首先根据校准数据,将T0、S0,i3写入对应寄存器,启动温度补 偿。然后,定时读取温度传感器数据,根据温度值,查3次曲线表得到偏差值,根据此值调整 S0寄存器数据(同样,调整T0也是可以达到同样效果);采用此校准及方法,批量校准电表的 RTC后,测试-40到85摄氏度范围内的RTC精度,温度在-25到70度之间,误差都在3PPM以下,-40到85度之间,都在5PPM以下。
[0105]本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仪是用来说明本发明, 而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (11)

1. 一种RTC校准方法,其特征在于包括如下步骤: (I) 校准温度点的选择,综合考虑电表的一般生产工艺过程及温度点与β的关系,选择 特定校准温度点Τ1和Τ2; ⑵确定所选型号晶体的β值,选择五温度点测试RTC误差,得到4块电表的β值,将邱勺平 均值作为此型号晶体的固定系数,每块电表都采用此固定系数; (3) 确定所选型号晶体按二次曲线补偿后的频率温度特性实测值与二次曲线的偏差 Ε',采用较二次曲线更高次项的曲线拟合该偏差Ε',由该拟合曲线得到各温度点的曲线偏 差值Ε,偏差值Ε为晶体按二次曲线校准后残存的偏差值,制作偏差值Ε与温度X或偏差值Ε与 晶体计时误差Υ的对应表格; (4) RTC的β值与各温度点的偏差值Ε通过通讯接口预置到电表中,每块电表在正常生产 中,都进行两温度点校准; (5) 每块电表在生产中,收到启动测量温度点RTC误差命令后,首先关闭RTC的温度补偿 功能,启动温度测量; (6) 根据温度测量值判断电表温度已经进入预定温度Τ1的允许范围内后,然后进行步 骤(7); (7) 通过主控制器的计时单元测量外部输入的标准时钟,由计时单元测量计时时间T j 得到晶体计时误差测量值Tb,记为Tbl、Tb2、Tb3; (8) 在每次计时的同时主控制器需要测量多个温度值,去掉最大值、最小值后取温度平 均值W,不同时刻Tbl、Tb2、Tb3分别对应平均值11、12、13,取中间一组对应值作为后面计算 用值,Tb记为Y1,W记为XI,并存储到存储器中; (9) 测量高温温度点T2的晶体计时误差及温度,与常温不同的是,判断电表温度已经进 入预定温度的允许范围内后,再连续判断3-5分钟,保证电表温度进入稳定状态; (10) 执行步骤(7)和(8),得到高温点的一组值Y2 '和X2,Y2 '中包含高次项影响偏差E, 查表获得温度X2或晶体计时误差Y2 '对应的偏差值E2,去掉这个偏差值得到Y2; (II) 由主控制器解方程计算得到T0、S0,其β为已知固定值 Yl=0(xi-T〇)2+S〇 Y2 = 0(X2-TO)2+SO (12) 根据得到的TO、SO及β,进行RTC校准,并启动温度补偿; (13) 根据对应表格确定不同温度X或晶体计时误差Y的偏差值E,计算得到该温度X或晶 体计时误差Y对应的S0补偿后的值SO',S0' =S0+E; (14) 具体分两类:若RTC为自动补偿将TO、SO,β数据写到补偿控制寄存器,RTC不支持更 高次项补偿,需要计算出高次项影响偏差值E,根据此值调整S0;若为非自动模式的,则计算 得到偏差值E作为补偿值写到补偿控制寄存器; (15) 由主控制器测量补偿结果,保证补偿后的RTC误差在1PPM以下; (16) 未达到预定补偿结果的在电表的LCD屏上显示异常代码,作为维修指示,补偿成功 的显示校准正常代码。
2. 如权利要求1所述的RTC校准方法,其特征在于校准温度点T1和T2分别为常温点23度 和高温点56度附近。
3. 如权利要求1所述的RTC校准方法,其特征在于电表在正常运行过程中还进行品体老 化校准,包括以下步骤:(17)RTC与系统时钟同步,智能电表在开始运行阶段,稳定运行一段 时间后,如果收到校时命令,则更新电表时钟,记录下校时时间作为时间间隔的起点,此时 时钟误差是〇; (18)在时间间隔周期内,收到系统校时命令后,电表并不更新RTC内部时间, 而是计算出时间偏差值△ SEC,并将RTC内部时间加上△ SEC得到电表应用时间,此电表应用 时间作为智能电表时间,运行时间满足时间间隔周期后,记录下系统校时时间作为时间间 隔的结束点,并更新RTC内部时间与系统时钟同步,此结束点系统时间与RTC内部时间差值 即为时间误差差值;(19)统计每个时间间隔的时间误差差值,并记录下每个时间间隔实际 时间;(20)统计每个时间间隔内的平均温度;(21)每个时间间隔的RTC相对误差与时间间隔 内的平均温度对应存储起来;(22)逐个比较若干个时间间隔之后,平均温度接近的RTC相对 误差差值A S0,将△ S0与设定门限比较,若两个时间间隔间的△ S0超过设定门限,根据RTC 相对误差,计算出晶体频率变化数据;(21)修改S0将晶体老化值补偿过来;(22)重新进入开 始步骤(17)。
4. 如权利要求1所述的RTC校准方法,其特征在于拟合曲线为三次拟合曲线: y = ax3+bx2+cx+d 采用五个温度点数据对a,b,c,d进行标定。
5. 如权利要求1所述的RTC校准方法,其特征在于拟合曲线为四次拟合曲线: y = hx4+ax3+bx2+cx+d 采用六个温度点数据对h,a,b,c,d进行标定。
6. 如权利要求1所述的RTC校准方法,其特征在于由管理主站读取每块电表的补偿系数 及校准后的RTC精度,并保存到数据库中,对故障表提示,由维修人员进行单独处理。
7. 如权利要求1所述的RTC校准方法,其特征在于晶体计时误差Y的单位为ppm。
8. 如权利要求1所述的RTC校准方法,其特征在于批量生产中不进行(1 )、( 2 )、( 3)步骤。
9. 一种RTC校准方法,其特征在于包括如下步骤: (1)校准温度点的选择,综合考虑电表的一般生产工艺过程及温度点与β的关系,选择 特定校准温度点T1 = 23°C和T2 = 56°C ; ⑵确定所选型号晶体的β值,选择五温度点测试RTC误差,得到4块电表的β值,将邱勺平 均值作为此型号晶体的固定系数,每块电表都采用此固定系数; (3) 确定所选型号晶体按二次曲线补偿后的频率温度特性实测值与二次曲线的偏差 Ε',采用较二次曲线更高次项的曲线拟合该偏差Ε',由该拟合曲线得到各温度点的曲线偏 差值Ε,偏差值Ε为晶体按二次曲线校准后残存的偏差值,制作偏差值Ε与温度X或偏差值Ε与 晶体计时误差Υ的对应表格; (4) RTC的β值与各温度点的偏差值Ε通过通讯接口预置到电表中,每块电表在正常生产 中,都进行两温度点校准; (5) 每块电表在生产中,收到启动测量温度点RTC误差命令后,首先关闭RTC的温度补偿 功能,启动温度测量; (6) 根据温度测量值判断电表温度已经进入预定温度Τ1的允许范围内后,然后进行步 骤(7); (7) 通过主控制器的计时单元测量外部输入的标准时钟,由计时单元测量计时时间T j 得到晶体计时误差测量值Tb,记为Tbl、Tb2、Tb3; (8) 在每次计时的同时主控制器需要测量多个温度值,去掉最大值、最小值后取温度平 均值W,不同时刻Tbl、Tb2、Tb3分别对应平均值11、12、13,取中间一组对应值作为后面计算 用值,Tb记为Y1,W记为XI,并存储到存储器中; (9) 测量高温温度点T2的误差及温度,与常温不同的是,判断电表温度已经进入预定温 度的允许范围内后,再连续判断3-5分钟,保证电表温度进入稳定状态; (10) 执行步骤(7)和(8),得到高温点的一组值Y2和X2; (11) 由主控制器解方程计算得到T0、S0,其β为已知固定值 Yl=0(xi-T〇)2+S〇 Y2 = 0(X2-TO)2+SO (12) 根据得到的TO、SO及β,进行RTC校准,并启动温度补偿; (13) 根据对应表格确定不同温度X或晶体计时误差Y的偏差值E,计算得到该温度X或晶 体计时误差Y对应的S0补偿后的值SO',S0' =S0+E; (14) 具体分两类:若RTC为自动补偿将TO、SO,β数据写到补偿控制寄存器,RTC不支持更 高次项补偿,需要计算出高次项影响偏差值E,根据此值调整S0;若为非自动模式的,则计算 得到偏差值E作为补偿值写到补偿控制寄存器; (15) 由主控制器测量补偿结果,保证补偿后的RTC误差在1PPM以下; (16) 未达到预定补偿结果的在电表的LCD屏上显示异常代码,作为维修指示,补偿成功 的显示校准正常代码。
10. -种RTC校准方法,其特征在于包括如下步骤: (1)校准温度点的选择,综合考虑电表的一般生产工艺过程及温度点与β的关系,选择 特定校准温度点Τ1和Τ2; ⑵确定所选型号晶体的β值,选择五温度点测试RTC误差,得到4块电表的β值,将邱勺平 均值作为此型号晶体的固定系数,每块电表都采用此固定系数; (3) 确定所选型号晶体按二次曲线补偿后的频率温度特性实测值与二次曲线的偏差 Ε',采用较二次曲线更高次项的曲线拟合该偏差Ε',由该拟合曲线得到各温度点的曲线偏 差值Ε,偏差值Ε为晶体按二次曲线校准后残存的偏差值,制作偏差值Ε与温度X或偏差值Ε与 晶体计时误差Υ的对应表格; (4) RTC的β值与各温度点的偏差值Ε通过通讯接口预置到电表中,每块电表在正常生产 中,都进行两温度点校准; (5) 每块电表在生产中,收到启动测量温度点RTC误差命令后,首先关闭RTC的温度补偿 功能,启动温度测量; (6) 根据温度测量值判断电表温度已经进入预定温度Τ1的允许范围内后,然后进行步 骤(7); (7) 通过主控制器的计时单元测量外部输入的标准时钟,由计时单元测量计时时间T j 得到晶体计时误差测量值Tb,记为Tbl、Tb2、Tb3; (8) 在每次计时的同时主控制器需要测量多个温度值,去掉最大值、最小值后取温度平 均值W,不同时刻Tbl、Tb2、Tb3分别对应平均值11、12、13,取中间一组对应值作为后面计算 用值,Tb记为Y1,W记为XI,并存储到存储器中; (9) 测量高温温度点T2的误差及温度,与常温不同的是,判断电表温度已经进入预定温 度的允许范围内后,再连续判断3-5分钟,保证电表温度进入稳定状态; (10) 执行步骤(7)和(8),得到高温点的一组值Y2 '和X2,Y2 '中包含高次项影响偏差E, 查表获得温度X2或晶体计时误差Y2 '对应的偏差值E2,去掉这个偏差值得到Y2; (11) 由主控制器解方程计算得到T0、S0,其β为已知固定值 Yl=0(xi-T〇)2+S〇 Y2 = 0(X2-TO)2+SO (12) 根据得到的TO、SO及β,进行RTC校准,并启动温度补偿; (13) 根据对应表格确定不同温度X或晶体计时误差Y的偏差值E,计算Υ+ΕιίΚΧ'-ΤΟ)2- SO,采用Χ-Χ'的值作为补偿值补偿TO,得到该温度X或晶体计时误差Υ对应的TO补偿后的值 το',το' =το+(χ-χ'),建立T0补偿值与温度T或T0补偿值与晶体计时误差Y的表格; (14) 采用根据温度X或晶体计时误差Y查表获得T0补偿值,采用T0'替换T0实现RTC校 准; (15) 由主控制器测量补偿结果,保证补偿后的RTC误差在1PPM以下; (16) 未达到预定补偿结果的在电表的LCD屏上显示异常代码,作为维修指示,补偿成功 的显示校准正常代码。
11. 一种RTC校准方法,其特征在于包括如下步骤: (I) 校准温度点的选择,综合考虑电表的一般生产工艺过程及温度点与β的关系,选择 特定校准温度点T1 = 23°C和T2 = 56°C ; ⑵确定所选型号晶体的β值,选择五温度点测试RTC误差,得到4块电表的β值,将邱勺平 均值作为此型号晶体的固定系数,每块电表都采用此固定系数; (3) 确定所选型号晶体按二次曲线补偿后的频率温度特性实测值与二次曲线的偏差 Ε',采用较二次曲线更高次项的曲线拟合该偏差Ε',由该拟合曲线得到各温度点的曲线偏 差值Ε,偏差值Ε为晶体按二次曲线校准后残存的偏差值,制作偏差值Ε与温度X或偏差值Ε与 晶体计时误差Υ的对应表格; (4) RTC的β值与各温度点的偏差值Ε通过通讯接口预置到电表中,每块电表在正常生产 中,都进行两温度点校准; (5) 每块电表在生产中,收到启动测量温度点RTC误差命令后,首先关闭RTC的温度补偿 功能,启动温度测量; (6) 根据温度测量值判断电表温度已经进入预定温度Τ1的允许范围内后,然后进行步 骤(7); (7) 通过主控制器的计时单元测量外部输入的标准时钟,由计时单元测量计时时间T j 得到晶体计时误差测量值Tb,记为Tbl、Tb2、Tb3; (8) 在每次计时的同时主控制器需要测量多个温度值,去掉最大值、最小值后取温度平 均值W,不同时刻Tbl、Tb2、Tb3分别对应平均值11、12、13,取中间一组对应值作为后面计算 用值,Tb记为Y1,W记为XI,并存储到存储器中; (9) 测量高温温度点T2的误差及温度,与常温不同的是,判断电表温度已经进入预定温 度的允许范围内后,再连续判断3-5分钟,保证电表温度进入稳定状态; (10) 执行步骤(7)和(8),得到高温点的一组值Y2和X2; (II) 由主控制器解方程计算得到T0、S0,其β为已知固定值 Yi=e(xi-T〇)2+so Y2 = e(X2-T0)2+S0 (12) 根据得到的TO、SO及β,进行RTC校准,并启动温度补偿; (13) 根据对应表格确定不同温度X或晶体计时误差Y的偏差值E,计算Υ+ΕιίΚΧ'-ΤΟ)2- so,采用χ-χ'的值作为补偿值补偿TO,得到该温度X或晶体计时误差Υ对应的TO补偿后的值 το',το' =το+(χ-χ'),建立TO补偿值与温度T或TO补偿值与晶体计时误差Y的表格; (14) 采用根据温度X或晶体计时误差Y查表获得TO补偿值,采用TO'替换TO实现RTC校 准; (15) 由主控制器测量补偿结果,保证补偿后的RTC误差在1PPM以下; (16) 未达到预定补偿结果的在电表的LCD屏上显示异常代码,作为维修指示,补偿成功 的显示校准正常代码。
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