CN108562860B - 电能表双路辅助电源功耗自动测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电能表辅助电源技术领域，具体涉及电能表双路辅助电源功耗自动测试系统及测试方法，其包括主控单元、测量单元、开关控制电路、第一采样电阻和第二采样电阻。该自动测试系统不仅能够实现生产自动化，提高生产效率及产品的质量；而且该系统可将测量结果自动上传至服务器保存，供以后追溯，解决了传统的采用人工记录的方式带来的疲劳效应，导致数据记录错误、数据丢失的问题，使产品的质量更加可靠。本发明还提供了一种电能表双路辅助电源功耗自动测试方法，该测试方法可以实现自动化双路辅助电源的功耗测试，智能化程度高，在功耗测试过程中不需要人工进行电池的安装、拆卸，降低了生产成本，同时保证产品的质量可靠。

Description

电能表双路辅助电源功耗自动测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及电能表辅助电源技术领域，具体涉及电能表双路辅助电源功耗自动测试系统及测试方法。

背景技术

目前常用的“电池可更换单相智能电能表”一般拥有两路辅助电源：超级电容与可更换锂电池，此两路辅助电源都是为了在电能表的主电源(交流220V)断电后保持电能表内部时钟可靠运行及其他一些功能的正常运行。因为辅助电源的容量有限，故要求辅助电源的工作功耗必须保持在一定的范围内，虽然其工作功耗由设计决定，但外部的一些制造工艺因素(如虚焊虚连等问题)都可能会导致功耗过高，因此在生产时必须对每只电能表的辅助电源的工作功耗作测试验证。

“电池可更换单相智能电能表”中的超级电容和电池的作用如下：

超级电容：在电能表断电且电池欠压情况下，超级电容只为时钟供电，且维持时钟正确计时可达2天。

电池：在电能表断电后不仅可维持时钟正常运行，还可维护一些停电状态的功能运行，如显示抄表、开盖检测等。

通常对超级电容或电池的功耗测试方案都是采用人工配合万用表工具测试，因两路电源不会同时工作，超级电容只有在电池欠压情况下才会工作，所以检测时存在一个电源切换的过程。

目前已有的技术方案：在电能表半成品状态时，于电能表的PCB主板上，在超级电容和电池的工作回路中设计预留测试点，分步骤进行手动测试：

第1步：电能表上电，目的先给超级电容充电；

第2步：断电，电池不安装，万用表测试超级电容工作电流，得出超级电池的工作功耗；

第3步：安装电池，万用表测试电池的工作电流，得出电池的工作功耗；

第4步：再拆卸电池(因为电池最终要在成品电表完成后才能正式装入)。

上述方案存在一定缺点：

1)以人工方式测试提高了人工成本与检验时间。

2)检验数据不会自动保存，采用人工方式记录，存在疲劳效应，导致结果数据容易出现错误。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供新的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统及测试方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供电能表双路辅助电源功耗自动测试系统及测试方法。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

一种电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，所述辅助电源包括超级电容和外接电池，该测试系统包括：

辅助电池，所述辅助电池与所述外接电池容量一致，所述外接电池的两侧设有与所述辅助电池形成并联关系的连接点；

设于超级电容所在的供电回路中的第一采样电阻，所述第一采样电阻与所述超级电容相连；

设于辅助电池所在的供电回路中的第二采样电阻，所述第二采样电阻与所述辅助电池相连；

具有两个测量输入端的测量单元，用于获取超级电容作用于第一采样电阻两端的电压，并根据获取的所述第一采样电阻两端的的电压、第一采样电阻阻值计算超级电容的功耗；以及用于获取辅助电池作用于第二采样电阻两端的电压，并根据获取的所述第一采样电阻两端的的电压、第二采样电阻阻值计算辅助电池的功耗；

与所述辅助电池串联的第一开关；

用于控制所述第一开关断开或闭合的开关控制电路；以及

用于控制所述测量单元和所述开关控制电路运行的主控单元。

优选地，所述测量输入端包括作用于第一采样电阻的第一测量输入端和作用于第二采样电阻的第二测量输入端。

优选地，所述第一采样电阻还与整流二极管组件串联，电流从所述整流二极管组件的正极流向负极，所述超级电容的一端接地，所述超级电容、第一采样电阻和整流二极管组件依次连接形成了第一采样电路；所述第一采样电阻两侧设有与第一测量输入端连接的第一测试点。

优选地，所述整流二极管组件包括第一整流二极管和与第一整流二极管相连的第二整流二极管。

优选地，所述第二采样电阻两端还分别与所述外接电池和第三整流二极管串联，电流从所述第三整流二极管的正极流向负极，所述外接电池的一端接地，所述辅助电池、第二采样电阻和第三整流二极管依次连接形成了第二采样电路；所述第二采样电阻的两侧设有与第二测量输入端连接的第二测试点。

优选地，所述主控单元内设有用于判断超级电容的功耗是否在第一预设阈值范围内的第一判断模块和用于判断辅助电池的功耗是否在第二预设阈值范围内的第二判断模块。

优选地，该测试系统还包括与所述主控单元连接的通信单元、与所述通信单元通信连接的用于储存数据的服务器，所述测量单元测量的数据通过主控单元传输给通信单元，再通过通信单元上传至服务器保存。

优选地，该测试系统还包括与所述主控单元电连接的启动开关，以使所述主控制单元发送控制信号给开关控制电路控制第一开关处于断开状态。

优选地，第一测试点与第一测量输入端通过第一工装夹具连接，第二测试点与第二测量输入端通过第二工装夹具连接。

一种电能表双路辅助电源功耗自动测试方法，该测试方法包括：

主控单元控制第一开关断开；

主控单元从测量单元获取第一测试点的电压，根据获取的所述第一测试点的电压、第一采样电阻的阻值计算超级电容的功耗；

第一判断模块判断超级电容的功耗是否在第一预设阈值范围内；

主控单元控制第一开关闭合；

主控单元从测量单元获取第二测试点的电压，根据获取的所述第一测试点的电压、第二采样电阻阻值计算辅助电池的功耗；

第二判断模块判断辅助电池的功耗是否在第二预设阈值范围内。

优选地，该测试方法还包括：主控单元将数据发给通信单元，通信单元将数据上传至服务器保存。

本发明的自动测试系统包括：主控单元、测量单元、开关控制电路、第一采样电阻和第二采样电阻。本发明提供的自动测试系统的一个方面能够实现生产自动化，提高生产效率及产品的质量；测量辅助电源功耗过程中，该测试系统通过控制单元控制开关控制电路实现对超级电容和辅助电池功耗测量的自动转换，并且通过辅助电池间接测量外接电池功耗，不需要单独安装或拆卸电池，实现电池可以在整个产品生产完成后再独立安装，相对于人工检验的方式，该自动测试系统大大提高了生产效率，节约成本。本发明还提供了一种电能表双路辅助电源功耗自动测试方法，该测试方法的一个方面可以实现自动化双路辅助电源的功耗测试，智能化程度高，降低了生产成本，同时保证产品的质量可靠。

附图说明

图1是本发明的系统的原理图。

图2是本发明的系统中的第一采样电路的示意图。

图3是本发明的系统中的外接电池电路的示意图。

图4是本发明的系统中的第二采样电路及辅助电池功耗测试状态的电路图。

图5是本发明的系统中的第一判断模块和第二判断模块的工作流程图。

图6是本发明的系统的自动测试方法的第一种实施例的流程图。

图7是本发明的系统的自动测试方法的第二种实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。

在下文中，将参考附图来更好地理解本发明的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本发明的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本发明。出于本文描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”和其衍生词将与如图1定向的发明有关。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的发明构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

图1示出了一种电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，辅助电源包括超级电容400和外接电池500，该测试系统包括：辅助电池301、主控单元10、测量单元20、开关控制电路30、第一采样电阻401和第二采样电阻501。

其中，该开关控制电路30用于接收主控单元10的控制信号并控制第一开关302断开或闭合；主控单元10用于控制测量单元20和开关控制电路30运行。进一步地，第一采样电阻401与超级电容400相连；第二采样电阻501与辅助电池301相连；测量单元20用于获取超级电容400作用于第一采样电阻401两端的电压，并根据获取的电压、第一采样电阻401阻值计算超级电容400的功耗；以及用于获取辅助电池301作用于第二采样电阻501阻值两端的电压，并根据获取的电压、第二采样电阻501阻值计算辅助电池301的功耗。上述测量单元20具有两个测量输入端，进一步地，测量输入端包括作用于第一采样电阻401的第一测量输入端201和作用于第二采样电阻501的第二测量输入端202。

进一步地，请参见图2，第一采样电阻401还与整流二极管组件4串联，电流从所述整流二极管组件4的正极流向负极，超级电容400的一端接地，超级电容400、第一采样电阻401和整流二极管组件4依次连接形成了第一采样电路40；第一采样电阻401两侧设有与第一测量输入端201连接的第一测试点4-2。

进一步地，整流二极管4包括第一整流二极管402和与第一整流二极管402相连的第二整流二极管403。

具体地，超级电容400的容量为1.5F，额定电压为5.5V，第一采样电阻401采用封装尺寸型号为1206，阻值为10Ω。第一整流二极管402型号为D300，第二整流二极管403型号为DAN217。

进一步地，请参见图3，第二采样电阻501的两端还分别与一外接电池500和第三整流二极管502串联，电流从第三整流二极管502的正极流向负极，外接电池500的一端接地，外接电池500、第二采样电阻501和第三整流二极管502依次连接形成了外接电池电路50；第二采样电阻501的两侧设有与第二测量输入端202连接的第二测试点5-2，外接电池500的两侧设有与辅助电池301形成并联关系的连接点3-5-2。

进一步地，辅助电池301是独立于电能表外部存在的，外接电池500是可更换的，外接电池500与辅助电池301的容量一致，辅助电池301与外接电池500通过连接点3-5-2形成并联关系，实际上，在测试外接电池500功耗的过程中，不需要单独安装或拆卸外接电池500，只需在电能表生产完成后才需装入外接电池500供使用。请参见图4，辅助电池301、第一开关302、第二采样电阻501和第三整流二极管502依次连接形成了第二采样电路。当第一开关302闭合时，辅助电池301与第二采样电阻501连通，开始进行辅助电池301的功耗测试，测试得到的辅助电池301的功耗，即是采用外接电池500进行供电时，外接电池500的功耗。

具体地，辅助电池301的容量与外接电池500的容量均为1.2A˙h，额定电压为3.6V，第二采样电阻501采用封装尺寸型号为0603，阻值为10Ω。

更进一步地，第一测试点4-2与第一测量输入端201通过第一工装夹具(图中未示出)连接，第二测试点5-2与第二测量输入端202通过第二工装夹具(图中未示出)连接，第一工装夹具和第二工装夹具上设有用于连接的顶针(图中未示出)，上述顶针包括与第一测试点4-2相配合的第一顶针，与第二测试点5-2相配合的第二顶针。此外，连接点3-5-2通过第三工装夹具连接，第三工装夹具上设有与连接点3-5-2配合的第三顶针。

采用该连接方式可保证连接处接触可靠并准确，提高产品的质量。

本实施例中，超级电容400和外接电池500用于对电能表内的控制模块(图中未示出)进行供电；当测试超级电容400功耗时，主控单元10控制开关控制电路30，使得第一开关302处于断开状态，选择超级电容400进行供电，测量单元20获取超级电容400作用于第一采样电阻401两端的电压，并根据获取的电压、第一采样电阻401阻值计算超级电容400的功耗；当测试外接电池500功耗时，主控单元10控制开关控制电路30，使得第一开关302处于闭合状态，辅助电池301与第二采样电阻501连通，选择辅助电池301进行供电，即辅助电池301替代外接电池500，测量单元20获取辅助电池301作用于第二采样电阻501两端的电压，并根据获取的电压、第二采样电阻501阻值计算辅助电池301的功耗。通过辅助电池301的功耗测试间接得出外接电池500的功耗，该设置方式不需要在进行外接电池500功耗测试时，单独安装或拆卸外接电池500，实现电能表可以在整个产品生产完成后再独立安装外接电池500，相对于传统的先安装外接电池500进行功耗测试后再拆卸外接电池500的人工检验的方式，该自动测试系统能够实现生产自动化，简化了测试操作，大大提高了生产效率，节约成本同时避免了人工操作失误，提高了产品的质量。

在上述实施例的基础上，本实施例中，主控单元10内设有用于判断超级电容400的功耗是否在第一预设阈值范围内的第一判断模块(图中未示出)和用于判断辅助电池301的功耗是否在第二预设阈值范围内的第二判断模块(图中未示出)。

进一步地，主控单元10内还设有用于计算功耗的计算模块(图中未示出)。该计算模块根据测量单元20获取的第一采样电阻401的电压、第一采样电阻401阻值计算超级电容400的功耗以及根据测量单元20获取的第二采样电阻501的电压、第二采样电阻501阻值计算辅助电池301的功耗。

更进一步地，请参见图1，该测试系统还包括与主控单元10连接的通信单元60、与通信单元60通信连接的用于储存数据的服务器70，测量单元20测试的数据通过主控单元10传输给通信单元60，再通过通信单元60上传至服务器70保存。

具体地，请参见图5，第一判断模块和第二判断模块的工作过程如下进行：测量单元20测量第一测试点4-2的电压并传输给主控单元10，由计算模块计算出超级电容400的功耗，第一判断模块判断超级电容400的功耗是否在第一预设阈值范围之内；若否，主控单元10将传输超级电容400的功耗给通信单元60，再通过通信单元60上传至服务器70保存；若是，测量单元20继续测量第二测试点5-2的电压并传输给主控单元10，由计算模块计算出辅助电池301的功耗，第二判断模块判断辅助电池301的功耗是否在第二预设阈值范围之内；若否，主控单元10将传输辅助电池301的功耗给通信单元60，再通过通信单元60上传至服务器70保存；若是，主控单元10将超级电容400的功耗和辅助电池301的功耗同时传输给通信单元60，通信单元60再将测量结果上传至服务器70保存。

该测试系统可将测量结果自动上传至服务器70保存，供以后追溯，解决了传统的采用人工记录的方式带来的疲劳效应，导致数据记录错误、数据丢失的问题，使产品的质量更加可靠。

在上述实施例的基础上，本实施例中，请参见图1，该测试系统还包括与主控单元10电连接的启动开关80，以使控制单元10发送控制信号给开关控制电路30控制第一开关302处于断开状态。

具体地，按下启动开关80时，主控单元10通过开关控制电路30控制第一开关302断开，使电能表处于超级电容400供电状态，进行超级电容400的功耗测试；当主控单元10通过开关控制电路30控制第一开关302闭合，第二采样电阻501与测量单元20、辅助电池301均相连通，使电能表处于辅助电池301供电状态，进行辅助电池301的功耗测试。

本发明还提供了一种电能表双路辅助电源功耗自动测试方法，请参见图6，该测试方法包括：

步骤S1：主控单元10控制第一开关302断开；

步骤S2：主控单元10从测量单元20获取第一测试点4-2的电压，计算超级电容400的功耗；

步骤S3：第一判断模块判断超级电容400的功耗是否在第一预设阈值范围内；

步骤S4：主控单元10控制第一开关302闭合；

步骤S5：主控单元10从测量单元20获取第二测试点5-2的电压，计算辅助电池301的功耗；

步骤S6：第二判断模块判断辅助电池301的功耗是否在第二预设阈值范围内。

在上述实施例的基础上，本实施例中，该测试方法还包括：主控单元10将数据发给通信单元60，通信单元60将数据上传至服务器70保存。

具体地，请参见图7，该测试方法的工作过程如下进行：

按下启动开关80时，主控单元10通过开关控制电路30控制第一开关302断开，使电能表处于超级电容400供电状态，进行超级电容400的功耗测试；测量单元20对第一采样电阻401的电压进行采样测试，并将结果传输给主控单元10，由计算模块计算出超级电容400的功耗，第一判断模块判断超级电容400的功耗是否在第一预设阈值范围之内；若否，主控单元10将传输超级电容400的功耗给通信单元60，再通过通信单元60上传至服务器70保存；若是，主控单元10通过开关控制电路30控制第一开关302闭合，第二采样电阻501与测量单元20、辅助电池301均相连通，使电能表处于辅助电池301供电状态，进行辅助电池301的功耗测试，测量单元20对第二采样电阻501的电压进行采样测试，并结果传输给主控单元10，由计算模块计算出辅助电池301的功耗即外接电池500的功耗，第二判断模块判断辅助电池301的功耗是否在第二预设阈值范围之内；若否，主控单元10将传输辅助电池301的功耗给通信单元60，再通过通信单元60上传至服务器70保存；若是，主控单元10将超级电容400的功耗和辅助电池301的功耗同时传输给通信单元60，通信单元60再将测量结果上传至服务器70保存。

本公开的测试方法的一个方面可以实现自动化双路辅助电源的功耗测试，智能化程度高，不需要人工进行电池的安装、拆卸与功耗测试，降低了生产成本，同时保证产品的质量可靠。

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。

Claims (12)

1.一种电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，所述辅助电源包括超级电容和外接电池，其特征在于，该测试系统包括：

辅助电池，所述辅助电池与所述外接电池容量一致，所述外接电池的两侧设有与所述辅助电池形成并联关系的连接点；

设于所述超级电容所在的供电回路中的第一采样电阻，所述第一采样电阻与所述超级电容相连；

设于所述辅助电池所在的供电回路中的第二采样电阻，所述第二采样电阻与所述辅助电池相连；

具有两个测量输入端的测量单元，用于获取所述超级电容作用于所述第一采样电阻两端的电压，并根据获取的所述第一采样电阻两端的电压、所述第一采样电阻阻值计算所述超级电容的功耗；以及用于获取所述辅助电池作用于所述第二采样电阻两端的电压，并根据获取的所述第二采样电阻两端的电压、所述第二采样电阻阻值计算所述辅助电池的功耗；

与所述辅助电池串联的第一开关；

用于控制所述第一开关断开或闭合的开关控制电路；以及

用于控制所述测量单元和所述开关控制电路运行的主控单元。

2.根据权利要求1所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，所述测量输入端包括作用于第一采样电阻的第一测量输入端和作用于第二采样电阻的第二测量输入端。

3.根据权利要求2所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，所述第一采样电阻还与整流二极管组件串联，电流从所述整流二极管组件的正极流向负极，所述超级电容的一端接地，所述超级电容、第一采样电阻和整流二极管组件依次连接形成了第一采样电路；所述第一采样电阻两侧设有与第一测量输入端连接的第一测试点。

4.根据权利要求3所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，所述整流二极管组件包括第一整流二极管和与第一整流二极管相连的第二整流二极管。

5.根据权利要求2所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，所述第二采样电阻两端还分别与所述外接电池和第三整流二极管串联，电流从所述第三整流二极管的正极流向负极，所述外接电池的一端接地，所述辅助电池、第一开关、第二采样电阻和第三整流二极管依次连接形成了第二采样电路；所述第二采样电阻的两侧设有与第二测量输入端连接的第二测试点。

6.根据权利要求1所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，所述主控单元内设有用于判断超级电容的功耗是否在第一预设阈值范围内的第一判断模块和用于判断辅助电池的功耗是否在第二预设阈值范围内的第二判断模块。

7.根据权利要求6所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，该测试系统还包括与所述主控单元连接的通信单元、与所述通信单元通信连接的用于储存数据的服务器，所述测量单元测量的数据通过主控单元传输给通信单元，再通过通信单元上传至服务器保存。

8.根据权利要求7所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，该测试系统还包括与所述主控单元电连接的启动开关，以使所述主控单元发送控制信号给开关控制电路控制第一开关处于断开状态。

9.根据权利要求3所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，第一测试点与第一测量输入端通过第一工装夹具连接。

10.根据权利要求5所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试系统，其特征在于，第二测试点与第二测量输入端通过第二工装夹具连接。

11.一种电能表双路辅助电源功耗自动测试方法，其特征在于，该测试方法应用于电能表双路辅助电源功耗自动测试系统中，所述辅助电源包括超级电容和外接电池，所述电能表双路辅助电源功耗自动测试系统包括辅助电池、设于所述超级电容所在的供电回路中并与所述超级电容相连的第一采样电阻、设于所述辅助电池所在的供电回路中并与所述辅助电池相连的第二采样电阻、与所述辅助电池串联的第一开关、作用于第一采样电阻的第一测量输入端、作用于第二采样电阻的第二测量输入端、所述第一采样电阻两侧设有与第一测量输入端连接的第一测试点及所述第二采样电阻的两侧设有与第二测量输入端连接的第二测试点；所述辅助电池与所述外接电池容量一致，所述外接电池的两侧设有与所述辅助电池形成并联关系的连接点；所述电能表双路辅助电源功耗自动测试方法包括：

主控单元控制所述第一开关断开；

主控单元从测量单元获取所述第一测试点的电压，根据获取的所述第一测试点的电压、所述第一采样电阻的阻值计算所述超级电容的功耗；

第一判断模块判断所述超级电容的功耗是否在第一预设阈值范围内；

主控单元控制所述第一开关闭合；

主控单元从所述测量单元获取所述第二测试点的电压，根据获取的所述第二测试点的电压、所述第二采样电阻阻值计算所述辅助电池的功耗；

第二判断模块判断所述辅助电池的功耗是否在第二预设阈值范围内。

12.根据权利要求11所述的电能表双路辅助电源功耗自动测试方法，其特征在于，该测试方法还包括：主控单元将数据发给通信单元，通信单元将数据上传至服务器保存。

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