CN115015629A - 一种电能计量芯片及电能计量校准系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电能计量芯片及电能计量校准系统。所述电能计量芯片包括计量单元和校准单元，所述计量单元与所述校准单元电性连接；其中：所述计量单元，用于获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元；所述校准单元，用于将所述表显数据根据校准算法进行校准，得到相关校准参数。从而使得利用所述电能计量芯片开发产品的开发人员，无需掌握繁琐的计量知识和校准规则，就可以自动实现待校准计量器件的校准，有效降低开发门槛，有利于使校准流程规范化，专业化，提高了产品的安全性。

Description

一种电能计量芯片及电能计量校准系统

技术领域

本发明涉及计量设备领域，尤其涉及一种电能计量芯片及电能计量校准系统。

背景技术

电能计量模块的利用越来越普遍，充电桩、发电机以及具有电能统计功能的插座等场景都需要用到电能计量模块。自行开发电能计量模块可以减少成本，减小体积，增加系统的集成度。但电能计量模块相关的开发专业性较强，具涉及到产测校准、检定等流程，其中尤其是面向生产的校准系统，开发比较复杂，需要嵌入式工程师具有专业的开发经验储备和表态系统开发人员的协作配合。此外，校表台的校准协议一般是固定，用户自行开发是在做重复底层开发，且校表方案前期开发投入巨大，开发成本较高。

目前，含有电能计量模块的计量仪器开发现状是，电能计量芯片的所有校准寄存器对外开放，校准过程涉及到的算法和校准控制流程等需要主控芯片中完成，而且计量校准台和主控芯片之间没有设计关联，校准系统的设计需要计量仪器开发人员和校准台开发人员反复确认磨合，才能搭建起校准系统，造成校准系统的开发门槛高，需要掌握繁琐的计量知识和校准规则，且主控芯片和上位机之间的校准协议需要暴露给主控芯片外部开发人员，产品的安全性差。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种电能计量芯片及电能计量校准系统，可以解决现有的校准系统的开发门槛高，需掌握繁琐的计量知识和校准规则，且主控芯片和上位机之间的校准协议需暴露给开发人员造成产品的安全性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明第一方面实施例提供一种电能计量芯片，所述电能计量芯片包括计量单元和校准单元，所述计量单元与所述校准单元电性连接；其中：

所述计量单元，用于获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元；

所述校准单元，用于将所述表显数据根据校准算法进行校准，得到相关校准参数。

可选地，所述计量单元包括计量模块，所述计量模块与所述校准单元电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元。

可选地，所述计量单元还包括第一通信模块，所述第一通信模块与所述计量模块电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，与所述待校准计量器件进行通信。

可选地，所述第一通信模块包括计量协议，所述第一通信模块在在对所述待校准计量器件进行校准时，通过所述计量协议与所述待校准计量器件进行通信。

可选地，所述计量单元还包括第一通信端口，所述第一通信端口与所述第一通信模块电性连接，用于在对所述待校准计量器件进行校准时，与所述待校准计量器件进行电性连接，使所述第一通信模块通过所述第一通信端口进行通信。

可选地，所述校准单元包括校准运算模块和校准参数存储模块，其中：

所述校准运算模块与所述计量模块电性连接，用于将所述计量模块传送过来的所述表显数据根据来自校准台的校准命令帧和预设算法进行校准，得到相关校准参数；

所述标准参数存储模块，与所述校准运算模块电性连接，用于写入并存储所述校准运算模块得到的相关校准参数。

可选地，所述校准单元还包括第二通信模块，所述第二通信模块与所述校准运算模块电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，与校准台进行通信，接收校准台发送的校准命令帧，传送给所述校准运算模块。

可选地，所述第二通信模块包括校准协议，所述第二通信模块用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，通过所述校准协议与校准台进行通信。

可选地，所述校准单元还包括第二通信端口，所述第二通信端口与所述第二通信模块电性连接，用于在对所述待校准计量器件进行校准时，与校准台进行电性连接，使所述第二通信模块通过所述第二通信端口与校准台进行通信。

相应地，本发明第二方面实施例提供一种电能计量校准系统，所述电能计量校准系统包括校准台和上述第一方面实施例所述的电能计量芯片，所述电能计量芯片与所述校准台电性连接；其中：

所述校准台，用于发送校准命令帧给所述电能计量芯片；

所述电能计量芯片，用于获取待校准计量器件的表显数据，并根据所述校准命令帧和预设算法对所述表显数据进行校准，得到相关校准参数，并将所述相关校准参数传输给所述校准台。

与现有技术相比较，本发明实施例提供的一种电能计量芯片及电能计量校准系统，通过提供一种电能计量芯片，所述电能计量芯片包括计量单元和校准单元，所述计量单元与所述校准单元电性连接；其中，所述计量单元用于获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元；所述校准单元用于将所述表显数据根据校准算法进行校准，得到相关校准参数。从而使得利用所述电能计量芯片开发产品的开发人员，无需掌握繁琐的计量知识和校准规则，利用电能计量芯片和校准台构成的封闭链路，就可以自动实现待校准计量器件的校准，有效降低开发门槛，主控芯片只需要关心计量结果的获取即可；有利于使校准流程规范化，专业化，避免了非专业的校准流程涉及可能导致的涉及缺陷，以及电能计量芯片和上位机之间的校准协议无需暴露给芯片外部开发人员，提高了产品的安全性。从而可以解决现有的校准系统的开发门槛高，需掌握繁琐的计量知识和校准规则，且主控芯片和上位机之间的校准协议需暴露给开发人员造成产品的安全性差的问题。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明提供的一种电能计量芯片的结构示意图；

图2是本发明提供的一种电能计量芯片的具体结构示意图；

图3是本发明提供的一种电能计量校准系统的结构示意图；

图4是本发明提供的一种电能计量校准系统的另一结构示意图；

图5是本发明提供的一种电能计量校准系统中校准台的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种电能计量芯片，所述电能计量芯片1包括：计量单元11和校准单元12，所述计量单元11与所述校准单元12电性连接；其中：

所述计量单元11，用于获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元12；

所述校准单元12，用于将所述表显数据根据校准算法进行校准，得到相关校准参数。

在本实施例中，通过提供一种电能计量芯片，所述电能计量芯片包括计量单元和校准单元，所述计量单元与所述校准单元电性连接；其中，所述计量单元用于获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元；所述校准单元用于将所述表显数据根据校准算法进行校准，得到相关校准参数。从而使得利用所述电能计量芯片开发产品的开发人员，无需掌握繁琐的计量知识和校准规则，利用电能计量芯片和校准台构成的封闭链路，就可以自动实现待校准计量器件的校准，有效降低开发门槛，主控芯片只需要关心计量结果的获取即可；有利于使校准流程规范化，专业化，避免了非专业的校准流程涉及可能导致的涉及缺陷，以及电能计量芯片和上位机之间的校准协议无需暴露给芯片外部开发人员，提高了产品的安全性。从而可以解决现有的校准系统的开发门槛高，需掌握繁琐的计量知识和校准规则，且主控芯片和上位机之间的校准协议需暴露给开发人员造成产品的安全性差的问题。

在一个实施例中，如图2所示，所述计量单元11，用于获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元12。

具体地，所述待校准计量器件为具有电能统计功能的器件，例如：充电桩、发电机、具有电能统计功能的插座。

所述计量单元11包括计量模块111，所述计量模块111与所述校准单元12电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元12。

所述表显数据包括以下之一：表显电压值、表显电流值、表显相位值。

在一个实施例中，如图2所示，所述计量单元11还包括第一通信模块113，所述第一通信模块113与所述计量模块111电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，与所述待校准计量器件进行通信，使所述计量模块111获取待校准计量器件的表显数据。

进一步，所述第一通信模块113包括计量协议，所述第一通信模块113在在对所述待校准计量器件进行校准时，通过所述计量协议与所述待校准计量器件进行通信，使所述计量模块111获取待校准计量器件的表显数据。

在一个实施例中，如图2所示，所述计量单元11还包括第一通信端口114，所述第一通信端口114与所述第一通信模块113电性连接，用于在对所述待校准计量器件进行校准时，与所述待校准计量器件进行电性连接，使所述第一通信模块113通过所述第一通信端口114进行通信，使所述计量模块111获取待校准计量器件的表显数据。

在本实施例中，通过提供所述计量单元，所述计量单元包括计量模块、内含计量协议的第一通信模块和第一通信端口，在对待校准计量器件进行校准时，所述第一通信模块通过所述第一通信端口进行通信，使所述计量模块获取待校准计量器件的表显数据。从而使得利用所述电能计量芯片开发产品的开发人员无需掌握繁琐的计量知识，即可实现从待校准计量器件中获取表显数据，有效降低开发门槛，提高开发的效率。

在一个实施例中，如图2所示，所述校准单元12，用于将所述表显数据根据校准算法进行校准，得到相关校准参数。

具体地，所述校准单元12包括校准运算模块121和校准参数存储模块122，其中：

所述校准运算模块121，与所述计量单元11电性连接，用于将接收到的所述表显数据根据预设算法进行校准，得到相关校准参数。

具体地，所述校准运算模块121与所述计量单元11的所述计量模块111电性连接，用于将所述计量模块111传送过来的所述表显数据根据来自校准台的校准命令帧和预设算法进行校准，得到相关校准参数。

其中，所述校准算法可以采用现有的技术方案，在此不作详细赘述。

所述校准命令帧包括2个字节(BYTES)头码、1个字节功能码和4个字节电路参数集、2个字节校验码和2个字节尾码。具体如表1所示。

所述相关校准参数包括以下之一的校准参数：电压校准参数、电流校准参数、相位偏移校准参数、零漂校准参数。

所述标准参数存储模块122，与所述校准运算模块121电性连接，用于写入并存储所述校准运算模块121得到的相关校准参数。

进一步地，如图2所示，所述标准参数存储模块122还与所述计量单元11的所述计量模块111电性连接。所述计量模块111还用于读取所述标准参数存储模块122存储的相关校准参数。

在一个实施例中，如图2所示，所述校准单元12还包括第二通信模块123，所述第二通信模块123与所述校准运算模块121电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，与校准台进行通信，接收校准台发送的校准命令帧，传送给所述校准运算模块121。

进一步，所述第二通信模块123包括校准协议，所述第二通信模块123用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，通过所述校准协议与校准台进行通信，使所述校准运算模块121接收所述校准台发送的校准命令帧。

在一个实施例中，如图2所示，所述校准单元12还包括第二通信端口124，所述第二通信端口124与所述第二通信模块123电性连接，用于在对所述待校准计量器件进行校准时，与校准台进行电性连接，使所述第二通信模块124通过所述第二通信端口124与校准台进行通信，使所述校准运算模块121接收所述校准台发送的校准命令帧。

作为示例性，校准台发送的所述校准命令帧格式如下表1所示：

表1：校准台发送的校准命令帧格式

所述电能计量芯片1答复的帧格式包括2个字节(BYTES)头码、1个字节功能码和1个字节执行结果、2个字节校验码和2个字节尾码。具体如表2所示。

表2：电能计量芯片答复的帧格式

在本实施例中，通过提供所述校准单元，所述样准单元包括校准运算模块、校准参数存储模块、内含校准协议的第二通信模块和第二通信端口，在对待校准计量器件进行校准时，所述第二通信模块通过所述第二通信端口进行通信，所述校准运算模块接收校准台发送的校准命令帧和从所述计量单元中接收的所述表显数据，根据预设算法对所述表显数据进行校准，得到相关校准参数。从而使得利用所述电能计量芯片开发产品的开发人员，无需掌握繁琐的校准规则，就可以自动实现待校准计量器件的校准，有效降低开发门槛，提高开发的效率；有利于使校准流程规范化，专业化，避免了非专业的校准流程涉及可能导致的涉及缺陷，以及电能计量芯片和上位机之间的校准协议无需暴露给芯片外部开发人员，提高了产品的安全性。

本发明提供一种电能计量芯片1，在对所述待校准计量器件进行校准时，具体校准逻辑如下所述：

S1、所述第二通信模块123通过校准协议接收到校准台发送的校准命令帧，传送给所述校准运算模块121。

S2、所述校准运算模块121分析所述校准命令帧中的功能码，当所述校准命令帧中的功能码为00时，为校准触发命令，所述校准运算模块121进入校准模式。

S3、所述校准运算模块121指令清空所述校准参数存储模块122的校准值以及运行缓存中的校准值，答复校准台执行完成。

S4、所述校准运算模块121根据接收到的所述校准命令帧中的功能码进行校准，得出校准参数，将所述校准参数存入所述校准参数存储模块122，并将所述校准参数答复给校准台。具体包括：

(1)当所述校准运算模块121分析所述校准命令帧中的功能码为01时，即为校准电压增益的命令，所述校准运算模块121通过从所述计量模块111获取的表显电压值和校准命令帧中的电路参数集中的实际电压值根据所述预设算法进行计算，得出电压校准参数，将所述电压校准参数存入所述校准参数存储模块122，并答复校准台校准完成。

(2)当所述校准运算模块121分析所述校准命令帧中的功能码为02时，即为校准电流增益的命令，所述校准运算模块121通过从所述计量模块111获取的表显电流值和校准命令帧中的电路参数集中的实际电流值根据所述预设算法进行计算，得出电流校准参数，将所述电流校准参数存入所述校准参数存储模块122，并答复校准台校准完成。

(3)当所述校准运算模块121分析所述校准命令帧中的功能码为03时，即为校准相位的命令，所述校准运算模块121通过从所述计量模块111获取的表显相位值和校准命令帧中的电路参数集中的实际相位值根据所述预设算法进行计算，得出相位偏移校准参数，将所述相位偏移校准参数存入所述校准参数存储模块122，并答复校准台校准完成。

(4)当所述校准运算模块121分析所述校准命令帧中的功能码为04时，即为校准零漂噪声去除的命令时，所述校准运算模块121通过从所述计量模块111获取的表显电流值和校准命令帧中的电路参数集中的实际电流值(为零)根据所述预设算法进行计算，得出零漂校准参数，将所述零漂校准参数存入所述校准参数存储模块122，并答复校准台校准完成。

(5)当所述校准运算模块121分析所述校准命令帧中的功能码为FF时，为校准结束命令，所述校准运算模块121完成后续处理(比如：计算参数存储区的校验码存储到参数存储区相应位置，用来检验存储参数的一致性)，答复校准台校准完成。

基于同一构思，在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种电能计量校准系统，所述电能计量校准系统100包括校准台2和上述任一实施例所述的电能计量芯片1，所述电能计量芯片1与所述校准台2电性连接；其中：

所述校准台2，用于发送校准命令帧给所述电能计量芯片1；

所述电能计量芯片1，用于获取待校准计量器件的表显数据，并根据所述校准命令帧和预设算法对所述表显数据进行校准，得到相关校准参数，并将所述相关校准参数传输给所述校准台2。

在本实施例中，所述电能计量芯片1与上述任一实施例所述的电能计量芯片1是一致，具体的结构与功能可以参考上述任一实施例所述的电能计量芯片1，在此不再赘述。

进一步地，如图4所示，所述电能计量校准系统100还包括主板3，所述电能计量芯片1设置在所述主板3上。

在一个实施例中，如图5所示，所述校准台2，用于发送校准命令帧给所述电能计量芯片1。

具体地，所述校准台2包括上位机21和第三通信端口22，所述上位机21与所述第三通信端口22电性连接；其中：

所述上位机21，用于产生校准命令帧；

所述第三通信端口22，用于在对所述待校准计量器件进行校准时，与所述电能计量芯片1进行电性连接，将所述上位机21产生的校准命令帧给所述电能计量芯片1，以及接收所述电能计量芯片1答复回来的校准参数，并发送给所述上位机21。

在本实施例中，通过提供一种电能计量校准系统，所述电能计量校准系统包括校准台和电能计量芯片，所述电能计量芯片与所述校准台电性连接；所述校准台用于发送校准命令帧给所述电能计量芯片；所述电能计量芯片用于获取待校准计量器件的表显数据，并根据所述校准命令帧和预设算法对所述表显数据进行校准，得到相关校准参数，并将所述相关校准参数传输给所述校准台。从而使得利用所述电能计量芯片开发产品的开发人员，无需掌握繁琐的计量知识和校准规则，利用电能计量芯片和校准台构成的封闭链路，就可以自动实现待校准计量器件的校准，有效降低开发门槛，主控芯片只需要关心计量结果的获取即可；有利于使校准流程规范化，专业化，避免了非专业的校准流程涉及可能导致的涉及缺陷，以及电能计量芯片和上位机之间的校准协议无需暴露给芯片外部开发人员，提高了产品的安全性。从而可以解决现有的校准系统的开发门槛高，需掌握繁琐的计量知识和校准规则，且主控芯片和上位机之间的校准协议需暴露给开发人员造成产品的安全性差的问题。

需要说明的是，上述电能计量校准系统实施例与电能计量芯片实施例属于同一构思，其具体实现过程详见电能计量芯片实施例，且电能计量芯片实施例中的技术特征在所述电能计量校准系统实施例中均对应适用，这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电能计量芯片，其特征在于，所述电能计量芯片包括计量单元和校准单元，所述计量单元与所述校准单元电性连接；其中：

所述计量单元，用于获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元；

所述校准单元，用于将所述表显数据根据校准算法进行校准，得到相关校准参数。

2.根据权利要求1所述的电能计量芯片，其特征在于，所述计量单元包括计量模块，所述计量模块与所述校准单元电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，获取待校准计量器件的表显数据，传送给所述校准单元。

3.根据权利要求2所述的电能计量芯片，其特征在于，所述计量单元还包括第一通信模块，所述第一通信模块与所述计量模块电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，与所述待校准计量器件进行通信。

4.根据权利要求3所述的电能计量芯片，其特征在于，所述第一通信模块包括计量协议，所述第一通信模块在在对所述待校准计量器件进行校准时，通过所述计量协议与所述待校准计量器件进行通信。

5.根据权利要求3所述的电能计量芯片，其特征在于，所述计量单元还包括第一通信端口，所述第一通信端口与所述第一通信模块电性连接，用于在对所述待校准计量器件进行校准时，与所述待校准计量器件进行电性连接，使所述第一通信模块通过所述第一通信端口进行通信。

6.根据权利要求2所述的电能计量芯片，其特征在于，所述校准单元包括校准运算模块和校准参数存储模块，其中：

所述校准运算模块与所述计量模块电性连接，用于将所述计量模块传送过来的所述表显数据根据来自校准台的校准命令帧和预设算法进行校准，得到相关校准参数；

所述标准参数存储模块，与所述校准运算模块电性连接，用于写入并存储所述校准运算模块得到的相关校准参数。

7.根据权利要求6所述的电能计量芯片，其特征在于，所述校准单元还包括第二通信模块，所述第二通信模块与所述校准运算模块电性连接，用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，与校准台进行通信，接收校准台发送的校准命令帧，传送给所述校准运算模块。

8.根据权利要求7所述的电能计量芯片，其特征在于，所述第二通信模块包括校准协议，所述第二通信模块用于在在对所述待校准计量器件进行校准时，通过所述校准协议与校准台进行通信。

9.根据权利要求7所述的电能计量芯片，其特征在于，所述校准单元还包括第二通信端口，所述第二通信端口与所述第二通信模块电性连接，用于在对所述待校准计量器件进行校准时，与校准台进行电性连接，使所述第二通信模块通过所述第二通信端口与校准台进行通信。

10.一种电能计量校准系统，其特征在于，所述电能计量校准系统包括校准台和如权利要求1至9任一项所述的电能计量芯片，所述电能计量芯片与所述校准台电性连接；其中：

所述校准台，用于发送校准命令帧给所述电能计量芯片；

所述电能计量芯片，用于获取待校准计量器件的表显数据，并根据所述校准命令帧和预设算法对所述表显数据进行校准，得到相关校准参数，并将所述相关校准参数传输给所述校准台。

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