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专业电表校表与消费计量产品校表的区别
许文工 | 2020-03-12 11:51:16    阅读:45   发布文章

什么是校表

校表一般是指电能计量表的产品校准,通过对整机进行offset校正,增益校正等,可以提高产品的精度使整机能够达到非常高的精度,并达到国家规范标准。

电表是用于千家万户的计费产品,一切涉及到计费的产品需要通过质量监督局的检测标准。常用电表分为0.5级,1级和2级,对应的精度允许误差分别是0.5%,1%和2%。如果不经过校准,是达不到国标要求的,所以在出厂前就需要通过校表台对整个系统的误差做一次校准。

 

为什么需要校表

下图是以计量芯片HLW8112为例的一个电能计量系统的原理图,测量系统由三个核心功能区组成:

1、        电流采样部分,主要是1mR采样电阻,一般选用1%精度;

2、        电压采样部分,由5个200K电阻和1个1K的分压电阻组成,一般选用1%或0.5%的精度;

3、        计量芯片,HLW8112,芯片精度1%。

误差来源:

1、1mR采样电阻;

2、电压分压电阻:200K和1K;

3、HLW8112芯片误差:offset误差和增益PGA误差。

因为1mR采样电阻的精度是1%,HLW8112的精度也是1%,而如果要做到国标电表的标准,以1级为例,整个系统要达到1%的精度,如果不对系统进行校准,是不能满足要求的。

 

01.png

 

是否所有产品需要校准(校表)

那么我们应该如何判断我们的产品是否需要校准呢,首先应该根据产品的性质来看,如果是计费类项目,因为计费是受国家监管的,那么是需要校准的。如果是一般的消费类产品,则根据产品的规格定义来确定,如果产品规格要求非常高,需要1%的精度,那么也是需要校准的。但如果是WIFI插座等普通消费类产品,则可以不用校准。因产品要求不同,消费类计量产品和电表的校表方法不同,由于消费类计量产品的产品规格低于电表,且不涉及计量项目,所以对消费类计量产品,如果需要校表,可以简化校表步骤。


误差的直观分析

       以上图为例,如果不校表,我们来看看会产生哪些误差。假如对上图输入250W和400W 的两个标准负载,


     

02.png

则有以下关系:

      (1)   272。5 = K1 * 250 + b;

      (2)   430 = K1*400 + b;

可以计算出:K1 = 1.05,b = 10。

那么可以判断,此系统的offset误差是b = 10W,增益系数误差是K1= 1。05;这个K1和b就是我们校准要消除的误差。

那么通过校准,我们就知道了实际系统的实际偏差,通过软件就可以进行数据修正,得到真实的功率数据。

 

如何校正

整机校正

整机校正是指待整个产品制作完成后,在包装之前,对整机进行校正,校正完成后,再做成品功能检测,最后包装入库。

如图所示,是采用专用的交流电子负载做为校准负载,,这种电子交流负载的精度高(一般精度在1%以内),校表后可以达到非常理想的效果,整机校正成功后,线性度在1%以内。

03.png

上图采用交流稳压源和电阻负载(或灯泡)用于校正,因为电阻负载发热会导致阻值发生变化,影响到功率变化,所以下图方法校正的精度低一些。

两种校正方法其实是没有区别的,区别在于选择的标准负载不同,选择的是专用的交流电子负载,此类电子负载成本相对较高,但负载的精度比较高。选用的是低成本的方案,负载的精度没有专用负载高,灯泡和电阻时常会受到发热的影响,使得负载功率发生变化,校正达到的效果相对差些,一般在1%-3%左右。

04.png

     半成品PCBA校正

         半成品PCBA校正是指在PCBA的功能检测过程中,把校正的过程放在半成品PCBA检测一起,这样做的好处是可以在产品装上模具之前将一部分不良品剔除出来。 校正示意图如下图所示。

05.png


在半成品PCBA校准时,需要制作测试工装与其配合,此时通过探针将电子负载的与PCBA的测试点连接在一起,因为探针与PCBA的焊盘测试点是通过压力接触的,所以此时测量的负载最好不要太大,建议不超过500W。


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