【经验】微控制器RTC温度补偿，让智能电表每一秒都精准
随着能源管理以及智能电表的发展，多费率计费的需求也是日益完善。多费率计费的核心是时间分段。国家电网智能表标准中明确规定，费率和时段至少应支持尖、峰、平、谷4个费率，每套费率时段全年至少设置2个时区，24小时内至少可以设置8个时段，最小间隔为15分钟；应支持公共假日和周休日特殊费率。
由此可知，实时时钟的作用至关重要，RTC运行的可靠和精确则是系统及非的关键因素。按照国网标准要求，RTC的精度需要保证稳定在5ppm以下。但是，四季温度的波动差异是造成RTC误差的主要原因，所以本文来谈谈基于瑞萨电子RL78/R7F0C004补偿因为温度变化而造成的RTC误差。
首先，硬件系统设计，如下图：
图1：RTC温度补偿硬件电路
如上图，要进行温度补偿，需要注意几点：
1）使用高一致性32.768晶体；
2）温度测量电阻，AD测量；
3）预留UART接口。
高一致性32.768kHz晶体需要保证曲线的一致性，更好的能应用于批量，温敏电阻用来测试温度，预留UART用于外部校准；
其次，补偿原理及计算公式：
图2：：补偿原理过程
晶体偏差计算公式：
E = β *（Ti-Ta）^2 + C
E：偏差，单位ppm
β：开口系数，常量，每一批次的规格书会有标注
Ti：实际表内测量温度
Ta：顶点温度（一般为23/25℃），具体见晶体规格书曲线图
C：顶点偏差
图3：误差计算公式
图4：补偿寄存器对应
根据温度测量及晶体偏差计算公式，计算出当前的晶振偏差，写入到对应的补偿寄存器中，即可实现当前温度影响偏差的校准，在补偿过程中，核心是温度测量，一定要稳定准确。
以上，则是补偿的硬件电路和软件流程，整体的流程以及注意事项归纳为：
在恒温环境下，用工装/校表台测试电能表输出RTC1Hz，得到初始误差E1，并将误差E1通过批量通讯传校准偏差值，程序测量电能表内温度，带入公式即可得到温度顶点偏差C值。
设计注意事项：
1）选材：高一致性32.768kHz晶体；高精度NTC电阻；
2）布板：32.768 与 NTC 距离越近越好；
3）NTC温度表：通过理论计算与实际测量值相结合。
相关技术文档：
RENESAS R7F0C003M2DFB/R7F0C004M2DFB 16位单片机用户手册 详情>>>
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