5-1. Measured Data
為了驗證 Energy metering Sensor IC-ADE7758 量測的精準度，可透過 8051 直接 與 ADE7758 以 SPI Interface 做資料傳輸，再用訊號產生器模擬實際電壓電流輸入，
V+、V-、I+、I-可輸入最大電壓為±0.5V，觀測 ADE7758 產生 Data 方法有兩種，其 一將 SPI 接腳與邏輯分析儀或示波器相接，產生四組信號，如圖 5.1，另外可由 PC 端於 Keil C 的 Debug Tool 觀察所得到數值；對應 Voltage、Current WattHR 等 Register 產生的值，將 Dout 所得到的 ADC 值對應輸入的模擬電壓，將量測到的所有數值統整
後，將可得到電壓、電流、實功等演算法，詳細量測在 5-1-1、5-1-2、5-1-3 會詳細介 紹。
圖 5.1 邏輯分析儀量測的 Serial Write/Read
5-1-1. Voltage Measure
圖 5.2 表示量測 0~60mVpp 電壓實所得到的 ADC 數值，由圖中可以發現未輸入 任何信號時，此 VARMS Channel 會有一個 Default ADC 值，約為 24000 左右，此 ADC 的數值因為自然界的白雜訊與儀表的雜訊產生的，而 0~25mVpp 的線性度較差，將不 列入演算法的參考點，為了可以精準的量測到市電 90~264VAC，取 60m~500mVpp，
對應的實際電壓約為 42VAC~345VAC，如圖 5.3；將 ADC 值對應 Vrms 值將可得到 一直線方程式，直線方程式為下列公式:
y = 0.6906x + 0.2747; R² = 1
其中 x 為 ADC 值，y 為 Vrms 值，0.6906 為斜率，截距為 0.2747，此為程式計算 時必須撿掉的 Default 值。
圖 5.2 Voltage Channel A 0~60mVpp 量測曲線
圖 5.3 Voltage Channel A 60~500mVpp 量測曲線
圖 5.4 為 VBRMS Channel 量測曲線，跟 VARMS Channel 一樣會有一 Default ADC 值，此時如同 VARMS 捨去 0~60mVpp 量測點，如圖 5.5。
圖 5.4Voltage Channel B 0~60mVpp 量測曲線
圖 5.5 Voltage Channel B 0~60mVpp 量測曲線
圖 5.6 為 VCRMS Channel 的量測，取此 Channel 的電壓演算法如 VARMS、VBRMS 一致。
圖 5.6 Voltage Channel C 0~60mVpp 量測曲線
圖 5.7 Voltage Channel C 60~500mVpp 量測曲線 量測所得到的結果，將在 5.2 章節實際驗證。
5-1-2. Current Measure
圖 5.8 為量測 IARMS channel 0~20mVpp 曲線，斜率趨近於 1，所以取電流演算 法的曲線保留 0~60mVpp 的線段，其最主要原因是必須精準量測到 0~90Irms 的電流，
所以取 0~500mVpp 的線段當做演算公式，得到的直線方程式如下:
y = 0.0578x + 8*10
-15
R² = 1x 為 ADC 值， y 為 Irms 值，0.0578 為斜率，截距為 8*10
-15
。圖 5.8 Current Channel A 0~20mVpp 量測曲線
圖 5.9 Current Channel A 0~500mVpp 量測曲線
圖 5.10 為 IBRMS0~20mVpp 量測曲線，如同 IARMS，取 0~500mVpp 線段當作 資料範圍，如圖 5.11。
圖 5.10 Current Channel B 0~20mVpp 量測曲線
圖 5.11 Current Channel B 0~500mVpp 量測曲線
圖 5.12 為 ICRMS0~20mVpp 量測曲線，如同 IARMS，取 0~500mVpp 線段當作 資料範圍，如圖 5.13。
圖 5.12 Current Channel C 0~20mVpp 量測曲線
圖 5.13 Current Channel C 0~20mVpp 量測曲線 量測所得到的結果，將在 5.2 章節做實際驗證。
5-1-3.Power Factor Measure
為了量測 Power Factor 的精準度，首先必須對使用的 Energy Metering Sensor 做 校正，確定在實阻抗的情況下，實功率會等於總功率，P.F=1，所以透過圖 5.14 所使 用的純負載來確定電錶 Power Factor 精準度 ，再量測時會發現，每個 Energy Metering IC Default 都會有很大的誤差，甚至會有實功率大於總功率的情況發生，所以必須透 過 ADE7758 Datasheet 所建議的校正方法來改善此情況，下列的公式是改變實功的增 益，當然也可以改變總功的增益來調整 Power Factor，其增益最大可調整±50%。
[2]
實際上，為了日後的校正機制，為了避免進廠維修的麻煩，決定校正的參數透過 主控端值接來改變 Slave 的校正參數，所以目前處理的方法是利用實功率乘上需校正 的參數來當作校正的增益。
圖 5.14 校正 Power Factor 所使用的純負載與參考電錶
C 2 R 2 1n
1k /10W 2
1
R 1 1k /10W 2
V1 1 110Vac
圖 5.15Power Factor 量測電路圖
圖 5.16 Power Factor 量測實體電路
透過實驗將 2 個 1KΩ/10W 串聯，在與電容並聯，來量測電錶產生的 Power Factor 與理論值做驗證，選用兩個 10W 的電阻串聯是避免在大功率的情況下電組燒毀的 可，理論值計算的公式如下:
表 5.1 是利用浙江松夏-DDSC722 儀表[6]與 ADE7758 量測和實際理論值得到的 表，量測六種電阻電容組合的到的結果。
G R C G
F G
P
1; ) (
.
2 2
表 5.1 Power Factor 量測數據與理論值比較表
三馬 負載 電容 Power_factor 誤差百分比(%)
inf 3.30E-06 0 0
2K(1K/10W*2) 3.30E-06 0.34 8.108108108 2K(1K/10W*2) 2.20E-06 0.47 8.737864078 2K(1K/10W*2) 1.00E-06 0.74 7.268170426 2K(1K/10W*2) 4.70E-07 0.894 4.893617021
2K(1K/10W*2) 0.00E+00 0.99 1
inf 3.30E-06 0 0
ADE7763 2K(1K/10W*2) 3.30E-06 0.353 4.594594595 2K(1K/10W*2) 2.20E-06 0.493 4.27184466 2K(1K/10W*2) 1.00E-06 0.788 1.253132832 2K(1K/10W*2) 4.70E-07 0.932 0.85106383
2K(1K/10W*2) 0.00E+00 1 0
inf 3.30E-06 0 0
Calculation2K(1K/10W*2) 3.30E-06 0.37 2K(1K/10W*2) 2.20E-06 0.515 2K(1K/10W*2) 1.00E-06 0.798 2K(1K/10W*2) 4.70E-07 0.94
2K(1K/10W*2) 0.00E+00 1
透過表 5.1 可以得到圖 5.16 電錶量測值與理論值的比較曲線，其中縱軸是電錶量 測到的 Power Factor，橫軸則是理論值，曲線的結果是 ADE7758 與理論值較為接近。
圖 5.17 Power Factor 量測曲線
5-2.成果展示
圖 5.17 為 Demo 的示意圖，展示的部分共分成四個區塊，分別為 Master、Slave、
PC、與待測負載；首先由 PC 透過 TCP/IP 下達命令給 Master，Master 接受到訊號，
判斷資料是否正確，確認無誤回給 PC 一個正確訊息，再透過 RF Transceiver 送出命 令，Slave 端 RF Transceiver 接收命令後，將量測負載的資訊由 RF Transceiver 送出資 料給 Master，Master 再透過 UART 經由 Ethernet Modual 轉成 TCP/IP 訊號上傳到 Ethernet，此時可透過 PC 端可監控遠端電力資訊。
注意:以下所使用的負載皆為吹風機。
圖 5.18 Demo 示意圖
圖 5.19 Slave 端顯示電壓的數據
Master
Slave
Slave 端顯示實際電壓 124.1V
FLUKE-337[7]電錶 當作參考儀表，為 122.7V
LCD 顯 示電壓精 準度到小 數後 1 位；誤差 約為 1%
圖 5.20 未接上負載時量測之電流值
圖 5.21 吹風機冷風檔之量測之電流值
未接上負載之電流
為 0.00A
PROVA-CM-02[8]當 作參考儀表，顯示為 0.00A
PROVA-CM-02 當作 參考儀表，顯示為 2.15A
吹風機冷風檔之電 流為 2.14A
LCD 顯示電 流精準度到 小數後 2 位。
圖 5.22 吹風機熱風檔之量測之電流值
圖 5.23 吹風機最大熱風檔之量測之電流值
電流檔 最大誤 差約為 0.4%。
PROVA-CM-02 當作 參考儀表，顯示為 7.90A
PROVA-CM-02 當作 參考儀表，顯示為 4.99A
吹風機熱風檔之電 流為 4.97A
吹風機最大熱風檔
之電流為 7.92A
圖 5.24 未接上負載量測之實功率
圖 5.25 浙江松夏-DDSC722 未接上負載之實功率
未接上負載時之實
功率為 0.0000KW
當作參考的浙江松
夏-DDSC722[6]儀
表，其功率為 0.0W
圖 5.26 吹風機冷風檔量測之實功率
圖 5.27 浙江松夏-DDSC722 冷風檔之實功率
吹風機冷風檔時之
實功率為 0.0000KW
浙江松夏-DDSC722
儀表，其功率為
2.737W
圖 5.28 吹風機熱風檔量測之實功率
圖 5.29 浙江松夏-DDSC722 熱風檔之實功率
吹風機熱風擋時之
實功率為 0.5789KW
浙江松夏-DDSC722
儀表，其功率為
601.8W
圖 5.30 吹風機最大熱風檔量測之實功率
圖 5.31 浙江松夏-DDSC722 最大熱風檔之實功率
未接上負載時之實
功率為 0.8830KW
浙江松夏-DDSC722
儀表，其功率為
911.1W
LCD 顯示功率精準度到小數後 1 位；透過左圖可以看出三馬電表功率高出約 20W 左右，主要原因是因三馬電表量測到的電流值與 PROVA 勾表、FLUKE 電表較高。
ADE7758 可以精準的量測儀表操作頻率，適用 50Hz 或 60Hz 之市電。
圖 5.32 市電頻率