目前智能水表的傳感器通常采用干簧管,、低功耗霍爾器件以及韋根傳感器等。智能水表一般由電池供電,,國家標準要求要智能水表的使用年限為六年,,智能水表制造商們的內(nèi)部標準為6+1年,,這就對智能水表傳感器的功耗提出了苛刻的要求,。由于受傳感器的功耗,、壽命,、響應(yīng)頻率的限制,數(shù)字化水表的常用方案是通過齒輪的變速,,把傳感器安裝在10升流量位置,,檢測10升指針的旋轉(zhuǎn)次數(shù)進行累計,這樣的設(shè)計只能測量一段時間內(nèi)的累計流量,,而不能測量瞬時流量,。目前在智能水表中普遍使用的干簧管,由于其體積大,,不宜安裝,,影響了表的小型化,智能化,;同時由于水錘效應(yīng),,會發(fā)生抖動現(xiàn)象,影響了計量精度,。
關(guān)于“微功耗”和“零功耗”概念:一般的定義是把工作電流低于30μA的電路稱為微功耗電路,。關(guān)于“零功耗”,在智能水表行業(yè),,很多人都說干簧管和韋根傳感器是“零功耗”器件,,實際上,零功耗的器件是不存在的,。干簧管和韋根傳感器從器件的角度看是無源器件,,但在使用的過程中,還是存在一定的功耗,。譬如,,干簧管在工作時,在電源端需要接上拉電阻,,以保證后端電路能檢測到干簧管的開關(guān)狀態(tài),,一般選用1M歐姆的電阻,在干簧管導(dǎo)通時,,也會產(chǎn)生1uA@1VDC的電流,;再看韋根傳感器,不帶整形電路的韋根傳感器在磁場作用下翻轉(zhuǎn)時,,只能產(chǎn)生大約30us脈寬的脈沖信號,,這個信號是沒法跟后端的處理電路接口的,,故此,,一般在韋根傳感器后面,會接一個整形電路,,可以用施密斯觸發(fā)器或三極管等離散元件搭建,,此電路的功耗也是成傳感器功耗,。另外,對于低功耗的霍爾傳感器,,霍爾效應(yīng)的原理決定必須要有測試電流,,此電流最好的做到mA級別,為滿足低功耗需求,,現(xiàn)有的低功耗霍爾傳感器一般采用了分時供電的方式,,即一段時間開,一段時間關(guān),,對于高頻響要求的應(yīng)用,,如測試水表葉輪轉(zhuǎn)速,頻響滿足不了要求,,即使是檢測10升磁針的轉(zhuǎn)動,,在特定的情況下,也會產(chǎn)生漏計數(shù)據(jù)的情況,,直接影響表計的計量精度,。
多維科技磁阻傳感器采用TMR磁隧道結(jié)技術(shù),靈敏度高,、響應(yīng)頻率高,、功耗低,非常適合于水表,、機械式熱量表等電池供電場合應(yīng)用,。其特點為靈敏度高(靈敏度達到17Gs),開關(guān)點一致性好,,響應(yīng)頻率高(典型值為1kHz),,低功耗(工作電流為1.5uA@3V),小型封裝(SOT23-3,、TO-92),。
由于TMR磁傳感器的固有特點,非常適合智能水表應(yīng)用,。響應(yīng)頻率高,,達到1kHz以上,可直接測量葉輪的轉(zhuǎn)速,,得到水表的瞬時流量,,可以實時監(jiān)控用水情況。采用兩個TMR傳感器,,根據(jù)四種不同狀態(tài)信號,,可以獲得葉輪的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向。通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速,,多維科技TMR傳感器可以實現(xiàn):瞬時流量檢測,、漏水及大流量報警,、逆流檢測等功能。
一,、電子水表
主要產(chǎn)品:(1)TMR1202雙極鎖存型開關(guān)傳感器,;(2)TMR1302全極開關(guān)傳感器
應(yīng)用要求:(1)直接檢測葉輪轉(zhuǎn)速;(2)高頻響,,低功耗,,溫度穩(wěn)定性高
性能優(yōu)勢:
(1)高頻響特性,保證計量準確,,不丟失數(shù)據(jù),;
(2)緊湊的開關(guān)點分布,保證輸出方波的占空比穩(wěn)定,,可提高計量精度,;
(3)較高的靈敏度(1.7mT),保證長時間的計量可靠性,;
(4)良好的溫度特性(功耗和開關(guān)點隨溫度和電壓的變化?。┍WC系統(tǒng)的使用壽命和計量可靠性
二、智能水表
主要產(chǎn)品:TMR1302開關(guān)傳感器
應(yīng)用要求:(1)檢測指針轉(zhuǎn)速,;(2)低功耗,,連續(xù)工作,可靠性好
性能優(yōu)勢:
(1)連續(xù)工作,,1.5uA低功耗特性,,保證計量準確,不丟失數(shù)據(jù),;
(2)緊湊的開關(guān)點分布,,保證輸出方波的占空比穩(wěn)定,可提高計量精度,;
(3)較高的靈敏度(1.7mT),,保證長時間的計量可靠性;
(4)良好的溫度特性(功耗和開關(guān)點隨溫度和電壓的變化?。┍WC系統(tǒng)的使用壽命和計量可靠性,;
(5)標準的高低電平,直接接入后端處理器
三,、直讀式水表
主要產(chǎn)品:TMR3002角度傳感器
應(yīng)用要求:直接檢測字輪位置
性能優(yōu)勢:
(1)可配濕式水表,,滿足起始流量和成本要求;
(2)讀數(shù)字輪360°全圓周測量,,測量分辨率取決于模數(shù)轉(zhuǎn)換的實際精度,,讀數(shù)準確率100%,不存在臨界狀態(tài)和模糊狀態(tài);
(3)電子元器件的大幅度減少,,大大降低了產(chǎn)品因器件故障引起風(fēng)險,;
(4)克服了光電直讀方案光通路穿過水表液封介質(zhì)中氣泡時,,光的反射與折射引起讀數(shù)誤碼
參考文獻:
[1]石英春, 李宇峰, 熊英. 基于TMR的流量控制器裝置的設(shè)計[J]. 儀表技術(shù), 2015(10).
*注:作者使用多維科技的低功耗TMR磁開關(guān)傳感器完成水量計量單元的設(shè)計,。
摘要:為了減少水資源浪費,針對機械式流量計量中的計量精度不高、抄收和管理手段落后的問題,設(shè)計了一種以TMR(隧道磁電阻傳感器)為核心的計量方式,可以精確計量到1/8圈的用水量(即12mL左右的的水量),并通過M_bus有線通信方式,將計量的數(shù)據(jù)實時傳送到主站系統(tǒng);相關(guān)工作人員通過查看抄讀回的用戶使用數(shù)據(jù)信息,對用戶的使用情況進行檢測和控制,。實驗表明,此控制器裝置可以達到精確計量的目的,為后續(xù)的漏損分析提供了重要的依據(jù),。
出版源:《儀表技術(shù)》, 2015(10)
關(guān)鍵詞:傳感器;流量控制器,;設(shè)計
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