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民用表计

水 表

发布日期:2015年01月29日    浏览次数:4436

目前智能水表的传感器通常采用干簧管、低功耗霍尔器件以及韦根传感器等。智能水表一般由电池供电,国家标准要求要智能水表的使用年限为六年,智能水表制造商们的内部标准为6+1年,这就对智能水表传感器的功耗提出了苛刻的要求。由于受传感器的功耗、寿命、响应频率的限制,数字化水表的常用方案是通过齿轮的变速,把传感器安装在10升流量位置,检测10升指针的旋转次数进行累计,这样的设计只能测量一段时间内的累计流量,而不能测量瞬时流量。目前在智能水表中普遍使用的干簧管,由于其体积大,不宜安装,影响了表的小型化,智能化;同时由于水锤效应,会发生抖动现象,影响了计量精度。

关于“微功耗”和“零功耗”概念一般的定义是把工作电流低于30μA的电路称为微功耗电路。关于“零功耗”,在智能水表行业,很多人都说干簧管和韦根传感器是“零功耗”器件,实际上,零功耗的器件是不存在的。干簧管和韦根传感器从器件的角度看是无源器件,但在使用的过程中,还是存在一定的功耗。譬如,干簧管在工作时,在电源端需要接上拉电阻,以保证后端电路能检测到干簧管的开关状态,一般选用1M欧姆的电阻,在干簧管导通时,也会产生1uA@1VDC的电流;再看韦根传感器,不带整形电路的韦根传感器在磁场作用下翻转时,只能产生大约30us脉宽的脉冲信号,这个信号是没法跟后端的处理电路接口的,故此,一般在韦根传感器后面,会接一个整形电路,可以用施密斯触发器或三极管等离散元件搭建,此电路的功耗也是成传感器功耗。另外,对于低功耗的霍尔传感器,霍尔效应的原理决定必须要有测试电流,此电流最好的做到mA级别,为满足低功耗需求,现有的低功耗霍尔传感器一般采用了分时供电的方式,即一段时间开,一段时间关,对于高频响要求的应用,如测试水表叶轮转速,频响满足不了要求,即使是检测10升磁针的转动,在特定的情况下,也会产生漏计数据的情况,直接影响表计的计量精度。

多维科技磁阻传感器采用TMR磁隧道结技术,灵敏度高、响应频率高、功耗低,非常适合于水表、机械式热量表等电池供电场合应用。其特点为灵敏度高(灵敏度达到17Gs),开关点一致性好,响应频率高(典型值为1kHz),低功耗(工作电流为1.5uA@3V),小型封装(SOT23-3、TO-92)。

由于TMR磁传感器的固有特点,非常适合智能水表应用。响应频率高,达到1kHz以上,可直接测量叶轮的转速,得到水表的瞬时流量,可以实时监控用水情况。采用两个TMR传感器,根据四种不同状态信号,可以获得叶轮的旋转速度和旋转方向。通过测量叶轮的转速,多维科技TMR传感器可以实现:瞬时流量检测、漏水及大流量报警、逆流检测等功能。


一、电子水表

主要产品:(1)TMR1202双极锁存型开关传感器;(2)TMR1302全极开关传感器

应用要求:(1)直接检测叶轮转速;(2)高频响,低功耗,温度稳定性高

性能优势:

(1)高频响特性,保证计量准确,不丢失数据;

(2)紧凑的开关点分布,保证输出方波的占空比稳定,可提高计量精度;

(3)较高的灵敏度(1.7mT),保证长时间的计量可靠性;

(4)良好的温度特性(功耗和开关点随温度和电压的变化小)保证系统的使用寿命和计量可靠性

 

二、智能水表

主要产品:TMR1302开关传感器

智能水表

应用要求:(1)检测指针转速;(2)低功耗,连续工作,可靠性好

性能优势:

(1)连续工作,1.5uA低功耗特性,保证计量准确,不丢失数据;

(2)紧凑的开关点分布,保证输出方波的占空比稳定,可提高计量精度;

(3)较高的灵敏度(1.7mT),保证长时间的计量可靠性;

(4)良好的温度特性(功耗和开关点随温度和电压的变化小)保证系统的使用寿命和计量可靠性;

(5)标准的高低电平,直接接入后端处理器 


三、直读式水表

直读式水表

主要产品:TMR3002角度传感器

应用要求:直接检测字轮位置

性能优势:

(1)可配湿式水表,满足起始流量和成本要求;

(2)读数字轮360°全圆周测量,测量分辨率取决于模数转换的实际精度,读数准确率100%,不存在临界状态和模糊状态;

(3)电子元器件的大幅度减少,大大降低了产品因器件故障引起风险;

(4)克服了光电直读方案光通路穿过水表液封介质中气泡时,光的反射与折射引起读数误码



参考文献:

[1]石英春, 李宇峰, 熊英. 基于TMR的流量控制器装置的设计[J]. 仪表技术, 2015(10).

*注:作者使用多维科技的低功耗TMR磁开关传感器完成水量计量单元的设计。

摘要:为了减少水资源浪费,针对机械式流量计量中的计量精度不高、抄收和管理手段落后的问题,设计了一种以TMR(隧道磁电阻传感器)为核心的计量方式,可以精确计量到1/8圈的用水量(即12mL左右的的水量),并通过M_bus有线通信方式,将计量的数据实时传送到主站系统;相关工作人员通过查看抄读回的用户使用数据信息,对用户的使用情况进行检测和控制。实验表明,此控制器装置可以达到精确计量的目的,为后续的漏损分析提供了重要的依据。

出版源:《仪表技术》, 2015(10)

关键词:传感器;流量控制器;设计

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