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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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(dá)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(zhǔn)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小）保證系統(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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(xiàn)：

[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(dá)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