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TMR磁阻传感器在水表中的应用
duoweikeji 发表于 2012/8/16 16:37:58 1241 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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水表的发展已经有两百多年的历史，随着城市供水事业的发展，中国的水表工业也相应地发展起来了。目前中国水表市场上，存在着普通机械水表、IC卡智能水表、无线远传水表等共同使用的现象。
节水是我国的一项基本国策，为建设节水型社会，政府和自来水公司正在加快阶梯水价的实施步伐，普通的机械水表已无法给居民生活用水阶梯式计量水价提供技术支持，而智能水表能够提供这一技术支持。尽管，目前国内的水表市场仍然以机械表为主，但是从发展角度来看，智能化是一种必然的趋势，可以节省人工，提高抄表的准确度，更可以实现阶梯化收费，有效的利用有限的水资源。
目前智能水表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，这就对智能水表传感器的功耗提出了苛刻的要求。由于受传感器功耗、寿命、响应频率以及磁阻尼的限制，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。这样的设计只能测量一段时间内的总流量，而不能测量瞬时流量。目前在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。在热量表中采用有磁和无磁方案实现其智能化（数字化？）。有磁方案中，普遍采用韦根传感器，在其工作时，功耗比较大。韦根信号是尖峰脉冲信号，占空比不一，所以要加额外的脉冲整形电路，电路复杂，可靠性差，甚至一只电子元件损坏都会引起整只表不工作。由于其特有的磁阻尼特性，在小流量时计量不准确，同时，由于它要求较高的工作点磁场，着就对其安装位置提出很高的要求。
智能水表一般由电池供电，这就对智能水表传感器的功耗提出了苛刻的要求。
下面简单对比不同传感器的性能特点
|
|
磁传感器（TMR） |
低功耗霍尔 |
干簧管 |
韦根 |
|
尺寸 |
小型封装 |
小型封装 |
较长 |
较长 |
|
灵敏度 |
高 |
中 |
中 |
低 |
|
功耗 |
低 |
低 |
低 |
低 |
|
工作频率 |
高 |
低 |
中 |
高 |
|
输出信号 |
方波 |
方波 |
脉冲 |
脉冲 |
|
可靠性 |
无使用限制 |
无使用限制 |
过多接触可能失效 |
无使用限制 |
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寿命 |
半永久 |
半永久 |
几百万次 |
半永久 |
|
安装空间 |
小 |
小 |
大 |
大 |
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、热量表等电池供电场合应用。其特点如下：
灵敏度高、精度高：灵敏度可以达到十高斯
响应频率高：典型值为10 kHz
低功耗：工作电流为6 uA @ 3 V
小型封装：SOT23-3，TO-92
目前的低功耗霍尔或干簧管，通过齿轮变比，来测量水表一段时间内的流量。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，可以达到10 kHz以上，这样就可以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。