水  表 - 民用表計 - 應用
民用表計

水 表

發布日期:2015年01月29日    瀏覽次數:8135

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、響應頻率的限制,數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升指針的旋轉次數進行累計,這樣的設計只能測量一段時間內的累計流量,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,會發生抖動現象,影響了計量精度。

關于“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。關于“零功耗”,在智能水表行業,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狀態,一般選用1M歐姆的電阻,在干簧管導通時,也會產生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時,只能產生大約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,對于高頻響要求的應用,如測試水表葉輪轉速,頻響滿足不了要求,即使是檢測10升磁針的轉動,在特定的情況下,也會產生漏計數據的情況,直接影響表計的計量精度。

多維科技磁阻傳感器采用TMR磁隧道結技術,靈敏度高、響應頻率高、功耗低,非常適合于水表、機械式熱量表等電池供電場合應用。其特點為靈敏度高(靈敏度達到17Gs),開關點一致性好,響應頻率高(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用。響應頻率高,達到1kHz以上,可直接測量葉輪的轉速,得到水表的瞬時流量,可以實時監控用水情況。采用兩個TMR傳感器,根據四種不同狀態信號,可以獲得葉輪的旋轉速度和旋轉方向。通過測量葉輪的轉速,多維科技TMR傳感器可以實現: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

主要產品:(1)TMR1202雙極鎖存型開關傳感器;(2)TMR1302全極開關傳感器

應用要求:(1)直接檢測葉輪轉速;(2)高頻響,低功耗,溫度穩定性高

性能優勢:

(1)高頻響特性,保證計量準確,不丟失數據;

(2)緊湊的開關點分布,保證輸出方波的占空比穩定,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(功耗和開關點隨溫度和電壓的變化小)保證系統的使用壽命和計量可靠性

 

二、智能水表

主要產品:TMR1302開關傳感器

智能水表

應用要求:(1)檢測指針轉速;(2)低功耗,連續工作,可靠性好

性能優勢:

(1)連續工作,1.5uA低功耗特性,保證計量準確,不丟失數據;

(2)緊湊的開關點分布,保證輸出方波的占空比穩定,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(功耗和開關點隨溫度和電壓的變化小)保證系統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

直讀式水表

主要產品:TMR3002角度傳感器

應用要求:直接檢測字輪位置

性能優勢:

(1)可配濕式水表,滿足起始流量和成本要求;

(2)讀數字輪360°全圓周測量,測量分辨率取決于模數轉換的實際精度,讀數準確率100%,不存在臨界狀態和模糊狀態;

(3)電子元器件的大幅度減少,大大降低了產品因器件故障引起風險;

(4)克服了光電直讀方案光通路穿過水表液封介質中氣泡時,光的反射與折射引起讀數誤碼



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計[J]. 儀表技術, 2015(10).

*注:作者使用多維科技的低功耗TMR磁開關傳感器完成水量計量單元的設計。

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,將計量的數據實時傳送到主站系統;相關工作人員通過查看抄讀回的用戶使用數據信息,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,為后續的漏損分析提供了重要的依據。

出版源:《儀表技術》, 2015(10)

關鍵詞:傳感器;流量控制器;設計

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