超低功耗無(wú)磁水表方案解析

隨著(zhù)時(shí)代發(fā)展，智能水表替代部分傳統機械水表，得到廣泛應用。而智能水表的計量方式也隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多樣化，如機械表頭檢測、超聲波檢測、有磁檢測等方式相繼問(wèn)世。但這些方式存在明顯局限性：容易受外界電磁干擾，或者因為永磁體對水中雜質(zhì)的累計吸附造成計量誤差，或被人為利用而漏計及不計。在這種情況下，無(wú)磁計量水表以其計量精度高、無(wú)磁性、無(wú)雜質(zhì)吸附，且不被人為干擾等優(yōu)點(diǎn)，被廣大水表廠(chǎng)家所青睞，市場(chǎng)前景廣闊。

一、無(wú)磁檢測原理簡(jiǎn)介

無(wú)磁水表的基礎原理是LC振蕩傳感器，在該電路中，通過(guò)開(kāi)關(guān)K調整，可以在LC電路上實(shí)現一個(gè)正弦波輸出電路，通過(guò)K對電容C充電，充滿(mǎn)后，將K與電感L連通，電容的電量將通過(guò)L放電，由于存在電感L的電能消耗，所以將會(huì )呈現一個(gè)逐步衰減的正弦波輸出。如下圖

LC振蕩電路

利用該原理，無(wú)磁水表通過(guò)檢測該正弦波衰減過(guò)程來(lái)實(shí)現水表計量。在下圖右邊部分的電路中，圓盤(pán)代表水表的表盤(pán)轉子，深色區域表示金屬表盤(pán)區，白色區域表示為非金屬表盤(pán)區，L為固定的電感線(xiàn)圈。

當對該LC電路充電后，MCU通過(guò)檢測固定電容C兩端的電壓，可以獲得LC振蕩電路中的正弦波。當電感線(xiàn)圈處于金屬區，會(huì )形成電感渦流，導致更大的電能消耗，正弦波衰減速度更快；當電感線(xiàn)圈處于非金屬區，基本不存在渦流，正弦波衰減速度相對較慢。通過(guò)MCU來(lái)檢測正弦波衰減的快慢，可以準確識別出表盤(pán)轉子處于哪個(gè)區域，進(jìn)而判斷表盤(pán)位置及圈數，達到水表計量的目的。

二、傳感器硬件簡(jiǎn)介

下圖僅顯示了一個(gè)電感傳感器的示意圖。

三、華大無(wú)磁水表方案介紹

本方案為無(wú)磁水表，可用于家庭或工業(yè)上測量水量，通過(guò) RS-485 自動(dòng)遠程抄表、 M-Bus 儀表總線(xiàn)、其他無(wú)線(xiàn)通信來(lái)組建抄表網(wǎng)絡(luò )。本方案具備抗干擾能力強，功耗超低等優(yōu)勢。

HC32L176系列為高性能、低成本、超低功耗MCU。32位ARM^?Cortex ? -M0+內核、運行速度高達48 MHz、內置32位硬件乘法器、最低工作電壓1.8V。待機模式下，4uS即可喚醒。

1. 各模式下功耗參數

2. 內部資源

閃存128kB，RAM 16kB。集成RTC，LCD顯示，轉換率達1Msps的12位ADC，內置24MHz RC振蕩器以降低系統BOM成本。豐富的外設接口I2C x 2、SPI x 2、UART x 6、I/O接受5V輸入電壓。防盜拷鎖碼功能，120位UID芯片唯一碼可加強軟件保護。