隨著電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展，水表、燃?xì)獗硪苍絹?lái)越智能化，不但減少了人工抄表的工作量，人們的繳費(fèi)的方式也更便捷。作為計(jì)量傳感部分的關(guān)鍵器件，TMR磁阻在水表、燃?xì)獗砩喜捎玫囊苍絹?lái)越多，尤其是國(guó)內(nèi)比較知名的大的表廠。實(shí)踐證明TMR磁阻使得表計(jì)的功耗更低，計(jì)量更準(zhǔn)確。下面介紹下TMR磁阻在水表、燃?xì)獗砩系膽?yīng)用。

目前使用最多的脈沖式智能水表，由機(jī)械部分與電子部分組成，機(jī)械部分與電子部分位于同一殼體內(nèi)，一般稱為機(jī)電一體式水表，如密封做的不好，水表會(huì)出現(xiàn)漏水，或者水汽進(jìn)入電子部分。一方面導(dǎo)致電子部分容易出現(xiàn)故障，另一方面在進(jìn)行維修時(shí)，需要將整個(gè)水表拆卸下來(lái)才能進(jìn)行，帶來(lái)維護(hù)的不便。近些年來(lái)智能水表的研究更多集中在如何更精確的計(jì)量以及更智能化的管理方面，在安裝和維修的便捷性方面往往有所忽略。隨著使用年限的增長(zhǎng)，水表維修量的增多，對(duì)維修的時(shí)效性和成本提出更多的要求。水司等使用方對(duì)機(jī)電分離水表的需求也非常迫切，很多項(xiàng)目的已經(jīng)指定用機(jī)電分離的水表，國(guó)內(nèi)各大水表廠商也在積極研發(fā)生產(chǎn)機(jī)電分離的水表。

機(jī)電分離水表

機(jī)電一體水表

機(jī)電分離水表結(jié)構(gòu)和原理

傳統(tǒng)的機(jī)電一體式的脈沖水表，常用傳感器都采用干簧管、霍爾和磁阻。因機(jī)電一體式水表，磁鋼和傳感器部分都在玻璃罩下面，磁鋼和磁傳感器離的很近，磁性很強(qiáng)，對(duì)靈敏度及器件的一致性沒(méi)有太高的要求。為了安裝和維護(hù)方便，機(jī)電分離表機(jī)表和電子部分完全分開(kāi)，傳感器部分己經(jīng)放到機(jī)表玻璃殼的外面，完全跟磁鋼分開(kāi)，機(jī)表玻璃罩加上電子部分的外殼，磁鋼和傳感器部分的距離達(dá)到1CM以上，因空間及磁路要求的限制，成本不能太高，磁鋼通常采用釤鈷材質(zhì)，磁性也不能太不強(qiáng)，如太強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致，磁傳感器不能正常的釋放斷開(kāi)，這樣對(duì)傳感部分的靈敏度和一致性提出更高的要求。機(jī)電分離水表的原理是通過(guò)如下圖的磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，會(huì)交替通過(guò)兩個(gè)磁阻，兩個(gè)磁阻根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化交替的導(dǎo)通和關(guān)斷，產(chǎn)生依次為11、10、11、01的有規(guī)律變化的脈沖，作為進(jìn)行計(jì)數(shù)和正反轉(zhuǎn)的判斷的基準(zhǔn)。

機(jī)電分離水表

傳感器模塊

脈沖輸出波形

磁傳感器類型

干簧管

干簧管通常由兩個(gè)軟磁性材料做成的、有磁時(shí)吸合無(wú)磁時(shí)斷開(kāi)的金屬簧片，如下圖所示。干簧管在機(jī)電一體的水表中還有應(yīng)用，但因靈敏度低的問(wèn)題在機(jī)電分離表中，已經(jīng)完全不能使用。

霍爾

霍爾是利用霍爾效應(yīng)做的磁傳感器，磁場(chǎng)的敏感方向是垂直于芯片表面，如下圖所示。

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霍爾在機(jī)電分離水表中的應(yīng)用，主要存在兩個(gè)問(wèn)題：1、功耗大，雖然很多霍爾器件為了降低功耗，在器件內(nèi)部加了分時(shí)供電處理，但功耗仍然很高，為了進(jìn)一步降低功耗，很多表廠用一個(gè)單片機(jī)的IO控制霍爾芯片的供電管腳，定時(shí)給霍爾加電斷電，再通過(guò)另一個(gè)IO口輪詢霍爾的輸出狀態(tài)，從而導(dǎo)致單片機(jī)頻繁的喚醒，霍爾頻繁的上電斷電，增加了單片機(jī)的工作量，也增加了單片機(jī)程序的控制的復(fù)雜性。2、霍爾很難做到高的靈敏度，一般的霍爾開(kāi)關(guān)的動(dòng)作點(diǎn)最靈敏的，能做到30GS左右，這樣的動(dòng)作點(diǎn)對(duì)于機(jī)電分離需要高靈敏度的結(jié)構(gòu)，很難達(dá)到要求。即使能勉強(qiáng)滿足靈敏度的要求，霍爾還有一致性的問(wèn)題，動(dòng)作點(diǎn)op和恢復(fù)rp點(diǎn)的分布區(qū)間很大，很難保證一致性，距離遠(yuǎn)，磁場(chǎng)本身就很弱，從而出現(xiàn)輸出的脈沖占空比的畸變，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集部分發(fā)生時(shí)序錯(cuò)誤。所以在機(jī)電分離水表中霍爾因?yàn)楣暮挽`敏度的問(wèn)題，很少被使用。

TMR磁阻

TMR是隧道磁電阻的簡(jiǎn)稱，是最新一代磁阻傳感器，磁場(chǎng)的敏感方向是平行于芯片表面，如下圖所示。跟前幾代磁阻和霍爾比，具有更高的靈敏度和更低的功耗，阻值可以做到幾兆歐，是其他磁阻的阻值的近千倍，因此功耗可以做的非常低。

在機(jī)電分離水表的同時(shí)要求低功耗和高靈敏度的應(yīng)用場(chǎng)合，TMR的優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮出來(lái)，同時(shí)還能保證高的頻率響應(yīng)。常規(guī)的TMR磁開(kāi)關(guān)功耗在1.5uA，沒(méi)有休眠模式，一直在工作狀態(tài)，頻響可以做到1KHZ甚至到5KHZ,頻響是其他同等功耗產(chǎn)品的幾百到上千倍，從而不會(huì)出現(xiàn)因頻響不夠而漏計(jì)脈沖的現(xiàn)象。對(duì)于頻響要求不高的應(yīng)用，為了使功耗進(jìn)一步降低，芯片內(nèi)部加分時(shí)供電處理，能做到業(yè)界內(nèi)最低0.2uA的超級(jí)微功耗 ,同時(shí)還能保證50HZ頻率響應(yīng)。根據(jù)不同廠家水表的結(jié)構(gòu)要求，多維科技可以提供不同靈敏度不同封裝的，單極、全級(jí)和雙級(jí)鎖存，斷電自保持等全系列的TMR產(chǎn)品。水表應(yīng)用領(lǐng)域常用的型號(hào)有TMR1302、TMR1362、TMR1202 、TMR1262、TMR1366、TMR1208等。同時(shí)可以提供專業(yè)參考設(shè)計(jì)和技術(shù)支持。

參數(shù)對(duì)比