超低功耗無(wú)磁水表方案解析

隨著時(shí)代發(fā)展，智能水表替代部分傳統(tǒng)機(jī)械水表，得到廣泛應(yīng)用。而智能水表的計(jì)量方式也隨著電子技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多樣化，如機(jī)械表頭檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、有磁檢測(cè)等方式相繼問世。但這些方式存在明顯局限性：容易受外界電磁干擾，或者因?yàn)橛来朋w對(duì)水中雜質(zhì)的累計(jì)吸附造成計(jì)量誤差，或被人為利用而漏計(jì)及不計(jì)。在這種情況下，無(wú)磁計(jì)量水表以其計(jì)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)，被廣大水表廠家所青睞，市場(chǎng)前景廣闊。

一、無(wú)磁檢測(cè)原理簡(jiǎn)介

無(wú)磁水表的基礎(chǔ)原理是LC振蕩傳感器，在該電路中，通過(guò)開關(guān)K調(diào)整，可以在LC電路上實(shí)現(xiàn)一個(gè)正弦波輸出電路，通過(guò)K對(duì)電容C充電，充滿后，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(xiàn)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(cè)該正弦波衰減過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)水表計(jì)量。在下圖右邊部分的電路中，圓盤代表水表的表盤轉(zhuǎn)子，深色區(qū)域表示金屬表盤區(qū)，白色區(qū)域表示為非金屬表盤區(qū)，L為固定的電感線圈。

當(dāng)對(duì)該LC電路充電后，MCU通過(guò)檢測(cè)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(dāng)電感線圈處于金屬區(qū)，會(huì)形成電感渦流，導(dǎo)致更大的電能消耗，正弦波衰減速度更快；當(dāng)電感線圈處于非金屬區(qū)，基本不存在渦流，正弦波衰減速度相對(duì)較慢。通過(guò)MCU來(lái)檢測(cè)正弦波衰減的快慢，可以準(zhǔn)確識(shí)別出表盤轉(zhuǎn)子處于哪個(gè)區(qū)域，進(jìn)而判斷表盤位置及圈數(shù)，達(dá)到水表計(jì)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(cè)量水量，通過(guò) RS-485 自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表、 M-Bus 儀表總線、其他無(wú)線通信來(lái)組建抄表網(wǎng)絡(luò)。本方案具備抗干擾能力強(qiáng)，功耗超低等優(yōu)勢(shì)。

HC32L176系列為高性能、低成本、超低功耗MCU。32位ARM^?Cortex ? -M0+內(nèi)核、運(yùn)行速度高達(dá)48 MHz、內(nèi)置32位硬件乘法器、最低工作電壓1.8V。待機(jī)模式下，4uS即可喚醒。

1. 各模式下功耗參數(shù)

2. 內(nèi)部資源

閃存128kB，RAM 16kB。集成RTC，LCD顯示，轉(zhuǎn)換率達(dá)1Msps的12位ADC，內(nèi)置24MHz RC振蕩器以降低系統(tǒng)BOM成本。豐富的外設(shè)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(qiáng)軟件保護(hù)。