隨著電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展，水表、燃?xì)獗硪苍絹碓街悄芑坏珳p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)獗砩喜捎玫囊苍絹碓蕉啵绕涫菄鴥?nèi)比較知名的大的表廠。實(shí)踐證明TMR磁阻使得表計的功耗更低，計量更準(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，需要將整個水表拆卸下來才能進(jìn)行，帶來維護(hù)的不便。近些年來智能水表的研究更多集中在如何更精確的計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，水表維修量的增多，對維修的時效性和成本提出更多的要求。水司等使用方對機(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)，對靈敏度及器件的一致性沒有太高的要求。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，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，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)會導(dǎo)致，磁傳感器不能正常的釋放斷開，這樣對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如下圖的磁鐵轉(zhuǎn)動的時候，會交替通過兩個磁阻，兩個磁阻根據(jù)磁場強(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

干簧管通常由兩個軟磁性材料做成的、有磁時吸合無磁時斷開的金屬簧片，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，主要存在兩個問題：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，很多表廠用一個單片機(jī)的IO控制霍爾芯片的供電管腳，定時給霍爾加電斷電，再通過另一個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，一般的霍爾開關(guān)的動作點(diǎn)最靈敏的，能做到30GS左右，這樣的動作點(diǎn)對于機(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題，動作點(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)生時序錯誤。所以在機(jī)電分離水表中霍爾因?yàn)楣暮挽`敏度的問題，很少被使用。

TMR磁阻

TMR是隧道磁電阻的簡稱，是最新一代磁阻傳感器，磁場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)電分離水表的同時要求低功耗和高靈敏度的應(yīng)用場合，TMR的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來，同時還能保證高的頻率響應(yīng)。常規(guī)的TMR磁開關(guān)功耗在1.5uA，沒有休眠模式，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，從而不會出現(xiàn)因頻響不夠而漏計脈沖的現(xiàn)象。對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)部加分時供電處理，能做到業(yè)界內(nèi)最低0.2uA的超級微功耗 ,同時還能保證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、全級和雙級鎖存，斷電自保持等全系列的TMR產(chǎn)品。水表應(yīng)用領(lǐng)域常用的型號有TMR1302、TMR1362、TMR1202 、TMR1262、TMR1366、TMR1208等。同時可以提供專業(yè)參考設(shè)計和技術(shù)支持。

參數(shù)對比