TMR磁传感器在流量计中的应用

peter_geng

TMR磁传感器在流量计中的应用 [复制链接]

    现在生活中使用的水量计量90%以上为机械式水表。随着中国城市供水公司体制改革的不断深入，国家家对全面实行城镇居民阶梯水价制度作了部署 ，目前已有约30%的城市建立了阶梯水价制度，大部分实行阶梯水价的城市实践表明，推行居民用水阶梯价格对促进节约用水的效果明显。各供水企业逐渐认识到流量水表精确计量、智能化管理的重要性，因此水表本身的微小流量计量能力和精度以及在表计内部实现阶梯水价的功能，成为了急需解决的问题，本设计主介绍了基于TMR磁电阻磁传感器计量方式，可以很好地解决以上问题。

    TMR为隧道磁电阻传感器的简称，它利用了电子的自旋特性，通过量子遂穿效应穿过氧化镁绝缘层后有选择的穿过磁性层; 常温条件下阻变化率可达到 500% 以上。TMR传感器的优势为功耗低、灵敏度高、工作范围宽、工作温度范围大、响应频率高，流量控制器设计主要目的是为取代原有干式水表上方的机械齿轮计度器，提高计量准确度、丰富计量信息和监控功能。机械齿轮计度器采用固定的传动比，水量机芯叶轮每旋转一圈所累计的水体积在整个流量区间范围内都是固定的。相比机械计度器，流量控制器可将个流量区间范围划分成若干个小区间，每个小区间对应一个特定的单圈水体积，控制器根据叶轮，当前转速查表得到单圈水体积，计量更精准。另外流量控制较传统的机械计度器，其计量内容更丰富，可计量正向累计流量、记录反向累计流量、瞬时流量、累计流量等。

         图1 TMR 模组

水量计量单元及原理：

    采用TMR隧道磁电阻传感器TMR1202，推挽式双极锁存输出，从而消除了输出的抖动。超低功耗，在连续工作时，功耗1.5 μA; 高频率响应可达 1 k Hz; 器件在 1． 5 ～ 5． 5 V 之间均可工作将磁铁安装于位于水表叶轮顶部的中心 位 置，水 流 带 动 该 磁 铁 旋 转。磁 电 阻 传 感 器TMＲ1、TMＲ2 ，彼此成 成一定的角度角，在磁铁的周边。当磁铁随着水流的流动旋转时，TMＲ1、TMＲ2 输出信号如图 2 和图 3 所示，其中图2为正转，图3为反转。

  正转旋转的状态变化为:01、11、10、00、01、11、10、00反转旋转的状态变化10、11、01、00、10、11、01、00具体的工作过程为: 基表中磁铁的N 极靠近磁敏传感器时，磁敏传感器输出低电平; 当环形磁铁的S极靠近磁敏传感器时，磁敏传感器输出高电平。两个磁敏传感器将采样到水量信息以方波信号的形式输到CPU 主控单元，微处理器通过接收来自两个磁敏传感器传来的高低不同的电平信号，判断磁铁的旋转方向，进而判断水表的水流方向。同时，CPU主控单元通过计量磁敏传感器输出的脉冲数，换算成水表相应的转动圈数，由此获得水表相应的流量信息。由于两个磁敏传感器相差一定的角度，使得在双磁极环形磁铁旋转一周时，可以获得8 个磁场状态量。当水表的叶轮旋转方向为正转时，水表机芯每旋转一周，两个磁敏传感器共输出一组8个状态数据，即01、11、10、00、01、11、10、00;CPU主控单元将正转的用量信息数据传输至数据存储设备的正转存储区进行累加，水表反转的用量信息数值不变; 当水表的叶轮旋转向为反转时，机芯每旋转一周，两个磁敏传感器共输出对应的另一组8个状态数据，即 10、11、01、00、10、11、01、00; CPU 主控单元将反转的用量信息数据传输至数据存储设备的反转存储区进行累加; 通过正转用量信息数据减去反转的用量信息数据，得到实际用水量的信息数值。反之，当水表安装成反方向时，可以通过磁敏传感器将反转用量信息数据减去正转的用量信息数据，得到实际用水量的信息数值。由此实现了正向数据的计量，也实现了反向数据的检测 。

    如需了解方案详情请加qq:1822568009 .