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基于EFM32的无磁热表的方案

2011年10月24日 15:17 次阅读

  EFM32是由挪威EnergyMicro公司采用Cortex-M3内核设计而来的高性能微控制器,它具有突出的低功耗特性,适用于三表(电表、水表、气表、热表)、工业控制、警报安全系统、健康与运动应用系统、手持式医疗设备以及智能家居控制等领域。

  针对EFM32的低功耗特性以及LESENSE接口的应用特色,本文将详细阐述基于EFM32的无磁热表的方案。

  LESENSE简介

  LESENSE接口是EFM32微控制器利用片上外设实现可配置传感器检测的低功耗接口。传感器接口检测到的结果可由LESENSE配置16状态的状态机进行解码,也可以保存在缓冲区中,由CPU或DMA进行进一步的处理。

  LESENSE除了能在功耗模式EM0和EM1下工作外,还可以在低功耗模式EM2下,通过配置它为事件输入低功耗唤醒CPU(@1uA)。

  LESENSE特性

  EFM32的LESENSE接口具有低功耗、可配置特性灵活的特点:

  l 多达16通道的传感器接入,支持电感式、电容式、电阻式传感器检测输入;

  l 在EM0、EM1、EM2模式下,自动进行传感器检测;

  l 高度可配置的传感器检测结果解码;

  l 传感器事件中断;

  l 提供外部传感器可配置使能信号;

  l 多达16个可保存传感器检测结果的环形缓冲区。

  无磁热表方案

  EFM32的LESENSE接口适用于有电感式传感器检测需求的应用领域,例如流量计、水表、热量表、转动位置检测模块等应用。无磁式热表(热量表)方案就是综合EFM32的低功耗特性以及LESENSE实现的无磁传感式流量检测技术而来。

  (一)应用背景

  目前传统的热表方案主要采用韦根、霍尔、干簧管等有磁传感器进行流量检测,因此叶轮上需要带有永久磁铁,由于供暖管道的生锈和水质比较差,叶轮上的磁铁很容易吸附水中的铁屑、铁锈等,并形成堆积,从而阻碍了叶轮的转动和增加了磨损,尤其是在停止供热以后,大量的杂质硬化,使叶轮在第二年供热时转动很慢,严重的甚至不能转动,大大影响热量表的使用寿命。同时,由于长时间工作于高温水流中,磁铁磁力会减弱,从而影响到采样的可靠性。有磁传感器的另一个致命弱点是极容易受到外部磁场的干扰,使采样信号发生紊乱,甚至停止工作。因此有磁式流量检测的热表已逐步被市场所淘汰。

  目前市场上常应用的热表方案分别是无磁式热表和超声波式热表。超声波检测具有精度高,可靠性好的优点,但是超声波检测芯片的价格较贵,整体方案的成本较高。因此,无磁式传感器以其低成本、高精度的特点得到广泛应用。

  (二)系统结构

  EFM32主要是依靠检测LESENSE外接的LC振荡电路的阻尼振荡波形的变化来判断外部电感量的变化,从而得到旋转叶轮的转动情况。

  

电感检测原理

 

  图1 电感检测原理

  如图1所示,两个LC传感器固定在叶轮上方,分布在与圆心成90度或180度角。EFM32通过DAC定时输出激励脉冲让LC传感器产生自由振荡。流体流动时带动叶轮转动,由于叶轮的一半涂有具有阻尼特性的金属膜,在叶轮转动时两个LC传感器会交替经过涂有金属膜的部分。当传感器在经过有金属的位置时,LC阻尼振荡的振幅衰减速度快,相反,在经过非金属部分时,LC阻尼振荡振幅衰减的速度就慢,如图2所示。

  

 

  图2 阻尼振荡波形

  将振荡信号输入到EFM32中的比较器与设定的电压进行比较,即可得到一串脉冲,通过比较两个LC传感器的脉冲个数的变化即可计算出叶轮的运转速度,从而得出流体的流量。由于DAC、LESENSE及模拟比较器都可以在MCU睡眠状态EM2模式下进行工作,因此,整个LC传感器检测的过程中并不需要CPU进行干涉,CPU可以进行其它的任务处理或保持睡眠以使全程运行在低功耗状态,只需要在检测结束后才被唤醒进行结果的处理以及流量的计算。

  同时,EFM32带有12位的ADC,可支持差分输入,可与PT1000铂电阻实现高精度温度的测量。它片上集成的LCD控制器可实现热表上显示液晶屏的驱动,用于人机交互界面。此外,EFM32片内带有RTC功能模块,可用于时间记录。热表的通信接口可通过EFM32的2路UART扩展为红外通信接口及M-BUS/RS-485总线通信接口。EFM32的工作电压范围为1.8V~3.8V,能够在3.6V锂电池直接供电的情况下工作,并且能够兼容锂电池的浮动电压范围,使得系统的可靠性和稳定性提高。

  

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恩智浦推出POS读卡器解决方案 扩大对电子支付市...

详解手机气体传感器的原理

  该气体感测器的最顶端是一层金属氧化物(例如侦测挥发性有机化合物的锡氧化物),其下方有金(gold...

发表于 2016-05-11 15:26 1138次阅读
详解手机气体传感器的原理

STM32系列九年16亿出货量是怎样做到的

“截止2016年4月28日,STM在全球范围内已经达到了16亿的出货量,也就是说每秒钟有20多个ST...

发表于 2016-05-10 11:37 1118次阅读
STM32系列九年16亿出货量是怎样做到的

售价低至30美分:兆易创新推出20pin封装的G...

  2016年5月5日 —日前,业界领先的存储器和控制器供应商兆易创新(GigaDevice)宣布推...

发表于 2016-05-05 16:22 387次阅读
售价低至30美分:兆易创新推出20pin封装的G...

加速物联网布局,Mouser备货全新基于x86架...

  2016年5月4日 – 贸泽电子(Mouser Electronics)即日起开始分销为物联网 ...

发表于 2016-05-05 14:02 193次阅读
加速物联网布局,Mouser备货全新基于x86架...

ARM为v8-M架构增加安全保护机制意欲何为

万物相联带来更便利的使用者体验,但也将面临更严峻的资讯安全考验。有鉴于此,安谋国际(ARM)近年积极...

发表于 2016-04-18 14:49 483次阅读
ARM为v8-M架构增加安全保护机制意欲何为

e络盟供应Analog Devices EVAL...

  [中国 – 2016年4月15日] e络盟日前宣布推出Analog Devices EVAL-A...

发表于 2016-04-15 16:10 316次阅读
e络盟供应Analog Devices EVAL...

Mouser供货Analog Devices E...

 2016年4月14日 – 贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始备货Ana...

发表于 2016-04-15 09:26 253次阅读
Mouser供货Analog Devices E...

Infineon XMC4700 Relax系列...

 2016年4月13日 – 贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始分销Inf...

发表于 2016-04-13 13:32 299次阅读
Infineon XMC4700 Relax系列...

TI发布创新型宽VIN DC/DC控制器,可支持...

近日,德州仪器 (TI) 推出了一款2.2MHz、双通道同步降压转换器;这款器件特有区别于其它产品的...

发表于 2016-03-29 15:18 301次阅读
TI发布创新型宽VIN DC/DC控制器,可支持...

神级DIY:TI工程师打造混合能量采集装置

Will Cooper和Dave Smith是TI两位久负盛名的DIY达人。最近,他们经过通力合作,...

发表于 2016-03-29 11:21 500次阅读
神级DIY:TI工程师打造混合能量采集装置

e络盟供应MSP CapTIvate™ MCU开...

[中国 – 2016年3月23日] e络盟日前宣布供应德州仪器MSP CapTIvate™微控制器(...

发表于 2016-03-23 14:21 202次阅读
e络盟供应MSP CapTIvate™ MCU开...

TI推出全球首款具有可配置低泄漏跨阻放大器的微控...

德州仪器(TI)(NASDAQ: TXN)日前宣布其用户现在能够利用全新的MSP430FR2311微...

发表于 2016-03-22 16:38 237次阅读
TI推出全球首款具有可配置低泄漏跨阻放大器的微控...

大联大友尚集团推出ST STM32 F4系列中的...

2016年3月15日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下友尚推出...

发表于 2016-03-16 10:05 334次阅读
大联大友尚集团推出ST STM32 F4系列中的...

恩智浦新型开发平台Kinetis KW2x MC...

e络盟日前宣布推出面向Kinetis KW2x MCU的新型恩智浦开发平台。它包含两个电路板,可以...

发表于 2016-03-10 13:45 247次阅读
恩智浦新型开发平台Kinetis KW2x MC...

STM32L0系列MCU可以稳定工作在125度环...

中国,2016年3月2日——横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroe...

发表于 2016-03-09 10:23 1055次阅读
STM32L0系列MCU可以稳定工作在125度环...

e络盟推出针对高性能工业控制应用的 Atmel ...

 SAME70-XPLD微控制器评估板可与集成了Atmel Studio、Atmel Softwar...

发表于 2016-03-03 16:59 464次阅读
e络盟推出针对高性能工业控制应用的 Atmel ...

大联大品佳集团推出基于Nuvoton(新唐科技)...

 2016年3月1日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下品佳推出...

发表于 2016-03-01 13:57 297次阅读
大联大品佳集团推出基于Nuvoton(新唐科技)...

XMC1400微控制器助力实现成本敏感的实时电源...

2016年2月29日,德国慕尼黑和纽伦堡讯——XMC1400微控制器将助力英飞凌科技股份公司(FSE...

发表于 2016-03-01 10:08 632次阅读
XMC1400微控制器助力实现成本敏感的实时电源...

为什么静态电流对于USB Type-C很重要?

在全新的笔记本电脑、智能手机和平板电脑推出后,USB Type-C成为了一个热门话题;在这些设备上都...

发表于 2016-02-26 15:20 1150次阅读
为什么静态电流对于USB Type-C很重要?

RS Components推出支持物联网开发的最...

中国北京,2016年2月23日 - 服务于全球工程师的分销商Electrocomponents pl...

发表于 2016-02-23 14:15 254次阅读
RS Components推出支持物联网开发的最...

瑞萨电子发布虚拟开发环境,支持早期开发评估

全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社(TSE:6723)今日宣布RL78网络模拟器开发成功...

发表于 2016-02-17 16:44 278次阅读
瑞萨电子发布虚拟开发环境,支持早期开发评估

场供电的 NFC 和微控制器参考设计

发表于 2015-05-05 16:31 1232次阅读
场供电的 NFC 和微控制器参考设计

使用低功耗微控制器实现的空调远程控制器

发表于 2015-05-05 15:47 1328次阅读
使用低功耗微控制器实现的空调远程控制器

采用 FRAM 微控制器实现的温度调节装置

发表于 2015-05-05 11:08 1395次阅读
采用 FRAM 微控制器实现的温度调节装置