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简述机电分离式水表中的磁阻芯片使用注意事项

发布日期:2021-09-26 06:06   来源:未知   阅读:

  机电分离式水表,是将机械传动和电子计量部分完全分开。与传统一体式水表相比,机电分离式设计提高了生产效率,方便了售后维护。近几年来,机电分离式水表在智能水表领域成了主流设计。本文结合了多维科技多年来服务于各大水表厂商的技术应用经验,选取几个比较关心的线

  因传统的脉冲水表都采用干簧管的来做,干簧管是机械部件,本身没有功耗,但机电分离水表干簧管的灵敏度不够,只能采用灵敏度高的磁阻

  芯片的方案,磁阻传感器芯片是电子器件,是有一定功耗的。如果磁阻传感器芯片本身选型得当,设计、生产和灌封环节多注意,也不会出现功耗大的问题。下面从芯片选型、设计焊接和灌封工艺几个方面进行分析。1、

  芯片选型目前磁传感器芯片主要为霍尔和磁阻传感器芯片,磁阻传感器芯片从发展历程来看主要分为三代AMR、GMR和TMR,从低功耗角度来讲,AMR和GMR 磁阻传感器芯片的功耗较大,一般在mA级,为了降低功耗,内部与低功耗霍尔芯片一样采用休眠唤醒,也就是分时供电的模式来工作,为了使得功耗降低到一定的程度,大部分时间都在休眠状态,从而存在漏计脉冲的风险。

  霍尔本身的成本要比干簧管低很多,为何在传统的脉冲表里面没有替代干簧管,除了一致性的问题,另外一个主要的问题就是功耗大,原因是分时供电

  部分的电路工作不稳定,导致的功耗变大,并且功耗可能会成千倍的增长,将水表电池能量很快消耗完。为了避免此问题,水表的控制板会单独控制霍尔的供电管脚,定时的上电读取数据,再断电的二次外部分时供电模式,这样芯片一直在外部和内部反复的切换上电和断电的工作模式。这样的工作模式一方面外部会增加水表控制模块的工作量和功耗,另外芯片本身长期的处于上电和断电的状态,对自身工作的稳定性和寿命都会有影响。

  分时供电的AMR磁阻传感器芯片从低功耗的设计原理来看,与霍尔也是一样的,所以作为水表计量最为关键的传感器采集部分,都存在上面提到的与霍尔一样的情况,采用分时供电的模式,芯片会有“睡了不醒”,或“睡的时间太长”,导致的采样率低、漏计脉冲的情况发生,反过来说,如果芯片“长期失眠”,或“睡眠不足”,则会导致芯片的功耗直线上升。

  多维科技的TMR磁阻传感器芯片与AMR、GMR磁阻传感器芯片相比较,本身阻值很高,不用做任何的处理就能做到uA级的功耗,不用分时供电,响应速度也高,工作状态下功耗只有其他磁阻传感器芯片的近千分之一,频率响应高达1KHz,是其他磁阻传感器芯片的50-100倍,不会有漏计脉冲的风险。

  表厂也不用考虑将磁阻传感器芯片放在哪个升位,即使放在升位或纯电子水表的计量都没有问题。

  部分可以中断而不是轮询的方式。图三是磁传感器技术的参数对比,多维科技的TMR磁阻传感器芯片的功耗最低,灵敏度最高,结构也相对复杂。

  综上所述,从芯片选型来看,从本源上选择多维科技的低功耗TMR磁阻传感器芯片,不会出现因为芯片本身的问题导致的功耗大。

  和焊接工艺机电分离式水表的磁阻传感器芯片感应方向是水平于芯片表面,为了与磁铁更好的匹配,一般都用直插件,在设计管脚的时候,要注意焊盘之间的间距,不宜过小,太小容易造成焊接时候的连焊。另外

  要设计的合理,TO92S封装的插件底部的管脚略宽,孔径合适,芯片插入后会卡住,不会晃动,以防止人工焊接时松动,导致焊歪,从而影响一致性。另外要用质量好的助焊剂,如助焊剂选的不好,会导致管脚之间阻值变小,影响芯片的正常工作和功耗,助焊剂焊接完成后最好用酒精棉擦拭下。在灌封之前最好加电做静态功耗测试。3、灌封工艺

  因水表长期工作在潮湿的环境中,需要将磁阻传感器芯片电路部分灌封,以达到防水防潮的目的,灌封一般用环氧树脂和聚氨脂居多,相对而言环氧树脂

  电路板的吸合力较差,如果灌封的工艺把控的不好,由于内外有压差,一般水气会从线束的缝隙进去,导致芯片的外部管脚受潮,电源和地之间,输出端与地之间的阻值变小,从而功耗变大,建议有条件的电路板最好刷三防漆。各水表厂商的产品灌封工艺都不尽相同,要做好灌封实验,以达到最好防水防潮的效果。2

  因机电分离水表磁铁和磁阻传感器芯片的距离较远,如果磁阻传感器芯片的灵敏度不够高,感应区间范围就小,为了满足磁场强度的需求,很多厂家都选用磁性更强且成本低的钕铁硼,以满足芯片占空比的要求,但钕铁硼随着温度的变化,磁性会发生变化,尤其是在温度高的时候,磁性有衰减,另外工作时间长也容易退磁,从而影响占空比,如果磁场强度设计在最大的临界状态,磁铁的退磁现象会影响水表长期的稳定工作,从而增加了水表工作异常的隐患。

  另外的还有一个问题,如果磁铁已经设计成最强,如芯片的一致性不好,也就是不同批次的灵敏度不一致,轻则改变占空比,严重的不吸合或者两个芯片同时吸合,误判为磁攻击。综上磁铁强度建议不要选到极限,让芯片工作在磁场的临界点,以防止磁性衰减,引起问题。

  建议尽量选用钐钴磁铁,磁性相对钕铁硼弱一些,但其工作稳定,可以配合灵敏度更高,感应范围更宽的磁阻传感器芯片,通过调整磁阻传感器芯片的位置来保证磁场强度在安全的区域。考虑到磁铁和磁阻传感器芯片的一致性,以及磁铁退磁及安装误差的影响,所以在最初设计时一定要做好冗余,原则上在吸合点的磁场强度要求至少大于芯片标准OP吸合点的2倍,断开点的磁场强度小于芯片标准RP断开点的1/2。

  所以从一致性和长期工作的稳定来看,机电分离水表用更稳定的钐钴磁铁和多维科技灵敏度更高的TMR磁阻传感器芯片是最佳的选择。多维科技TMR磁阻传感器芯片有不同灵敏度和回差系列芯片,以满足不同水表设计的要求。

  机电分离式水表方案常用的有多种,如果方案设计的不合理,在量产的过程中也会存在很多问题,下面对常用的两种经典方案设计进行一下简单说明:

  智能防盗计数升级版方案,运用双级锁存芯片输出的信号通过两颗不同级性的磁铁来控制。适当调整芯片的位置就能保证相位重叠判断正反转的要求,另外再配一颗灵敏度高的全级磁阻传感器芯片来判断磁攻击。此种方案的优势是能保证50%的占空比,受磁铁和安装一致性的影响不大,利于批量生产。此方案常用计量脉冲的型号是TMR1202T/TMR1208T,常用的防磁攻击型号是:TMR1302S/TMR1362S/TMR1366S

  智能计数版方案是通过两颗芯片输出的脉冲计数,不判断正反转,两颗芯片相位不能相交,也就是双吸,双吸的状态是判断为有磁攻击。此方案不建议客户做两个脉冲重叠,通过相位来判断正反转的设计,因为此种设计有占空比和相位重叠的脉宽的要求,在量产的时候一旦磁铁和安装有误差,会带来很多问题。此类应用的多维科技磁传感器芯片型号是:TMR1302T/TMR1302BT/TMR1303T/TMR1303BT

  上述内容是通过在机电分离式水表客户处反馈的一些问题,从功耗、磁铁配置、芯片选型和方案设计等几个方面进行了分析,并提出了参考建议,仅供参考,如有问题欢迎咨询交流。

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  看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型 : Magnetic Low Field Sensor 电气特征 典型工作电压 (V): 5 典型平均电流 (mA): 3 使用环境 传感范围 (kA/m): -3 – 3 工作温度范围 : -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出 : 无源模拟 典型信号振幅 (mV/V): 10 包装特性 磁传感器包装 : E-Line 4 Pin...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Linear Position Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 2.5 使用环境 传感范围 (mm) 1, 2, 5 工作温度范围 (°C) -40 – 85 工作温度范围 (°F) -40 – 185, -40 – 185 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 11 包装特性 ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Switch Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) .5 使用环境 传感范围 (kA/m) 1.4 – 2.3 工作温度范围 (°C) -40 – 125, -40 – 125 工作温度范围 (°F) -40 – 257, -40 – 257 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 0 包装特性 ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Angle Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 1.6 使用环境 传感范围 (°) 0 – 180 工作温度范围  -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 11 包装特性 磁传感器包装  SO8 ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Angle Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 1.6 使用环境 传感范围 (°) 0 – 180 工作温度范围  -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 11 包装特性 磁传感器包装  SO8, TDFN2.5x2.5 ...

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  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Low Field Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 3 使用环境 传感范围 (kA/m) -3 – 3 工作温度范围  -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 10 包装特性 磁传感器包装  SOT223 ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Low Field Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 3 使用环境 传感范围 (kA/m) -3 – 3 工作温度范围  -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 10 包装特性 磁传感器包装  E-Line 4 Pin ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Low Field Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 4 使用环境 传感范围 (kA/m) -6 – 6 工作温度范围  -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 7 包装特性 磁传感器包装  SOT4W ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Linear Position Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 1.5, 3 使用环境 传感范围 (mm) 1, 2, 5 工作温度范围  -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 11 包装特性 磁传感器包装  DFN2x6 ...

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  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Angle Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 3 – 5.5 典型平均电流 (mA) 10 – 30 睡眠电流 (mA) 1.2 使用环境 工作温度范围  -25 – 85 °C [ -13 – 185 °F ] 操作/应用 信号输出  模拟 数据更新速率 (Hz) 24 – 720 I2C 时钟频率 (Kb/s) 最多 100 包装特性 ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Magnetic Linear Position Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 5 典型平均电流 (mA) 1.5, 3 使用环境 传感范围 (mm) 1, 2, 5 工作温度范围  -40 – 150 °C [ -40 – 302 °F ] 操作/应用 信号输出  无源模拟 典型信号振幅 (mV/V) 11 包装特性 磁传感器包装  DFN2x6 ...

  看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 磁传感器产品类型  Contactless Rotational and Linear Encoder, Magnetic Angle Sensor, Magnetic Low Field Sensor, Magnetic Switch Sensor 电气特征 典型工作电压 (V) 3 – 5.5, 5 典型平均电流 (mA) .5, 1.6, 3, 4, 10 – 30 睡眠电流 (mA) 1.2 使用环境 传感范围 (°) 0 – 180 传感范围 (kA/m) -6 – 6, 1.4 – 2.3 工作温度范围 (°C) -40 – 125, -40 – 125, -40 – 150, -25 – 85 工作温度范围 (°F) -40 – 257, -40 – 257, -40 – 302, -1...

  RST 输出 NVRAM监督员为外部LPSRAM 芯片使能选通(STM795只)用于外部LPSRAM( 7 ns最大值丙延迟) 手册(按钮)复位输入 200毫秒(典型值)吨 REC 看门狗计时器 - 1.6秒(典型值) 自动电池切换 在STM690 /795分之704/804分之802/八百零六分之八百零五监督员是自载装置,其提供微处理器监控功能与能力的非挥发和写保护外部LPSRAM。精密电压基准和比较监视器在V

  80是一款用于移动电源应用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压,一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装(WLCSP) 可编程输出电压 软启动(SS)浪涌电流限制 可编程启动/降压排序 中断报告的故障保护 低电流待机和关机模式 降压转换器:1.2A,VIN范围: 2.5V至5.5V,VOUT范围:0.6V至3.3V 升压转换器:1.0A,VIN范围:2.5V至5.5V,VOUT范围:3.0V至5.7V 四个LDO:300mA,VIN范围:1.9V至5.5V,VOUT范围:0.8V至3.3V 应用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电路图、引脚图和封装图...

  1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...

  是一款线 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:

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