目前智能水表的传感器通常采用干簧管、低功耗霍尔器件以及韦根传感器等。智能水表一般由电池供电，国家标准要求要智能水表的使用年限为六年，智能水表制造商们的内部标准为6+1年，这就对智能水表传感器的功耗提出了苛刻的要求。由于受传感器的功耗、寿命、响应频率的限制，数字化水表的常用方案是通过齿轮的变速，把传感器安装在10升流量位置，检测10升指针的旋转次数进行累计，这样的设计只能测量一段时间内的累计流量，而不能测量瞬时流量。目前在智能水表中普遍使用的干簧管，由于其体积大，不宜安装，影响了表的小型化，智能化；同时由于水锤效应，会发生抖动现象，影响了计量精度。

关于“微功耗”和“零功耗”概念：一般的定义是把工作电流低于30μA的电路称为微功耗电路。关于“零功耗”，在智能水表行业，很多人都说干簧管和韦根传感器是“零功耗”器件，实际上，零功耗的器件是不存在的。干簧管和韦根传感器从器件的角度看是无源器件，但在使用的过程中，还是存在一定的功耗。譬如，干簧管在工作时，在电源端需要接上拉电阻，以保证后端电路能检测到干簧管的开关状态，一般选用1M欧姆的电阻，在干簧管导通时，也会产生1uA@1VDC的电流；再看韦根传感器，不带整形电路的韦根传感器在磁场作用下翻转时，只能产生大约30us脉宽的脉冲信号，这个信号是没法跟后端的处理电路接口的，故此，一般在韦根传感器后面，会接一个整形电路，可以用施密斯触发器或三极管等离散元件搭建，此电路的功耗也是成传感器功耗。另外，对于低功耗的霍尔传感器，霍尔效应的原理决定必须要有测试电流，此电流最好的做到mA级别，为满足低功耗需求，现有的低功耗霍尔传感器一般采用了分时供电的方式，即一段时间开，一段时间关，对于高频响要求的应用，如测试水表叶轮转速，频响满足不了要求，即使是检测10升磁针的转动，在特定的情况下，也会产生漏计数据的情况，直接影响表计的计量精度。

多维科技磁阻传感器采用TMR磁隧道结技术，灵敏度高、响应频率高、功耗低，非常适合于水表、机械式热量表等电池供电场合应用。其特点为灵敏度高（灵敏度达到17Gs），开关点一致性好，响应频率高（典型值为1kHz），低功耗（工作电流为1.5uA@3V），小型封装（SOT23-3、TO-92）。

由于TMR磁传感器的固有特点，非常适合智能水表应用。响应频率高，达到1kHz以上，可直接测量叶轮的转速，得到水表的瞬时流量，可以实时监控用水情况。采用两个TMR传感器，根据四种不同状态信号，可以获得叶轮的旋转速度和旋转方向。通过测量叶轮的转速，多维科技TMR传感器可以实现：瞬时流量检测、漏水及大流量报警、逆流检测等功能。

一、电子水表

主要产品：(1)TMR1202双极锁存型开关传感器；(2)TMR1302全极开关传感器

应用要求：(1)直接检测叶轮转速；(2)高频响，低功耗，温度稳定性高

性能优势：

(1)高频响特性，保证计量准确，不丢失数据；

(2)紧凑的开关点分布，保证输出方波的占空比稳定，可提高计量精度；

(3)较高的灵敏度（1.7mT），保证长时间的计量可靠性；

(4)良好的温度特性（功耗和开关点随温度和电压的变化小）保证系统的使用寿命和计量可靠性

二、智能水表

主要产品：TMR1302开关传感器

应用要求：（1）检测指针转速；（2）低功耗，连续工作，可靠性好

性能优势：

（1）连续工作，1.5uA低功耗特性，保证计量准确，不丢失数据；

（2）紧凑的开关点分布，保证输出方波的占空比稳定，可提高计量精度；

（3）较高的灵敏度（1.7mT），保证长时间的计量可靠性；

（4）良好的温度特性（功耗和开关点随温度和电压的变化小）保证系统的使用寿命和计量可靠性；

（5）标准的高低电平，直接接入后端处理器 

三、直读式水表

主要产品：TMR3002角度传感器

应用要求：直接检测字轮位置

性能优势：

（1）可配湿式水表，满足起始流量和成本要求；

（2）读数字轮360°全圆周测量，测量分辨率取决于模数转换的实际精度，读数准确率100%，不存在临界状态和模糊状态；

（3）电子元器件的大幅度减少，大大降低了产品因器件故障引起风险；

（4）克服了光电直读方案光通路穿过水表液封介质中气泡时，光的反射与折射引起读数误码

参考文献：

[1]石英春, 李宇峰, 熊英. 基于TMR的流量控制器装置的设计[J]. 仪表技术, 2015(10).

*注：作者使用多维科技的低功耗TMR磁开关传感器完成水量计量单元的设计。

摘要：为了减少水资源浪费,针对机械式流量计量中的计量精度不高、抄收和管理手段落后的问题,设计了一种以TMR(隧道磁电阻传感器)为核心的计量方式,可以精确计量到1/8圈的用水量(即12mL左右的的水量),并通过M_bus有线通信方式,将计量的数据实时传送到主站系统;相关工作人员通过查看抄读回的用户使用数据信息,对用户的使用情况进行检测和控制。实验表明,此控制器装置可以达到精确计量的目的,为后续的漏损分析提供了重要的依据。

出版源:《仪表技术》, 2015(10)

关键词:传感器；流量控制器；设计