MS1022高集成度芯片 点击:2903 | 回复:2



三亚微

    
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发表于:2016-07-11 17:22:06
楼主

   前言

   从2009年开始,中国北方供热改革已经真正的迈开了脚步,在未来的几年当中,北方各地将会加快对于供热计量方面的改革力度,按热量计价收费将会成为今后北方供热供暖方面的一个重点工作。而超声波热量表由于其测量方式无接触部件,低压降和低能量消耗而且测量高精度,正在逐渐取代机械式的热量表,成为北方供热供暖热计量方案的首选。应用德国acam公司的第一代产品MS1021实现的超声波热量表已经在市场被广泛的应用,而且由于其集成度高,测量性能好功耗低的优势,受到广大的热量表公司的认可。而今,acam公司进一步推出了针对超声波热量表的高级成度MS1022,在性能质量,功耗及其他各个方面将全面超越MS1021,成为超声波热量表的首选。

  MS1022介绍

  在2010年的11月底,德国acam公司在原有的基础上,又专门针对超声波热量表的一些特性,进行了更深入的研究和改进,最终推出了新一代针对超声波热量表所设计的的芯片MS1022。这颗芯片为QFN32管脚的封装形式。这颗芯片而除了具备了MS1021的功能以外,还额外集成了超声波热量表所需要的信号处理模拟部分,比如模拟开关,以及低噪声斩波稳定(自动进行温度电压校正)模拟信号比较器,以及内部集成了温度测量所需施密特触发器,使超声波热量表的设计开发非常简单,大大降低材料和人工成本,并且将测量质量和功耗提升到了一个前所未有的等级,实现了更高集成度,更低功耗,更高精度的超声波热量表方案。MS1022所能够实现的性能,是MS1021所无法达到的。

模拟控制部分将信号的发射接收的处理变得前所未有的简单,模拟信号和整个流程控制直接由这个部分来处理和自动操作,而且斩波稳定比较器可以保证测量的质量; 温度部分集成了施密特触发器,直接接上温度传感器和参考电阻就可以进行高精度的测量,测量的性能远远超过热量表所需的要求; 7x32的eeprom单元可以让客户存储整表的一些ID信息以及配置寄存器的信息。

  管脚信号输出功能

  设置寄存器SEL_TST01通过FIRE_IN管脚输出内部比较器比较回波后的脉冲,助判断回波和比较器信号的特性

  除了上图中的额外增加的模块外,acam公司还针对超声波热量表的特性在MS1022内部进行了一些超声波必要信号在其管脚Fire_in和En_start的输出,这些输出信号,可以帮助客户深入分析了解超声波信号以及MS1022的一些特性。

除了以上输出的信号外,还可以在EN_start管脚输出4k的晶振时钟,在Fire_In管脚上输出32k的低功耗晶振时钟,那么所输出的具体信号的是由寄存器配置所决定,详细设置请参考MS1022的用户手册。通过这些信号的输出,可以帮助可以详细的分析了解MS1022的超声波测量特性,帮助客户在超声波热量表开发过程中克服很多困难。  

    给我们最直观的印象就是,整个测量系统所需要的外部元器件非常少,整个结构很紧凑,除了所必需的简单单片机以及超声波换能器和温度传感器外,外部仅需要2对RC阻容,2个晶振,和一些旁路去藕电阻电容。时间测量上游,下游信号的发射接收以及信号的处理,温度测量等完全在MS1022芯片内部完成,单片机仅需读取MS1022的测量数据,将时间测量结果以及温度测量结果进行热量的转换计算即可。

  在单片机方面,MSP430不再是最好的选择,像Silabs的单片机,Renesas的单片机系列等都可以完全适合热量表的应用。由于MS1022的测量低功耗以及完全自动的超声波上下游测量,另外通过MS1022的管脚可以提供给出一个超低功耗的32k晶振源,可以直接将这个晶振源提供给单片机。MS1022本身的测量功耗是否非常低的,在每秒钟一次上下游飞行时间测量的情况下,测量功耗仅为大约2uA左右。

  MS1022应用内部比较器测量效果:

  为了验证MS1022的性能,我们应用acam MS1022演示系统及威海天罡管段进行了零点稳定性测试,应用MS1022内部比较器,每次测量3个脉冲,8次平均后的结果,2.5小时无停止,MS1022测量功耗大概为14 uA。MS1022在每秒钟一次上下游的时间测量功耗仅为大约2uA:

  MS1022应用内部自动上下游时间测量的典型流程:

1. send Reg1 ALU计算(0x8121xxxx) ;  为了每一次计算都写入结果寄存器0 会有中断,

;  但是这个中断不需要关心

 

2.Init TDC 0x70                                              初始化,上面的中断会自动恢复

3.send opcodestart_TOF_restart               发送自动上下游测量命令

4.wait INTN                                                     判断是否收到中断

5.read  结果寄存器reg0                            从结果寄存器0中读上游时间测量结果

6.send  reg1 ALU计算(0x8121xxxx)   下游测量将结果也写到结果寄存器0中,也会有中

;  断,不用关心这个中断

7.Init TDC 0x70                                             初始化,上面的中断会自动恢复

8. wait INTN                                                    判断是否收到中断

9. read结果寄存器reg0                            从结果寄存器0中读下游时间测量结果


  当然每个通道最多可以进行接受3个脉冲,每次上下游都可以一次获得三个结果,如果希望计算所有3个结果,请进一步与世强电讯公司工程师联络。

  总结:

  MS1022这颗专门为超声波热量表测量所设计的高集成度芯片,将会使超声波热量表的设计进一步简化,降低整体成本,而其高质量的测量性能以及超低的测量功耗,必将成为继MS1021之后成为超声波热量表设计的完美方案。

    咨询电话:13556840586 黄生!




三亚微

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发表于:2016-07-29 09:51:54
1楼

太棒了,谢谢楼主的分享

lknzzf

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2楼

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