國外傳感器網 > 案例及應用 > FAP-core是高技術指標的微功耗高精度數字位移傳感器在燃氣儀表上的應用

FAP-core是高技術指標的微功耗高精度數字位移傳感器在燃氣儀表上的應用


http://www.f84aajv7.icu    時間:2011/11/30 17:35:44    點擊2386次

 

FAP-core在流量流計量上既簡單又有效的可靠用法
FAP-core是高技術指標的微功耗高精度數字位移傳感器的內核。原9723產品的所有功能都是由它實現完成的,原9723產品是FAP-core的一種應用方式。FAP-core構成的系列傳感器具有以下特點:微功耗、寬電壓、探測精度高、耐大溫差、抗干擾能力強,探測距離遠,測量精度高,壽命長。FAP-core適用于多種流量計,應用面更寬,而且更加靈活,應用更加方便。
FAP-core采樣原理:
FAP-core構成的傳感器基本結構包括兩個部分:采樣器內核與采樣結構
 
1、             采樣器內核
采樣器內核是完成與實現采樣信號發生、發射和返回信號的處理,其中涉及到采樣信號發射和返回前后的頻率、幅度及相角的變化處理,對于這些變化的識別與分離測量信號,并確認分離出的測量信號在滿足一個采樣量時輸出一個數字量測量信號。
2、             采樣結構
 采樣結構是由一個專用采樣探頭和在被測物體上一個特殊幾何結構的識別體構成。
    專用探頭,是用來專門發射與接收來自FAP-core的探測信號,這是一個超聲波段的電磁波,選用這波段是為了針對某些種類材料的,具有良好的穿透性,特別是某些塑料材料。由直徑很小的發射頭發出一束聚焦了的采樣電磁波,探測到被測物體上識別體(下文中稱為識別體),形成一個同頻率相位相反的電磁場,當探頭的發射頭正對識別體時,感應出的反電磁場強度最強最有效。探頭與識別發生相對位移時,由于正反電磁場的作用,發生多普勒效應產生頻率、幅度與相角變化,為準確采樣提供了有效的采樣特征量以完成精確采樣。
    識別體,在被測物體上一個特殊幾何結構的識別體,最好的結構是同心閉合金屬線圈,直徑與探頭直徑大體相當;導線的線徑越小越好,線圈的匝數最少是1~3圈即可準確采樣,線材為高溫漆包線。這種結構可以作為位移傳感器最佳。
    對于巨大用量葉輪式流量計基表來說,業內叫做無磁基表,特別是熱量表、智能水表。它的主要結構是在葉輪上放上半圓形的金屬片用來采樣。其實這種用絕對不是最佳用法。在此給大家介紹幾種相應的結構,以便于更好發揮該傳感器的作用。
如圖下圖所示:
 
2、圖3均早期應用至今的方法。
分析如下:圖2比較常見,但很難做到使葉輪平衡轉動,每圈只發生1個脈沖。
3也不少,可以較好的做到使葉輪平衡轉動,每圈可以發生2個脈沖。
 
上述兩種情況的采樣原理是電磁波到達金屬上在金屬片表面形成安培分子電流(原子電流)而形成反電磁場,同樣是正反電磁場的相互作用而完成采樣。在此形成反電磁場的安培分子電流,基本上只有金屬表上才是有效部分,所以金屬片越薄采樣效果越好,采樣距離越遠,同對葉輪轉動的影響越小,對于提高測量精度和基表壽命大有好處。如果金屬片比較厚,就是有大量的電磁波能量被金屬吸收轉化熱量,這樣不僅影響采樣,而且,增加葉輪的重量負荷,從而,使精度和壽命均降低。
 
4-1,圖4-2一個效果比較好又容易實現的基表方案
分析如下:這種應用方式可以使葉輪轉動平衡,葉輪使用壽命增長,而且,測量更精確,發出的脈沖數可以是2345,根據目前市場上現行基表葉輪轉速,以及FAP-core 300Hz的采樣頻率,現行的基表葉輪每轉達到8 個脈沖是可以實現的,但要求按圓孔或金屬圓片尺寸放得下、擺得開。這種用法不僅制造容易,而且,對于葉輪每圈的計量分辨度提高數倍,對于測定基表小流量,出廠檢定時只需要幾升水就可完全解決,能大大提高生產制造效率。這樣最實惠的是用戶,在真正意義上使用戶產品的精度、壽命和制造效率都得到提高,用需要做的僅僅是對流量系數簡單修改。
這種應用方法,完全適用現行的多流束和單流束表,而且,單流束表葉輪轉動平衡問題大有改善。對于這類基表的應用是目前熱量表、智能水表運行可靠、計量精確,生產制造技術成熟的,關于機械表在實際應用中堵塞的情況,根據實際應用很快就會證明了,機械表最不易堵塞的,也不怕水質差而結垢。要遠遠優于其他類型的表。而且,這類表成本低廉,非常適合我國的實際應用環境。一定不會像其他類型的表,潛在問題那么嚴重,在目前條件下解決不了的問題那么多。
4-1,圖4-2應用方案也以很好地直接引用到加油機,以及其他類型的葉輪流量計上。
采樣原理分析:
4-1,圖4-2,所示采樣結構,更有利于反電磁場的有效形成。探頭發射出的聚焦了的電磁波束到達識別體(帶多孔的金屬圓盤)后,在圓孔內沿激勵產生出更加穩定的、方向性更集中的、強度較大反電磁場。在有金屬的部分,除少量能量被吸引外大部分會在圓孔內沿集積,以用來形成反電磁場,所以,會在探測區域內、外形更大對比度,圓孔圓心與探頭發射點圓心正對時最強。從而,識別更加準確,抗干擾能力增加數倍。
4-2,與圖4-1在原理上的區別僅僅是在圓金屬片的外沿形成激勵產生出的穩定的、方向性集中的、強度較大的反電磁場。已有的工程師,在實際應用中,為了生產時容易安裝薄金屬片,將多個圓形金屬片做成連接在一起的,實測結果效果也不錯,我估計可能不如金屬圓片單個放置效果好點,因為,激勵電荷可能有所分散,制作薄金屬圓片的模具可能的復雜不少,生產中安裝不見的省事。請各用戶在實際去驗證,可能還有更好方式方法,這里只要求符合采樣原理就行。
   見于圖2、圖3、圖4應用實例,均對采樣器電磁波振蕩幅度的要求并不苛刻。
一、 FAP-core的技術指標
(1) 工作電壓:DC 2.012V  推薦DC  2.05V
(2) 平均工作電流:57μA
(3) 采樣方式: 無磁性采樣。探測物質:不銹鋼、鋁、銅、鐵等,
(4) 標準探測距離:5mm
(5) 上電復位時間:1s <t<5s,采樣時間可控范圍3ms120s
(6),輸出信號類型:
穩幅方波;信號幅度:高電平不小于工作電壓的80% ,低電平0.1V
高阻抗輸出:輸出阻抗:600KΩ
信號輸出頻率:(0300Hz
 遠傳輸距離不小于30m
(8) 工作溫度范圍:–25125(可以根據不同用戶,–40125
(9) 計量精度高及抗干擾能力強。
 
二、            FAP-core的安裝使用
1FAP-core主機板的應用
FAP-core是體積很小,安裝應用非常方便,芯片貼片封裝形式,可以直接焊在各類型計量儀表主板上,占用電路板面小于25×25mm,只需要用φ0.1的兩芯屏蔽線(長度:100~250mm)連接探頭,基表上只安裝一個探頭,接大地專用地線在靠近探的雙芯屏蔽線的一端,并與屏障層相連接,在屏蔽線的另一端,接地線叉子要用螺絲釘擰在基表外上。屏蔽層要與FAP-core電路第3管腳連接(即,接大地PIN),應用非常方便,安全可靠,不受任何基表類限制,并且成本低。
如圖:
2FAP-core外形尺寸
 
3、 由于FA FAP-core在各類基表上應用(僅供參考)
P-core是芯片封裝形式,因此可以以器件方式裝入各類傳感器外殼,以適用各類不同的基表,滿足不同客戶的需求,如圖 所示,接線方式和使用方法與老9723同。
 
 
 
 
4、對于沒有特定的傳感器外殼的異型基表,可以采用如圖所示方式,探頭分裝來滿足應用要求,特別是各類大口徑基表更為方便。接線方式和使用方法與老9723同。
 
三、注意事項:
必須接地線,即:接大地,將相應的專用地線(該地線在FAP-core內部是電源隔離的)連接到基表殼體上,目的是放掉靜電。由于液體在管道內高速流動(相對位移),極易產生靜電,特別在熱量表管道上。接地非常利于抗共模干擾。
 
四、FAP-core現已批量生產,生產商與產品供應商:北京同創友誼科技有限公司
聯系電話:010-62538756    010-62645199    傳真:010-62630947 
聯系人:劉先生    手機:13910897278
 
設計人:譚慧勇   咨詢電話:18653199758
聲明:本文章的版權歸屬于譚慧勇所有,但允許轉載。
2011826星期二于濟南
相關關鍵詞:
國外傳感器網 版權所有
? Copyright By www.f84aajv7.icu All Right
業務咨詢:010-67152280/67114885/67124125
客戶服務:[email protected]  物聯網技術支持:[email protected]
京ICP備07000717號
京公網安備110101000113號
发财神2技巧