專利名稱：無磁傳感器測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用MSP430FW42X的SCAN IF模塊實現流量測量的裝置，屬流體測量裝置制造領域。
背景技術：
授權公告號CN2570741Y、名稱“一種無磁傳感智能凈水水表”，該水表包括表殼、閥座、機芯、電動閥門，射流發生器、無磁傳感器，采用無磁傳感的信號采集裝置，降低水表的始動流量，使得計量更加合理準確。
授權公告號CN2572371Y、名稱“水媒熱/冷量表”，該感應檢測器包括兩個電感線圈和；所述旋翼式水表的旋翼上水平固定有金屬薄片；所述感應線圈對稱所述旋翼的旋轉軸設置在所述上蓋板上，旋翼旋轉，金屬片與兩個電感線圈的相對位置變化導致相對電感量變化。
發明內容
設計目的采用諧振回路(LC傳感器)與MSP430FW42X的SCAN IF模塊相結合，實現對各種流體流量的精確測量。
設計方案MSP430FW42x系列單片機是TI針對電子式流量與旋轉運動檢測最新開發的專用MCU芯片，它將超低功耗MCU、旋轉掃描接口(Scan IF)和液晶顯示LCD驅動模塊完美地結合為一體，該器件的超低功耗結構和流量檢測模塊不僅延長了電池的壽命，同時還提高了儀表的精度與性能。SCAN IF模塊能夠在低功耗下自動檢測線性或旋轉的運動。SCAN IF模塊由三塊組成模擬前端(AFE)、信號處理狀態機(PSM)、定時狀態機(TSM)。其中模擬前端的主要元器件是一個“VCC/2”發生器，一個比較器和一個10位DAC，模擬前端激勵傳感器，檢測信號并把信號轉換為數字形式；這些數字信號進入信號處理狀態機，信號處理狀態機根據這些信號分析并計數旋轉運動，信號處理狀態機計算出轉動(流體流量)和它的方向；定時狀態機控制模擬前端和信號處理狀態機。①基本原理一個由葉輪或是螺旋齒輪構成的機械裝置把流體流動轉換為轉動，這種轉換能夠實現對流體流量的測量。把一個諧振回路中的電感置于葉輪的上方可以檢測到葉輪的轉動，葉輪的一半敷有銅或是其他有阻尼性的金屬。由電感在葉輪上方的位置決定了諧振回路的阻尼系數，電感位于區域a時，回路的阻尼系數高于電感位于區域b時。通過測量諧振回路的不同阻尼系數，可以實現對轉動的測量。圖1為測量原理示意圖。②振蕩測試法圖2給出了2個傳感器位于不同區域時的振蕩波形，MSP430FW42X采用振蕩測試法把不同的衰減幅度轉換為數字信號進行測量。這種方法把圖2中的傳感器1的減幅系數表示為“L”，傳感器2的減幅系數表示為“H”。③信號處理隨著葉輪轉動，傳感器1和傳感器2的信號隨之不斷改變。圖3給出了兩個傳感器的狀態變化，如果知道前一個狀態和新的狀態，同時可以得出旋轉的方向。增計數由狀態“d”變化到狀態“a”；減計數由狀態“b”變化到狀態“a”。
技術方案1無磁傳感器測量裝置，兩個諧振回路中的電感置于葉輪的上方以檢測葉輪的轉動，葉輪的一半敷有銅或是其他有阻尼性的金屬，諧振回路所測量到的電信號輸入至MSP430FW42X單片機中內置SCAN IF的信號輸入端且由SCAN IF模塊計算出轉動(流體流量)和它的方向。
技術方案2無磁水表，它包括電源、液晶顯示LCD及馬達驅動控制閥門，MSP430FW42X中的旋轉掃描接口(Scan IF)分別接兩個LC諧振回路的信號輸出端、通訊接口IC卡或射頻卡或M-BUS遠傳。
本實用新型與背景技術相比，一是由于MSP430FW42x系列單片機是TI針對電子式流量與旋轉運動檢測最新開發的專用MCU芯片，它將超低功耗MCU、旋轉掃描接口(ScanIF)和液晶顯示LCD驅動模塊完美地結合為一體，該器件的超低功耗結構和流量檢測模塊不僅延長了電池的壽命，同時還提高了儀表的精度與性能；二是采用諧振回路作為旋轉掃描接口的測量信號傳感器，通過測量諧振回路的不同阻尼系數，可以高精確地實現對轉動流量的測量；三是采用MSP430FW42X設計的流體測量器具，其電路結構非常簡單、可靠；四是不需要外部流量檢測IC，直接取代TMS3723B，大大簡化了系統硬件設計和軟件設計，并且提高了系統的穩定性；五是不僅適用于熱量儀表、熱水和冷水儀表、氣體儀表和工業流量計、風力計以及其他旋轉檢測應用，而且定時器支持計數器應用、射頻位流操作、IrDA和M-Bus通訊，并可實現模數轉換的通用模擬比較器A可用于熱量表中。
圖1是無磁傳感器測量裝置中2個LC傳感器測量旋轉運動的結構示意圖。
圖2是2個LC傳感器位于不同區域時的振蕩波形示意圖。
圖3是2個LC傳感器的狀態變化示意圖。
圖4是采用MSP430FW42X設計水表方框圖。
圖5是SCAN IF模塊框圖。
具體實施方式
實施例1無磁傳感器測量裝置，兩個諧振回路(諧振回路為LC諧振回路，也就是LC諧振測量傳感器)中的電感置于葉輪的上方以檢測葉輪的轉動，葉輪的一半敷有銅或是其他有阻尼性的金屬，見附圖1。諧振回路所測量到的電信號由MSP430FW42X(MSP430FW423、MSP430FW425、MSP430FW427)單片機中內置SCAN IF模塊完成，由SCANIF模塊計算出轉動(流體流量)和它的方向，見附圖5。兩諧振回路一端及電容C的一端并接接SCAN IF模塊的SIFCOM端，電容C的另一端接地，兩諧振回路的另一端分別接SCAN IF模塊的SIFCHO和SIHF1端，見附圖1。SCAN IF模塊由模擬前端(AFE)、信號處理狀態機(PSM)、定時狀態機(TSM)組成，其中模擬前端激勵傳感器，檢測信號并把信號轉換為數字形式，這些數字信號進入信號處理狀態機，信號處理狀態機根據這些信號分析并計數旋轉運動，定時狀態機控制模擬前端和信號處理狀態機，見附圖1。①CAN IF的基本設置設置SCAN IF的控制寄存器SIFCTL1、SIFCTL2、SIFCTL3、SIFCTL4、SIFCTL5；定義P6.x/SIFCH.x引腳為SCAN IF模塊功能；打開“VCC/2”發生器；時鐘源選擇；信號狀態處理機；②規劃時間狀態機SCAN IF的時間狀態機用來確定測量序列，每一步所需的時間可以精確的調整，通常的測量序列如下所示確定空閑狀態；激勵LC傳感器；延時一定的時間，此時測量可以進行；打開DAC和比較器；測量；停止；③定義DAC的磁滯門限DAC為每個傳感器的阻尼和非阻尼振蕩器提供磁滯門限，通過觀察每個傳感器的振蕩曲線和DAC的電壓，調整DAC的磁滯門限；④信號處理狀態機信號處理狀態機處理是一個可設計的狀態機，它通過存儲在MSP430存儲器中的狀態表得出轉速和方向，向量SIFTPSMV初始指向PSM的狀態表。其測量方法如上所述，由于電感在葉輪上方的位置決定了諧振回路的阻尼系數，電感位于區域a時，回路的阻尼系數高于電感位于區域b時，通過測量諧振回路的不同阻尼系數，MSP430FW42X采用振蕩測試法把不同的衰減幅度轉換為數字信號進行測量，以實現對轉動的測量。隨著葉輪轉動，兩個諧振回路中的信號隨之不斷改變，知道前一個狀態和新的狀態，即得出旋轉的方向，增計數由狀態“d”變化到狀態“a”；減計數由狀態“b”變化到狀態“a”，見附圖2和3。
SCAN IF模塊初始化程序void InitScanIF(void){int i；P6SEL|＝0x03；//初始化時間狀態機SIFTSM0＝0x0000；SIFTSM1＝0x002C；SIFTSM2＝0x0404；SIFTSM3＝0x0934；SIFTSM4＝0x3174；SIFTSM5＝0x0220；//給定DAC的磁滯門限SIFDACR0＝0x0330；SIFDACR1＝0x0330；//初始化Scan IF的控制寄存器
SIFCTL2＝0x0140；for(i＝0；i＜＝857；i++)；SIFCTL3＝0x0100；SIFCTL4＝0x13F0；SIFCTL5＝0x0045；SIFTPSMV＝(unsigned int)&PSM；SIFCTL1|＝0x1001；實施例2無磁水表，它包括電源、液晶顯示LCD及馬達驅動控制閥門，馬達驅動控制閥門受控于CMU處理單元，用于控制閥門的開啟或關閉，當卡(或CMU處理單元記載)中有錢時，閥門呈開啟狀態；當卡(或CMU處理單元記載)中無錢時，閥門呈關閉狀態。MSP430FW42X(MSP430FW423、MSP430FW425、MSP430FW427)中的旋轉掃描接口(ScanIF)分別接兩個LC諧振回路的信號輸出端、通訊接口IC卡或射頻卡或M-BUS遠傳。兩個LC諧振回路信號輸出端與旋轉掃描接口間接有電容。無磁水表中設有防拆裝置和馬達驅動。測量原理本方案通過把流體流動轉換為旋轉運動實現對流體流量的檢測。采用附有金屬膜的葉輪實現這種轉換，管道中的流體推動葉輪的不斷旋轉，其轉速直接決定于流體的流速。此機械轉動信號經無磁非接觸式傳感器將其轉化為電信號送至微控制器的SCAN IF模塊，SCAN IF模塊計算出轉動(流體流量)和它的方向。主要功能；①用水量計量總用水量、當月用水量計量；存儲上12個月的歷史用水量②時間管理具有日歷、計時和閏年自動切換功能；日歷、時間設置有防止非授權人操作的措施；③事件記錄a、水量記錄上次購水的時間和購水量、總用水量、剩余水量、上12個月的歷史用水量b、電池管理電池欠壓記錄和提示；c、人為破壞記錄；拆表記錄；④顯示顯示水表的累計流量、剩余水量、本次購水量及水表閥門狀態、電池狀態等相關信息；顯示順序及顯示間隔時間可預置；報警及錯誤信息提示；⑤通訊接口可在下面三種方式中任選一種。IC卡、射頻卡、M_BUS遠傳；⑥按鍵操作根據用戶基表及表殼決定，可設置顯示按鍵。
需要理解到的是上述實施例雖然對本實用新型作了比較詳細的說明。但是，這些說明僅限于對本實用新型的說明，而不是對本實用新型的限制，任何不超出本實用新型實質精神內的發明創造，均落入本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種無磁傳感器測量裝置，其特征是兩個諧振回路分別由各自的電感L和電容C構成，電容C的兩端并接在電感L兩端，兩個諧振回路中的電感置于葉輪的上方，葉輪的一半敷有銅或是其他有阻尼性的金屬，葉輪套在葉輪軸上，諧振回路中電感所測量到的電信號輸出端接單片機中內置SCAN IF的信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的無磁傳感器測量裝置，其特征是兩諧振回路一端及電容C的一端并接接SCAN IF模塊的SIFCOM端，電容C的另一端接地，兩諧振回路的另一端分別接SCAN IF模塊的SIFCH0和SIHF1端。
專利摘要本實用新型涉及一種用MSP430FW42X的SCANIF模塊實現流量測量的裝置，兩個諧振回路中的電感置于葉輪的上方，葉輪的一半敷有銅或是其他有阻尼性的金屬，葉輪套在葉輪軸上，諧振回路中的電信號輸入接單片機中內置無磁流量測量模塊的信號輸入端且由無磁流量測量模塊計算出轉動量及轉動方向。優點一是它將超低功耗MCU、旋轉掃描接口和液晶顯示LCD驅動模塊完美地結合為一體，不僅延長了電池的壽命，而且還提高了儀表的精度與性能；二是采用諧振回路作為無磁流量測量模塊的測量信號傳感器，高精確地實現對轉動流量的測量。
文檔編號G01F1/56GK2752732SQ20042000705
公開日2006年1月18日 申請日期2004年3月12日 優先權日2004年3月12日
發明者陳賢興, 季燕飛, 賈靈 申請人:杭州利爾達單片機技術有限公司