[实用新型]一种低功耗自动控制两个磁阻传感器采样检测的计数装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能表计系统技术领域，尤其涉及一种低功耗自动控制两个磁阻传感器采样检测的计数装置。

背景技术

智能表计系统中常用的一种技术，是将机械机芯计数器的示值转换为电子数据后进行数据显示和通信，目前普遍采用的转换方式是脉冲计数方式，通常由一个采集与处理电脉冲的单片机、传感器组成，传感器通常放置在机械机芯计数器的发讯磁钢附近，该位置要便于传感器可靠检测，当机械仪表计量时，发讯磁钢就会转动，传感器就会检测到磁场的变化，单片机周期性、间歇性地给传感器供电，通过传感器检测磁钢的旋转变化，进而得到机械机芯计数器的电子读数。

上述单片机工作方式为：休眠+采样，循环往复，单片机的休眠电流通常小于3uA，单片机采样时处于工作模式，假设单片机的工作电流为1mA，两个磁阻传感器的工作电流为4mA，这时单片机的工作电流+采样电流在5mA左右，休眠时间越长、采样时间越短，单片机的静态平均电流就会越小，反之就会越大，假如单片机的循环工作周期是100mS，采样时间是0.2mS，这时单片机的静态平均电流就是3uA+5000uA*0.2mS/100mS＝13uA。

上述传感器通常为干簧管传感器，也有采用磁阻传感器或霍尔传感器的，这三种传感器的采样电流大小情况为：霍尔＞磁阻＞干簧管，该传感器的最小采样单位通常为0.01立方米，这时单片机的静态平均工作电流可以控制在30uA以下，这样智能仪表的使用寿命就可以满足行业标准要求的6+1年；如果将传感器的最小采样单位提高到0.001立方米，势必单片机的采样周期要提高10倍，这样单片机的静态平均电流就会加大10倍，使智能表计的电池使用寿命缩短10倍。

上述技术的缺点是单片机无法在休眠模式下自动完成采样检测计数，为此TI公司利用LC电感进行旋转运动量的测量原理专门设计了一款低功耗MSP430FW427单片机，旋转测量采集部分只需要一个转盘和若干个电感电容,转盘的一半上面覆有阻尼系数相对较大的金属，另一半则是阻尼系数相对较小的塑料，LC谐振电压幅度的衰减和阻尼系数的大小有关，阻尼系数越大LC谐振电压幅度衰减越大，单片机内部的Scan IF模块自动检测电压波形衰减的幅度，就可以判断转盘所处的位置，这样单片机在休眠状态下通过低功耗Scan IF模块自动完成采样检测计数，大大降低了传统单片机定时采样的工作电流，为智能仪表实现升位采样计数提供了平台。

Scan IF模块由三部分组成:模拟前端(AFE)，信号处理状态机(PSM),定时状态机(TSM)，其中，模拟前端由激励电路VCC/2发生器，采样保持器、比较器和DAC几部分元器件组成。单片机对Scan IF模块进行设定后，Scan IF模块能够在单片机处于休眠模式下，不需要单片机干预，自动完成旋转物体的采样检测计数功能，大大降低了单片机的功耗，具体过程为：时序状态机(TSM)自动产生操作时序，先用SIFCH_X端口对LC传感器进行激励，然后再对SIFCH_X和SIFCI_X端口上的信号进行采样检测并转换为数字形式，检测结果自动放入信号处理状态机(PSM)中，根据时序状态机(TSM)和模拟前端(AFE)的输入信号，对比分析存储在MSP430FW427存储器中的状态表，计算出旋转物体的运动圈数和方向，并将结果保存在信号处理状态机(PSM)中，当运动圈数达到规定的数值时，控制中断信号的产生，单片机收到中断信号后进入工作模式，读取信号处理状态机(PSM)里的正反转数据，进而得到机械机芯计数器的电子读数。

实用新型内容

本实用新型实施例通过提供一种低功耗自动控制两个磁阻传感器采样检测的计数装置，解决了现有技术中单片机在休眠与工作交替状态下自动采样检测计数时，耗电量大、无法确定正反转的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例的技术方案如下：