微控制器 (MCU)

MSP430™ 超声波 & 机械流量感应 MCU

具有集成式感应外设的超低功耗单芯片微控制器

片上系统 MSP430™ 超声波和高性能感应 MCU 专为高精度水、热和气体流量测量应用而设计。这些 MCU 具有集成外设,包括超声波感应模拟前端、扩展扫描接口和 DSP 功能,所有 MCU 均具有实时时钟、LCD 驱动器、12 位 SAR ADC 和比较器。

超声波感应 SoC

  • 高精度超声波流量感应
  • 具有集成式 AFE 的超声波 MCU
  • 集成 8MSPS Σ-Δ ADC
  • 计量测试接口 (MTIF)

机械流量感应 SoC

  • 超低功耗扩展扫描接口外设
  • 支持多达 3 个 LC 旋转检测传感器
  • 支持 TMR、GMR、霍尔效应和光学传感器

信号处理 MCU

  • 集成低功耗加速器 (LEA)
  • 性能是 ARM Cortex M0+ MCU 的 40 倍
  • 高效的 FIR 和 FFT 滤波器实施

为何对流量计采用超声波感应?

超声波感应使用超声波在任何液体或气体介质中的飞行时间 (TOF) 及其对流速的依赖性来测量和计算体积流量。该技术利用超声波在流动方向和逆流方向上传播时的传播时间的差异。该技术在测量宽动态范围内的体积流量时可靠且精确。    

适用于流量计的超声波感应

超声波流量计功能

超声波感应提供: 

  • <±1% 的高流量测量精度
  • 无运动部件,也不会产生磨损,从而实现更长的工作寿命和很高的成本效益,而维修/维护更少
  • 耐振动、红外线辐射和 EMI

适用于液体,包括: 

  • 油漆

适用于气体,包括: 

  • 空气
  • 二氧化碳
  • 氧气
  • 甲烷

TI 基于波形捕获、用于超声波感应的方法

MSP430 超声波感应 SoC 有助于实现独特的基于波形捕获的技术,其中针对上游和下游条件在时域中捕获传感器的整个响应。对这些波形进行后处理可确定差分飞行时间 (TOF)。 

超声波水表图

波形方法的优点

  • 针对信号幅度变化(传感器/传感器变化、不同材料成分、高流速、噪声、温度变化等)具有很高的鲁棒性
  • 提供泄漏检测,并且在低流速下具有极高的精度
  • 具有噪声抑制功能,从而实现更高的精度并减小变化
  • 使用标准 MCU 电压电平针对传感器提供 3V 的驱动能力
  • 能够扩展,以进行材料和成分分析
  • 随时间的推移进行仪表诊断的附加功能:
    • 检测由于传感器老化而引起的包络缓慢变化,调节传感器/传感器谐振频率变化
    • 消除产品使用寿命期间的定期校准

超声波感应解决方案 AFE

超声波感应子系统外设是集成式模拟前端,可以直接激励各种传感器,并具有用于阻抗匹配的集成 PHY。它的接收部分还具有集成式可编程增益放大器和高速 8MSPS Σ-Δ ADC,可以实时捕获波形。 

超声波水表图

超声波 AFE 的优点

  • 使用集成式高速 8MSPS Σ-Δ 模数转换器 (ADC) 实时捕获波形
  • 集成模拟前端 (AFE) 可提供:
    • 到各种传感器的直接连接
    • 适用于各种传感器的可编程脉冲激励
    • 用于传感器阻抗匹配的 PHY
    • 用于信号放大的 PGA

信号处理 MCU

低功耗加速器 (LEA) 模块是一种 32 位硬件引擎,专为涉及基于矢量的信号处理(如 FIR、IIR 和 FFT)的操作而设计。这些操作无需 CPU 干预即可完成,并且操作完成时会触发中断。LEA 模块可支持由 CPU 发出的多个命令,并且可执行矢量数学运算,速度最高比运行 CMSIS DSP 库的 Arm® Cortex®-M0+ MCU 快 40 倍,且能耗最低。

低功耗加速器图

信号处理 MCU 的优点

  • 32 位硬件引擎
  • 无 CPU 干预 – 在操作完成时触发中断
  • 数学运算速度比 Arm Cortex-M0 + MCU 快 40 倍
  • 仅需要很少的 DSP 专业知识,并免费提供经优化的 DSP 库
  • 基于矢量的信号处理:FIR、IIR、FFT
  • 支持实域和复域中的 16 位和 32 位定点运算

 

立即开始使用 MSP430 超声波感应 MCU

业界第一款用于超声波感应的集成 SoC

独特的基于 ADC 的高速超声波感应技术 

  • 高精度、高准确度测量 

  • 低功耗(约 3uA),1 次测量/秒

  • 低流速检测 (<1L/h) 

超声波设计中心

超声波感应开发一站式服务

  • 实时波形捕获和关键参数图,用于增加智能

  • 软件库

  • 用于简化开发的 GUI

EVM430-FR6047 评估模块

轻松连接到超声波传感器

  • BoosterPack™ 连接器,用于添加功能:射频、电池管理、温度测量等

  • 功耗分析和 LCD 显示功能

  • 在板编程和调试

机械流量感应 SoC

对于使用传统机械技术的水表、燃气表和热量计,流量由以与流速成比例的速度旋转的转轮确定。扩展扫描接口 (ESI) 是集成在 MSP430FR6989 MCU 系列中的模拟前端 (AFE),能够以尽可能低的功耗自动测量传感器的线性或旋转运动。 

扩展扫描接口图

机械感应 SoC 的优点

  • 强大的状态机可实现运行时校准和传感器检测等。
  • 与不同的传感器(包括电感 (LC)、霍尔效应、磁阻(GMR 和 TMR)以及光学传感器)直接连接。 
  • 在宽动态范围的流速范围内精确测量线性或圆周运动
  • 无需 CPU 干预即可与传感器配合工作,以最低功耗提供测量

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