应用领域：工业电子

方案类型：原型方案

主控芯片：EFM32TG840F32

方案概述

方案介绍：

目前传统的热表方案主要采用韦根、霍尔、干簧管等有磁传感器进行流量检测，因此叶轮上需要带有永久磁铁，由于供暖管道的生锈和水质比较差，叶轮上的磁铁很容易吸附水中的铁屑、铁锈等，并形成堆积，从而阻碍了叶轮的转动和增加了磨损，尤其是在停止供热以后，大量的杂质硬化，使叶轮在第二年供热时转动很慢，严重的甚至不能转动，大大影响热量表的使用寿命。同时，由于长时间工作于高温水流中，磁铁磁力会减弱，从而影响到采样的可靠性。有磁传感器的另一个致命弱点是极容易受到外部磁场的干扰，使采样信号发生紊乱，甚至停止工作。因此有磁式流量检测的热表已逐步被市场所淘汰。目前市场上常应用的热表方案分别是无磁式热表和超声波式热表。超声波检测具有精度高，可靠性好的优点，但是超声波检测芯片的价格较贵，整体方案的成本较高。因此，无磁式传感器以其低成本、高精度的特点得到广泛应用。

方案优势：

低功耗

EFM32 具有5 种功耗模式，在RTC 及低功耗模块运行的EM3 模式下，EFM32 的功耗仅900nA。EFM32 的LESENSE、LEUART 以及LETIMER 模块均为针对低功耗设计。LESENSE 能够在低功耗模式EM2 下工作进行流量检测，无需CPU 干预，待检测完成后唤醒CPU 进行数据的处理及运算。LEUART 在9600 的波特率下仅为150nA，且支持LEUART 接口通信唤醒，适合于热表通信总线中的低功耗应用。热表系统中的温度检测ADC 模块在12bit，1Msps 的速率下功耗低至350μA。驱动液晶屏显示的LCD Controller 能够在低功耗模式下保持显示8?36 段的驱动功耗也只需0.55μA。可见，EFM32 的低功耗外设功能模块非常适合于热表方案的设计应用。

运算能力强

EFM32 采用ARM 公司的Cortex-M3 内核设计，其运算性能优异，支持硬件乘法器及除法器，支持ARM 和Thumb2 指令集，使能程序代码密度高，执行效率快。在热表方案的应用中能够更快速地计算热功率及热量，因此CPU 处在正常运行模式时间短，可更多时间处于睡眠状态，降低整体方案的功耗。

低成本

EFM32 片上带有12 位ADC 和运算放大器，无需外扩ADC 芯片即可实现高精度温度检测功能，同时片内集成LESENSE 接口系统只需通过简单的LC 硬件电路即能实现流量检测无需外扩其他传感器芯片。它还带有片上的RTC 与LCD 控制器，因此微控制器的集成度比较高，整体方案性价比良好。

主控芯片:

EFM32TG840F32

TSS721A

EFM32TG840F32-QFN64 ARM Cortex-M3 32 位微控制器

EFM32TG840F32-QFN64 是基于 ARM Cortex-M3 且速度达 32 MHz 的微控制器 (MCU)，并且是 Tiny Gecko 节能设备系列的一部分。建立在低能耗平台之上，该低能耗平台包括创新型低能耗技术、快速唤醒时间和最适合能源敏感应用的节能模式 EFM32TG840F32-QFN64。另外，本设备包括 32 kB 闪存、4 B RAM、56 数字 I/O 引脚、2 x 16 位定时器和多种通信接口。

规格摘要

MCU 内核：ARM Cortex-M3

MHz：32

闪存 (kB)：32

RAM (kB)：4

I²S：1

SPI：2

I²C：1

UART：3

USART：2

数字 I/0 引脚：56

ADC：12 位、8 通道、1 Msps

DAC：12 位、2 通道

LCD：是

封装类型：QFN64

封装尺寸：9 × 9

热量表

热量表，是计算热量的仪表。热量表的工作原理：将一对温度1传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同，最终的测量结果也不同)，流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号，利用计算公式算出热交换系统获得的热量。

热量表分类

种类划分

热能表按照热表流计结构和原理不同，可分为机械式(其中包括：涡轮式、孔板式、涡街式)、电磁式、超声波式等种类。

1、机械式热量表

机械表分为单流束和多流束两种，单流束表的性能是水在表内从一个方向单股推动叶轮转动的表为单流束表。不足之外表的磨损大，使用年限短。多流束表的性能是水在表内从多个方向推动叶轮转动的表为多流束表。该表相对磨损小，使用年限长。叶轮分为两种形式：螺翼式和旋翼式。一般小口径DN15-DN40户用表使用旋翼式。大口径的工艺表DN50-DN300使用螺翼式。机械表的质量保证期一般是2年。

2、超声波式热量表采用超声波式流量计的热量表的统称。它是利用超声波在流动的流体中传播时，顺水流传播速度与逆水流传 播速度差计算流体的流速，从而计算出流体流量。对介质无特殊要求;流量测量的准确度不

受被测流体温度、压力、密度等参数的影响。超声波热量表有两种形式，一种是直射式也叫对射式，工作原理是：超声波换能器直接发射和接收信号确定流量。另一种是反射式也叫对流式，工作原理是超声波换能器通过反射板平面的反射速度确定流量。

3、电磁式热量表

采用电磁式流量计的热量表的统称。由于成本极高，需要外加电源等原因，所以很少有热量表采用这种流量计。目前，国内有些热量表生产企业利用用户对热能表的结构和原理不十分了解的情况，将一般机械热表当做电磁式热量表介绍给用户。此种现象需要警惕。

结构划分

根据热量表总体结构与设计原理的不同，热量表可分为

1、整体式热量表

指热量表的三个组成部分中(积算器、流量计、温度传感器)，有两个以上的部分在理论上(而不是在形式上)是不可分割的结合在一起。比如，机械式热量表当中的标准机芯式(无磁电子式)热量表的积算器和流量计是不能任意互换的，检定时也只能对其进行整体测。

2、组合式热量表

组成热量表的三个部分可以分离开来，并在同型号的产品中可以互相替换，检定时可以对各部件进行分体检测。

3、紧凑式热量表

在型式检定或出厂标定过程中可以看作组合式热量表，但在标定完成后，其组成部分必须按整体式热量表来处理。

功能划分

热量表按使用功能可分为：单用于采暖分户计量的热量表，和可用于空调系统的(冷)热量表。(冷)热量表与热量表在结构和原理上是一样的。主要区别在传感器的信号采集和运算方式上，也就是说，两种表的区别是程序软件的不同。

1、(冷)热量表的冷热计量转换，是由程序软件完成的。当供水温度高于回水温度时，为供热状态，热量表计量的是供热量;当供水温度低于回水温度时，是制冷状态，热量表自动转换为计量制冷量。

2、由于空调系统的供回水设计温差和实际温差都很小，因此，(冷)量表的程序采样和计算公式的参数也比单用途热表的区域大。

功率划分

1、户用热量表：口径DN≤40mm。

2、工业用热量表：口径DN>40mm