基于AMR技術的智能水表計劃

隨著人類社會不斷的發展，作為不可替代的自然資源--水資源也開始面臨著種種問題和危機。人口的增長、工農業的快速發展，使得人類對水的需求逐年增加。無序的開發和環境的污染更加重了水資源的危機。曾經的藍色星球也變得越來越饑渴。各國政府和組織都相繼制定政策和法規力圖建立節水型社會體系。一系列的節水措施給水表制造產業的發展帶來機遇，同時也提出了挑戰。

目前國內水表的種類很多，按照測量原理可以分為速度式水表和容積式水表，按照結構和技術可分為純機械式，帶電子裝置的混合式和全固態電子式水表。因為成本的原因，純機械式和混合式占據了國內水表市場的絕大多數。但隨著計量技術的發展，也日益暴露出很多問題：

始動流量大，也就是靈敏度差漏損率高穩定性差性能低，量程比小，特別是小流量精度差功耗高，使用壽命短等。

2008年，我國從水資源管理的實際需求出發，并考慮與國外先進標準接軌，全面提升水表產業技術水平，發布了等同采用ISO4064-2005 《封閉滿管道中水流量的測量 飲用冷水水表和熱水水表》的GB/T 778-2007國家標準，對水表流量值和量程比重新做了規定。傳統的機械式水表往往因為系統材料、機械加工等原因，大多量程比不高，要實現新標準要求的更高量程比的水表，往往需要非常長的設計、測試和標定周期，往往造成更多的資金、人員和時間的投入。而新的計量技術例如超聲波和電磁感應等往往因為器件、生產成本等因素只能適用于特殊的場合，無法大規模的應用于普通電子水表中。

如何在保持現有基表設計的基礎上設計出更高計量參數的水表也現實地擺在水表行業面前。EPSON結合自身電子元器件特點和感檢測技術，最新推出了完整的超低功耗電子水表解決方案，很好的解決了以上種種問題。該方案仍然采用普通的速度式水表基表部分，取消了傳統計數齒輪和磁簧開關等易損部件，采用了非接觸式各向異性磁阻傳感器（AMR）來檢測葉輪轉動，大大提高了流量檢測的靈敏度；在軟件補償算法的配合下，計量特性有了實質性的提高；使得高量程比、高精度的電子水表成為可能。

Energy Saving作為EPSON電子元器件的最重要的設計理念，也體現在這款電子水表方案中。無論是專用處理器和各向異性磁阻傳感器（AMR）都采用低功耗設計生產技術，特別針對電池供電系統。

方案框圖如圖所示：

水量檢測通過安裝在葉輪轉動軸上的磁鐵隨著水流旋轉，在周邊產生方向周期性變化的磁場，放置在磁鐵上方的各向異性磁阻傳感器（AMR sensor）將磁場變化信號轉變成電信號，交由專用處理器進行計量、錯誤檢測等處理、并將結果通過液晶或脈沖輸出。

除了一般流量統計外，專用處理器還支持多種檢測模式，例如瞬時流速、滴漏檢測，水流倒轉等附加功能，為流量的實時檢測、實時控制提供了便利。水流方向的設置，即使水表倒裝，也可以正常統計反轉流量； 檢測周期的設置，讓開發者有更靈活的檢測精度和功耗管理的選擇。

AMR傳感器一般由硅或玻璃基板上覆以鐵磁體合金材料的薄膜構成。薄膜電阻值隨著外加磁場的強度和方向而變化，因此被稱為各向異性磁阻傳感器（Anisotropic Magnet Resistance），當外界磁場方向垂直于電流方向時（90°。270°），電阻變化最大，外界磁場方向平行于電流方向時，電阻變化最小；根據這個特性，將磁場方向轉變為電阻變化，進而轉化為電壓的變化，最終由微處理器來分析處理。

相比于目前傳統的電子水表，EPSON的電子水表方案具有如下明顯的優勢：

流量測量性能/功能提高

方案中采用的一顆AMR傳感器芯片采用小型的SOP8封裝，內部集成了兩組全橋 磁阻網絡，互呈45度角放置， AB兩相輸出為相位差90度的正弦/余弦信號，每一相都采用差分輸出方式（+Sine, -Sine, +Cosine, - Cosine），這有助于消除同相噪聲帶來的誤差。