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1、TDCGP2完美适合超声波热量表的解决方案朱登科acammesselectronicGmbH前言：从2009年开始，中国北方供热改革已经真正的迈开了脚步，在未来的几年当中，北方各地将会加快对于供热计量方面的改革力度，按热量计价收费将会成为今后北方供热供暖方面的一个重点工作。而超声波热量表由于其测量方式无接触部件，低压降和低能量消耗而且测量高精度，正在逐渐取代机械式的热量表，成为北方供热供暖热计量方案的首选。应用德国acam公司的第一代产品TDCGP实现的超声波热量表已经在市场被广泛的应用，而且由于其集成度高，测量性能好功耗低的优势，受到广大的热量表公司的认可。而今，acam公司进一步推出了针对
2、超声波热量表的高集成度TDCGP2,在性能质量，功耗及其他各个方面将全面超越TDCGP,2成为超声波热量表的首选。TDCGP2介绍：在2010年的11月底，德国acam公司在原有的基础上，又专门针对超声波热量表的一些特性，进行了更深入的研究和改进，最终推出了新一代针对超声波热量表所设计的的芯片TDCGP21这颗芯片采用QFN32管脚的封装形式，除了具备了TDCGP的功能以外，还额外集成了超声波热量表所需要的信号处理模拟部分，比如模拟开关，以及低噪声斩波稳定（自动进行温度电压校正）模拟信号比较器，以及内部集成了温度测量所需施密特触发器，使超声波热量表的设计开发非常简单，大大降低材料和人工成本，并
3、且将测量质量和功耗提升到了一个前所未有的等级，实现了更高集成度，更低功耗，更高精度的超声波热量表方案。TDCGP2所能够实现的性能，是TDCGP2所无法达到的。TDCGP2内部结构图上图中绿色部分，为专门针对热量表所集成的单元。模拟控制部分将信号的发射接收的处理变得前所未有的简单，模拟信号和整个流程控制直接由这个部分来处理和自动操作，而且斩波稳定比较器可以保证测量的质量;温度部分集成了施密特触发器，直接接上温度传感器和参考电阻就可以进行高精度的测量，测量的性能远远超过热量表所需的要求;7x32的eeprom单元可以让客户存储整表的一些ID信息以及配置寄存器的信息。管脚信号输出功能除了上图中的额
4、外增加的模块外，acam公司还针对超声波热量表的特性在GP21内部进行了一些超声波必要信号在其管脚Fire_in和En_start的输出，这些输出信号，可以帮助客户深入分析了解超声波信号以及GP21的一些特性。下面是一些示波器的截图。设置寄存器SEL_TST01通过FIRE_IN管脚输出内部比较器比较回波后的脉冲，帮助判断回波和比较器信号的特性通过设置寄存器SEL_TST01使FIREN管脚输出STOP通道脉冲屏蔽窗口的位置，帮助判断所设窗口是否正确和完美DELVAL1DELVAL2DELVAL3nm设置寄存器SEL_TST02通过En_Start管脚输出超声波正反向测量的提示，当为高平时为超
5、声波正向上游测量及闲置，为低平时为反向下游测量。MMR1I除了以上输出的信号外，还可以在EN_start管脚输出4k的晶振时钟，在Firen管脚上输出32k的低功耗晶振时钟，那么所输出的具体信号是由寄存器配置所决定，详细设置请参考TDCGP21的用户手册。通过这些信号的输出，可以帮助客户详细的分析了解TDCGP2的超声波测量特性，帮助客户在超声波热量表开发过程中克服很多困难。一个应用TDCGP2设计完整热量表是非常简单的，下面是一个超声波热量表原理图的例子:3琢33CR陶瓷晶振MNXOJTVIO“FIRSUPGP2132K低功耗晶振输出1上图所示，给我们最直观的印象就是，整个测量系统*凑，除了
6、所必需的简单单片机以及超声波换能器和温|、晶振，和一些旁路去藕电阻电容。时间测量上游，下量等完全在TDCGP2芯片内部完成，单片机仅需读取GP2芯片内部完成，单片机及温度测量结果进行热量的转换计算即可。单片机方面单p|30不再是最好的选择列等都可以完全适合热量表的应用。由于下游测量,另外通过Gt?1的管脚可以提这个晶振源提供给单片机。Renesas系列诊断管脚JSrjdohQhlEJUyIdobTDC-GP21LFIREIK器件非常少，整个结构很卜外部仅需要2对RC阻容，2所需要的外部元器度传感器外；信号的发射接收以及信号的处理，温度M-DCGP2的测量数据，nesas的单片机，像Silicd
7、nLabs的单片机，Re五方的测量低功耗以及完全自动的超声波32k晶振源，可以直接供给出一个超低功耗的1PTTDCGP2应用内部比较器测量效果:为了验证TDCGP2的性能，我们应用acamGP21演示系统及威海天罡管段进行了零点稳定性测试，应用GP21内部比较器，每次测量3个脉冲，8次平均后的结果，2.5小时无停止，GP21测量功耗大概为14uA:4.waitINTN;判断是否收到中断5. read结果寄存器reg0;从结果寄存器0中读上游时间测量结果6. sendreglALU计算(0x8121xxxx);下游测量将结果也写到结果寄存器0中，也会有中；断，不用关心这个中断7.InitTDC0x70;初始化，上面的中断会自动恢复8.waitINTN;判断是否收到中断9.read结果寄存器regO;从结果寄存器0中读下游时间测量结果EndLoop当然每个通道最多可以进行接受3个脉冲，每次上下游都可以一次获得三个结果，如果希望计算所有3个结果，请进一步与世强电讯工程师联络。总结：TDCGP2这颗专门为超声波热量表测量所设计的高集成度芯片，将会使超声波热量表的设计进一步简化，降低整体成本，而其高质量的测量性能以及超低的测量功耗，必将成为继TDCGP之后成为超声波热量表设计的完美方案。更多详细信息，欢迎联系acam大中国区独家代理商世强电讯获取。
