TDC-GP2测量芯片在超声波流量计中的应用

TDC-GP2测量芯片在超声波流量计中的应用

TDC-GP2的低功耗特性

　　TDC-GP2创新的测量机制决定了其低功耗的特性。从图3中可以看出，TDC-GP2在进行时间测量时，其耗电较大的核心测量单元并不总是在工作，它仅仅用于测量START信号上升沿到下一个参考时钟上升沿的时间（TFC1），以及STOP信号上升沿到下一个参考时钟上升沿的时间（TFC2），而中间大量的时间测量是由数参考时钟周期数来完成的。TDC核心测量单元工作时的耗电为15mA，非工作时的耗电小于150nA。由于TDC核心测量单元的工作时间在一次测量中所占时间比例极小，而且在管道流量测量中每次测量的时间一般为微秒级，因此TDC-GP2的平均功耗能达到极低的水平，以每秒钟测量两次为例，平均功耗能做到小于2uA。

 　　TDC-GP2的脉冲发生器

　　TDC-GP2不但具有超低功耗的时间测量单元，还集成了用于驱动超声波换能器的脉冲发生器。通过寄存器的设置可对产生脉冲的频率、相位进行控制，一次最多可以产生连续15个脉冲。 脉冲发生器有FIRE1和FIRE2两个输出管脚，这两个输出管脚分别具有48mA的驱动能力，如果将其并联使用可以将驱动能力增加到96mA。对于小管径的流量测量来说，无需前端放大电路，可以直接用FIRE输出脉冲来驱动超声波换能器。

　　TDC-GP2在超声波流量计中的应用

　　TDC-GP2具有高精度的时间测量功能，分辨率达到65ps，为时差法流量计的应用提供了基本的测量保障；TDC-GP2的脉冲发生器在小管径的流量测量中可直接驱动超声波换能器，无需另外增加驱动芯片；TDC-GP2测量的低功耗特性使得流量计的整体功耗大幅降低，为电池供电设备提供了优良的解决方案。

　　使用TDC-GP2的超声波流量计方案相对于使用分立元件或者FPGA的超声波流量计方案，大大简化了硬件电路设计，只需搭配MCU和简单的比较器、模拟开关元件就可完成控制和时间测量回路的设计。该方案使电路设计得到简化的同时大大缩小了设备的PCB面积，使设备的生产、维护也更加方便容易。

　　TDC-GP2还带有两路温度测量功能，可直接接PT1000或PT500热电阻进行温度测量，这为热量表的应用提供了集成化的解决方案。

　　结语

　　超声波原理的流量计将是未来流量计的发展方向，TDC-GP2为超声波流量计提供了最高集成度、最高测量精度、最低功耗的解决方案。基于TDC-GP2测流量原理的户用超声波热量表方案已由ACAM中国区总代理世强电讯进行了大面积推广，TDC-GP2已在超声波热量表中得到了广泛的实际应用，世强电讯可为您提供易于使用的评估套件，更多详情可致电世强电讯。