TMR 傳感器概述
磁傳感器廣泛用于現代工業和電子產品中以感應磁場強度來測量電流、位置、方向等物理參數。
在現有技術中，有許多不同類型的傳感器用于測量磁場和其他參數，例如采用霍爾（ Hall）元件，各向異性磁電阻（AMR）元件或巨磁電阻（GMR）元件為敏感元件的磁傳感器。TMR （ Tunnel MagnetoResistance）元件是近年來開始工業應用的新型磁電阻效應傳感器，其利用的是磁性多層膜材料的隧道磁電阻效應對磁場進行感應，比之前所發現并實際應用的AMR 元件和 GMR 元件具有更大的電阻變化率。我們通常也用磁隧道結來代指 TMR 元件， TMR 元件相對于霍爾元件具有更好的溫度穩定性，更高的靈敏度，更低的功耗，更好的線性度，不需要額外的聚磁環結構；相對于 AMR 元件具有更好的溫度穩定性，更高的靈敏度，更寬的線性范圍，不需要額外的 set/reset 線圈結構；相對于 GMR 元件具有更好的溫度穩定性，更高的靈敏度，更低的功耗，更寬的線性范圍.
綜上所述TMR作為最新一代磁傳感器技術，尤其在功耗和靈敏度上，優勢非常明顯，參數對比如下圖所示。多維科技正是TMR技術在磁傳感器應用領域的開創者和引領者。
自動讀表的需求簡介
自動讀表技術，是一種將水表、能量表（氣表和電表） 等流量計中數據自動地傳輸到控制中心的技術， 其中數據包括用戶的流量（水、氣、電）使用量數據、 系統運行健康情況數據，以及流量計的狀態數據。 利用這些數據，供應商可以進行用戶費用的計算， 系統的排查檢修，流量使用情況的分析。 自動讀表技術的主要貢獻在于：避免流量供應商到每個用戶所在地去記錄流量計中的用戶消費數據。另外，采用自動讀表技術后，供應商可以根據用戶的實時使用情況，實時地計算出用戶的費用，而用傳統的方法，供應商只能獲取用戶在過去的一段時間內的使用量。通過分析這種“實時”的信息，供應商可以根據用戶需求量控制水、電、氣的生產量和存儲量。同時， 用戶可以分析并控制自己的使用量。
目前使用的大多數流量計是多年前安裝在用戶端的， 當時還未出現自動讀表技術。在將自動讀表技術應用到實際中時， 需要解決一個問題：需要將流量計中的計數單元進行修改，甚至完全被替換。 本方案提出了一種不用改變原有的計數單元的自動讀表流量計，在不改變原有的流量計機械結構的基礎上，添加若干元件即可。本方案提出的自動讀表流量計，保留了肉眼觀察字輪上數字的功能，增加了智能化自動讀表的功能。江蘇多維科技采用 TMR 技術生產的傳感器體積小，精度高，工作狀態穩定，可以勝任該方案中的傳感元件。
TMR 傳感器在自動直讀式流量計中的應用演示板說明
1. 演示板特點
• 兩顆 Z 軸傳感器測量每一個字輪的磁場；
• 不改變水表的傳動結構；
• 傳感器只須微安級電流就能正常工作，功耗低；
• 當磁攻擊時，發出報警信號。
圖 1 是 TMR 傳感器在燃氣表中的應用，燃氣表有 8 個字輪，每個字輪上有 0~9，均勻分布的九個數字，圖中為方便，只畫出了三個字輪。 每個字輪中鑲嵌有徑向磁化的永磁鐵，其中位置“ 0”對應一個磁極，該磁極產生的磁場垂直于字輪表面，并且方向向外。每個字輪需要兩個 TMR 傳感器與之對應，兩個傳感器呈 90°安裝。例如，對于第一個字輪，有傳感器 X1 和 Y1 與之對應。在該結構中，不需要改變流量計本身的機械結構，特別是傳動結構，只需要在字輪中鑲嵌永磁鐵，并另外安裝兩塊 PCB。
2. 演示板使用說明
圖 2 是演示板的實物圖和原理框圖，供電電壓為 5V。傳感器的模擬輸出電壓通過選通器，輸入到 MCU 中進行模數轉換和相應計算， MCU 再將計算后的數字信號輸入到顯示器的芯片中，使得字輪上的數字實時顯示在顯示器上。程序通過燒寫接口寫入到 MCU 中。 演示板可以使用開源的 Arduino 進行編程。
通過長按“ SW mode”按鈕，可以改變顯示器的顯示模式，圖 3 詳細顯示了第一個字輪的詳細信息。圖中 Ang 為校正后的字輪的角度。在該模式下，長按“ SW wheel”可以切換不同的字輪，以查看不同字輪的詳細信息。
通過內部算法，可以實現流量計的報警功能，即顯示“ Tamper detected”，如圖 4 所示。當有一個磁鐵靠近字輪或者傳感器時，傳感器模擬輸出電壓會超出正常范圍。通過設定閾值，可以實現“正常運行”還是“收到攻擊”的判斷。當外加磁場消失后，系統會自動恢復到正常運行的狀態，即顯示“ Status normal”。
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