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以下文章來(lái)源于達(dá)爾聞?wù)f ，作者妮mo

與我們生活息息相關(guān)的燃?xì)獗?，有人知道它的工作原理嗎？近日，TI 與達(dá)爾聞聯(lián)合發(fā)起了 MSP430FR6043 超聲波燃?xì)庠u(píng)估模塊的測(cè)評(píng)分享活動(dòng)，探究 MSP430 在超聲波燃?xì)馍系膽?yīng)用。

燃?xì)獗砺?tīng)上去挺復(fù)雜的，其實(shí)這套 MSP430FR6043 超聲波燃?xì)庠u(píng)估模塊上手非常簡(jiǎn)單。

硬件：

- MSP430FR6043 評(píng)估板

- 嘉康超聲波換能器

- 氣體管段

- 風(fēng)扇

軟件：

- Ultrasonic Sensing Design Center：電腦端的 GUI 工具，可以在線進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，讀取超聲波的波形信息

- USS Software Library：基于 FR6043 的軟件參考代碼

- IDE：Code Composer Studio v8.2.0 及更高，IAR Embedded Workbench 7.11.3 及更高

- UniFlash：程序固件下載工具

- 系統(tǒng)環(huán)境要求：Java JRE 1.7 及更高

因無(wú)法完全模擬燃?xì)獾男Ч?strong>只能用手動(dòng)調(diào)整氣流速度，體驗(yàn) MSP430FR6043 的性能了。

隨著風(fēng)扇不同的風(fēng)速變化，USS GUI 界面監(jiān)測(cè)到的飛行時(shí)間差、絕對(duì)飛行時(shí)間與氣體流量迅速響應(yīng)：

為什么說(shuō)燃?xì)獗硎?MSP430 的新玩法呢？這還得從傳統(tǒng)的燃?xì)鉁y(cè)量方法說(shuō)起。

在燃?xì)鉁y(cè)量的市場(chǎng)里，膜式氣表占有絕對(duì)市場(chǎng)，工藝成熟，成本較低，計(jì)量無(wú)需供電。但其劣勢(shì)也是一目了然。從上面的拆解視頻可以看到，膜式氣表的測(cè)量依靠是兩個(gè)測(cè)量室的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行計(jì)數(shù)，純機(jī)械結(jié)構(gòu)。

隨著長(zhǎng)期使用，膜片必然會(huì)有磨損，會(huì)導(dǎo)致精度下滑。此外，膜式氣表尺寸大，安裝不方便，并且計(jì)算量程也有限。不難看出，膜式氣表會(huì)逐漸的被新技術(shù)所替代。而這個(gè)技術(shù)就是超聲波。

超聲波技術(shù)是采用安裝于氣體管段上下游的一對(duì)超聲波傳感器，相對(duì)發(fā)射、接收超聲波，利用超聲波信號(hào)沿順流與逆流方向在氣體中的傳播時(shí)間差計(jì)算氣體的流速，進(jìn)而計(jì)算氣體體積。

使用超聲波技術(shù)設(shè)計(jì)的燃?xì)獗硎侨?strong>電子式的結(jié)構(gòu)，具有體積小、質(zhì)量輕，重復(fù)性好，不易老化，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。由于無(wú)機(jī)械部分，不受機(jī)械磨損等故障影響，可靠性和精度高。

超聲波感應(yīng)系統(tǒng)還具有低阻抗輸出驅(qū)動(dòng)器的物理接口 (PHY)，可以實(shí)現(xiàn)最佳傳感器激勵(lì)和準(zhǔn)確的阻抗匹配，從而在零流量漂移 (ZFD) 方面達(dá)到最佳效果。

高度集成，外圍電路簡(jiǎn)單：可在設(shè)計(jì)時(shí)節(jié)約大量時(shí)間。除了片內(nèi)集成USS模塊之外，MSP430FR6043 MCU 還集成了其他外設(shè)，如計(jì)量測(cè)試接口 (MTIF) 模塊能夠通過(guò)脈沖生成來(lái)指示儀表測(cè)量的流量，以及片上 8 通道多路復(fù)用器 LCD 驅(qū)動(dòng)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC)、12 位 SAR ADC、模擬比較器、高級(jí)加密 (AES256) 和循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC) 模塊等等。

低功耗：USS 與低功耗加速器 (LEA) 和 MSP CPU 集成在一起，可實(shí)現(xiàn)平均電流消耗小于 20μA（每秒測(cè)量一次）的自主低功耗運(yùn)行。

燃?xì)獗硎褂妙l繁，貫穿四季，溫差變化大，溫差對(duì)于氣體的測(cè)量也有一定的影響。為了檢驗(yàn)超聲波技術(shù)應(yīng)對(duì)溫度變換的反應(yīng)，我們特意帶著 MSP430FR6043 超聲波燃?xì)庠u(píng)估模塊去了趟高低溫實(shí)驗(yàn)室。

在高低溫 6 個(gè)不同的溫度點(diǎn)工作時(shí)，飛行時(shí)間和氣體流量變化基本無(wú)變化，保持高精準(zhǔn)的輸出，MSP430FR6043 表現(xiàn)非常優(yōu)秀。