在無磁水表產(chǎn)品中，無磁檢測與低功耗設計是難點，而MCU內部的Low Energer Sensor模塊既為無磁檢測簡化了算法，也降低了系統(tǒng)功耗，同時該芯片又高度集成各種外設，使無磁水表設計實現(xiàn)高集成度，縮小體積，降低成本，產(chǎn)品更具市場競爭力。

Silicon Labs MCU 開發(fā)環(huán)境Simplicity Studio支持多種標準C編譯器Keil/IAR/Hi-teck等，采用可配置化編程工具Simplicity Configurators，靈活方便，適合新用戶快速入手。

EFM32TG11Bxxx內部框圖

Low Energer Sensor介紹

Low Energer Sensor在Silicon Labs的高性能32bit MCU中作為一個標準外設，從ARM Cortex-M0+到M3/M4系列中都存在。它是將幾種不同已存在的其它外設進行組合配置而形成的的測量傳感器，可用于測量電感/電容/電量等的變化，它將模擬比較器采集的模擬數(shù)據(jù)與通過高精度DAC生成的參考電壓進行比較，通過比較翻轉邏輯來判斷輸入電壓與參考電壓的高低，輸出結果為翻轉次數(shù)，這些結果將存儲在設定區(qū)域中，并通過預設的時序邏輯處理，計數(shù)處理，從而通過多次結果分析來判斷所采樣的模擬波形變化情況。

借助于Low Energer Sensor，當 EFM32TG11Bxxx 處于 EM2（深睡眠模式）時，可自動處理使用模擬比較器、DAC 和計數(shù)器的幾乎所有傳感器接口任務。只有在傳感器讀數(shù)改變并且達到觸發(fā)閾值，或者需要更高級別的校準時，才需要喚醒至 EM0（運行模式），大大簡化產(chǎn)品的低功耗設計要求。在EM2模式下，MCU電流參數(shù)為1.54μA左右。?

Low Energer Sensor模塊框圖

Low Energer Sensor無磁檢測的實現(xiàn)

在給LC電路充電后，斷開充電電路，LC電路的振蕩有一個穩(wěn)定過程，這個過程在檢測算法中需要一個Delay延時來規(guī)避檢測，防止誤判。

1充電

Low Energer Sensor給LC電路中電容C充電。充電時間很短，通DAC0-CHx開關對電容充電，定時斷開。

充電開關圖示

2延時

在剛充電到一段時間內，正弦波衰減是很緩慢的，這就需要一段延時，等待有規(guī)律的衰減期到來，這段延時是根據(jù)LC參數(shù)及電感渦流大小來調整的，需要通過實驗測試得到合適的值。

延時圖示

3檢測

在延時之后，Low Energer Sensor需要判斷此時正弦波的的衰減速度，從而判斷Sensor1與Sensor2的狀態(tài)得到轉子位置。因為接收到的是正弦波，所以Low Energer Sensor通過比較器來測量，并通過調整比較器參考電壓的方法來判斷衰減情況，如檢測圖示：

檢測圖示

圖中紅色基準線為通過DAC調整的參考電壓點，該參考點可按實際參數(shù)來通過DAC調整輸出從而調整該參考點的?？梢钥吹剑{整到合適的參考點，處于金屬區(qū)的Sensor因為衰減較快，所以很快電壓處于基準線以下，所對應比較器翻轉次數(shù)就少；而處于非金屬區(qū)的Sensor，因為衰減較慢，電壓衰減到基準線以下的時間相對較長，所對應的比較器翻轉次數(shù)就多。

一個關鍵點是：無磁檢測表面上對磁性干擾是不影響的，但是實際在強磁干擾下，磁場會改變正弦波的衰減波形，造成計量的誤差甚至誤計/不計。這時候我們需要通過檢測狀態(tài)變化的時序是否改變來判斷是否收到干擾，并且通過改變DAC的輸出改變參考電壓，從而達到抵消外部干擾的目的，做到真正的無磁抗干擾的效果。

4處理

將本次獲得的轉子位置存儲，并與上次獲得位置進行分析，符合順轉或者逆轉邏輯為合理，一旦不符合變化邏輯，則為無效計量，需要排查或者重新啟動檢測。

Low Energer Sensor對以上步驟，通過軟件設置即可以實現(xiàn)，無需客戶自行通過軟件來實現(xiàn)組合外設及控制邏輯，并且在測量完成后自動進入IDIE模式，大大提高效率降低功耗。

Low Energer Sensor處理邏輯圖

其他功能應用

LCD驅動（可選）：LCD驅動器能夠驅動多達8x32段分段LCD顯示。電壓升壓功能使它能夠提供比電源電壓高的LCD驅動電源。還提供一個專用的電荷再分配驅動器可以減少40%LCD驅動供電電流。此外，支持動畫功能，可以在LCD上運行自定義動畫，且無需任何CPU干預。

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雙串口通訊：可以實現(xiàn)與上位機通訊及外加抄表模塊/通訊模塊等，使用靈活，還提供一個Low Energy UART，可在32.76K時鐘下工作在9600bps波特率，提高效率降低功耗。

其他功能：PWM驅動高效實現(xiàn)電機的開合；12bitADC實現(xiàn)電池電量檢測及電機過流保護等。

方案配套器件

MCP1711(LDO)：采用美國微芯科技公司（Micorchip Technology）超低功耗LDO MCP1711，靜態(tài)功耗達600 nA，輸入范圍1.4-6.0V，高輸出精度±20 mV（1%），可以有助于實現(xiàn)內部參考源的穩(wěn)定性及精度，提高產(chǎn)品無磁檢測精度。

24LC16(EEPROM)：由美國微芯科技公司（Micorchip Technology）提供的EEPROM24LC16，采用IIC接口通訊，擦寫次數(shù)多，速度快，超低功耗（休眠電流1uA），穩(wěn)定性高，大大提高整個產(chǎn)品的性能。