暴拆燃气表，快速解锁MSP430™MCU新玩法

德州仪器 2022-04-08 18:30

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与我们生活息息相关的燃气表，有人知道它的工作原理吗？近日，TI 与达尔闻联合发起了 MSP430FR6043 超声波燃气评估模块的测评分享活动，探究 MSP430 在超声波燃气上的应用。点击下方链接，观看视频，体验最新的超声波燃气测量方法！

（视频末尾的活动已结束，请关注下一次活动）

接下来，让我们一起解锁 MSP430 的新玩法吧！

上手体验

燃气表听上去挺复杂的，其实这套 MSP430FR6043 超声波燃气评估模块上手非常简单。

硬件：

MSP430FR6043 评估板
嘉康超声波换能器
气体管段
风扇

软件：

Ultrasonic Sensing Design Center：电脑端的 GUI 工具，可以在线进行参数调试，读取超声波的波形信息
USS Software Library：基于 FR6043 的软件参考代码
IDE：Code Composer Studio v8.2.0 及更高，IAR Embedded Workbench 7.11.3 及更高
UniFlash：程序固件下载工具
系统环境要求：Java JRE 1.7 及更高

因无法完全模拟燃气的效果（私接燃气违法！），只能用手动调整气流速度，体验 MSP430FR6043 的性能了。

随着风扇不同的风速变化，USS GUI 界面监测到的飞行时间差、绝对飞行时间与气体流量迅速响应：

为什么说燃气表是 MSP430 的新玩法呢？这还得从传统的燃气测量方法说起。

膜式气表走下“神坛”

在燃气测量的市场里，膜式气表占有绝对市场，工艺成熟，成本较低，计量无需供电。但其劣势也是一目了然。从上面的拆解视频可以看到，膜式气表的测量依靠是两个测量室的运动，带动整个连杆机构进行计数，纯机械结构。

随着长期使用，膜片必然会有磨损，会导致精度下滑。此外，膜式气表尺寸大，安装不方便，并且计算量程也有限。不难看出，膜式气表会逐渐的被新技术所替代。而这个技术就是超声波。

超声波技术是采用安装于气体管段上下游的一对超声波传感器，相对发射、接收超声波，利用超声波信号沿顺流与逆流方向在气体中的传播时间差计算气体的流速，进而计算气体体积。

使用超声波技术设计的燃气表是全电子式的结构，具有体积小、质量轻，重复性好，不易老化，使用寿命长等优点。由于无机械部分，不受机械磨损等故障影响，可靠性和精度高。

专为超声波测量应用而生

如何发射、接受超声波？如何精确的测量时间差？这便是 MSP430FR6043 的优势之处。

MSP430FR6043 SoC 隶属 MSP430 超声波传感微控制器 (MCU) 系列产品，专为超声波水表、热量计和燃气表等测量而设计。

超声波感应子系统 (USS)：片内即可完自主激发和捕获超声波波形。MSP430FR6043 内部集成了，有可编程脉冲发生器 (PPG) 发生超声波脉冲，可以灵活的针对不同的应用环境进行配置。有可编程增益放大器 (PGA) 、采样率最高达到 8MSPS 的 12bit Σ-Δ ADC，可以完整保留全部超声波信号为接下来的数据分析处理提供保障。

超声波感应系统还具有低阻抗输出驱动器的物理接口 (PHY)，可以实现最佳传感器激励和准确的阻抗匹配，从而在零流量漂移 (ZFD) 方面达到最佳效果。

高度集成，外围电路简单：可在设计时节约大量时间。除了片内集成USS模块之外，MSP430FR6043 MCU 还集成了其他外设，如计量测试接口 (MTIF) 模块能够通过脉冲生成来指示仪表测量的流量，以及片上 8 通道多路复用器 LCD 驱动器、实时时钟 (RTC)、12 位 SAR ADC、模拟比较器、高级加密 (AES256) 和循环冗余校验 (CRC) 模块等等。