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    低功耗MCU在智能水表場景中的關鍵應用價值與實戰方案

    發布時間:2025-03-14 來源:我愛方案網 責任編輯:lina

    【導讀】智能燃氣表產品算法和功能相對比水表復雜,對表計產品的升級功能也有一定要求,除了MCU產品的低功耗特性外,還有電池供電和6年以上設備壽命等產品需求,這也意味著低功耗MCU產品成為表計行業MCU產品選型的關鍵指標。


    智能燃氣表產品算法和功能相對比水表復雜,對表計產品的升級功能也有一定要求,除了MCU產品的低功耗特性外,還有電池供電和6年以上設備壽命等產品需求,這也意味著低功耗MCU產品成為表計行業MCU產品選型的關鍵指標。



    另一方面,設備的聯網通信對MCU的安全加密能力也提出了要求。當前,低功耗、高性能、高安全的MCU產品已經成為了表計行業MCU選型的基本要求,特別是隨著國產MCU廠商產品技術的發展和提升,國產MCU產品開始廣泛應用到智能表計行業。

    華大電子以Arm 32位為內核的系列安全MCU產品,可同時滿足智能水表的聯網通信技術和多種現代傳感技術要求。產品主要應用領域包括智能水表、便攜醫療、智能門鎖及其他電池供電的低功耗場景。
    以下將分享一些華大電子MCU在智能表計行業中的應用優勢及已量產的案例,以作參考。



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    低功耗MCU在智能水表場景中的關鍵應用價值與實戰方案

    低功耗MCU在智能水表場景中的關鍵應用價值

    動態功耗管理策略
    間歇喚醒機制:MCU在非計量時段(如夜間)進入深度休眠,僅保留RTC時鐘運行,功耗低于1μA。當檢測到水流信號(如霍爾傳感器觸發)時,可在5ms內喚醒系統,實現“按需工作”。
    分級供電設計:通過PMU電源管理單元,對射頻模塊、計量模塊等分時供電,其獨立電源域可將通信模塊能耗降低60%。
    邊緣計算能力升級
    集成AI加速器的MCU支持本地執行異常檢測算法:
    通過機器學習模型識別水管泄漏特征(如持續微小流量),準確率超95%;
    實時分析水質數據(濁度、pH值),發現異常立即上報,響應速度較云端方案提升10倍。


    無線OTA與遠程診斷

    基于低功耗藍牙(BLE)或NFC的固件升級功能,使水表無需拆卸即可完成算法優化。部分MCU支持AES-256加密傳輸,確保OTA過程安全,同時通過內置自檢(BIST)功能,遠程診斷硬件故障,維護效率提升70%。


    華大電子CIU32L061N8PA智能燃氣表方案



    低功耗MCU在智能水表場景中的關鍵應用價值與實戰方案


    該方案采用CIU32L061N8PA安全MCU為主控芯片,芯片最高主頻可達48MHz,內置128K Flash,可實現大量數據的存儲和高速處理。方案使用紐扣電池作為備用電源,在VBAT模式下維持RTC走時與備份寄存器可確保10年使用壽命。LCD顯示屏使用MCU內部電荷泵供電,即使在惡劣供電條件下也可保證LCD的顯示效果。


    方案特點:
    1.支持超聲波、霍爾、光電等傳感器進行流量計量
    2.NB-IOT通信,可實現遠程抄表、充值
    3.采用電池供電,待機功耗低于10μA

    4.支持閥門異常狀態檢測功能,確保用氣安全。


    華大電子CIU32L041智能水表解決方案


    低功耗MCU在智能水表場景中的關鍵應用價值與實戰方案


    智能水表解決方案主控芯片為華大電子CIU32L041,基于Arm內核,最高頻率可達48MHz。該產品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特點。內部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多種定時器、多個USART/I2C/SPI 等豐富的外設資源,支持SM4 安全加密算法。


    方案特點
    支持霍爾、無磁、光電直讀和超聲波四種流量計量方式,其中超聲波傳感器可通過LPUART喚醒MCU,波特率可達9600bps
    整機待機,維持LCD顯示,工作電流平均可低至10uA
    NB-IOT通訊,可實現遠程抄表、充值
    低功耗模式下實時監測電池電量,低電量自動關閥
    VBAT模式下RTC走時與備份寄存器保持,可采用紐扣電池供電,省去小鋰電池用作備用電源的成本


    華大電子CIU32L061三相電表應用方案


    低功耗MCU在智能水表場景中的關鍵應用價值與實戰方案


    方案采用華大電子CIU32L061為主控芯片,最高頻率可達 48MHz,支持獨立的備份電源供電, 內部集成 LCD、ADC、DAC、內部參考電壓源 VREFBUF、超低功耗比較器、 LPUART、多個 USART/I2C/SPI、RTC、多種定時器等豐富的外設資源;方案具有分時計費和分階梯計費、電壓、電流、功率測量等功能,信息采用LCD顯示方式,支持RS485通信、紅外通信。


    方案優勢:
    RTC內置溫度傳感器,可提供完整的溫度補償方案
    支持VBAT模式,功耗低

    IRTIM可產生紅外控制信號


    應用場景:
    智能表計、便攜醫療、智能門鎖、其他電池供電的低功耗場景



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    低功耗MCU在智能水表場景中的關鍵應用價值與實戰方案



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