无磁计量技术以其抗磁干扰、计量精度较高，成本低等特点，正在赢得智能水表市场的青睐，要想满足市场需求并得以更广泛的应用，必须要解决三低三高的市场痛点：集成度低、成本高；检测精度低、功耗高；稳定性低、安全风险高！

国民技术单芯片无磁计量智能水表方案展示

国民技术基于最新的单芯片计量技术，实现低功耗、高精度的计量解决方案，并提供集成计量功能的低功耗MCU单芯片产品和相关解决方案，该方案整合了低功耗技术、无磁计量技术、芯片高可靠性技术、芯片安全技术为一体，具备单芯片高集成度优势，同时，提供片外SE的物联网解决方案。

无磁智能水表的设计挑战

电子技术的发展使水仪表的计量方式也得到不断的发展，从机械计量方式到多种多样的电子计量方式（光电直读、干簧管/霍尔检测计量、超声波检测计量等）。但这些计量方式或多或少存在便捷性差、成本高和不抗磁干扰等问题，无磁计量技术以其抗磁干扰、计量精度较高，成本低等特点，逐渐赢得市场的青睐。

无磁智能水表通过无磁技术读取流量信号，持久稳定可靠。鉴于无磁水表计量精度高、可以测瞬时流量、灵活多变的传输模式、维护简单等种种优点，近年来已成为越来越多的水表厂家研发生产重点。但同样，无磁智能水表在占据更多的市场份额的路上还有许多困难与挑战。

无磁水表采用LC震荡原理进行设计，当水流动时带动金属转盘转动，从而改变LC震荡电路的震荡衰减速度，发讯电路通过检测LC振荡电路微小的衰减变化判断金属转盘的位置，从而对转动的圈数进行计数以达到水流流量计量的目的。集合无磁计量技术与智能表计本身的应用特点，无磁计量技术在表计中的应用需要解决以下关键技术问题，才能解决当前市场痛点、满足市场需求并得以更广泛的应用。

问题1：提高集成度、降低成本

早期的无磁计量方案使用分离原件进行电路设计和搭建，无磁发讯模块由十几个甚至数十个分离原件组成的电路实现无磁计量功能。有电路复杂、成本较高等弊端，是无磁计量水表设计中需要解决重点问题。

问题2：提高检测精度

由于水表体积限制和本身抗压要求，玻璃/塑料面板相对较厚，无磁检测电路怎样通过4mm (干式表)或超过6mm（湿式表）的距离检测到微小的电感涡流来达到高精度的计量是无磁计量技术应用到表计场景需要重点思考的问题。

问题3：降低功耗

智能水表均采用电池供电，目前行业内通常要求6年不换电池的使用时长。同时，部分智能水表还需要集成LCD显示和无线通信等功耗相对较为固定的电路功能。无磁计量技术怎样进一步降低自己的功耗以及整机功耗也是影响水表使用寿命和产品推广的关键技术难点。

问题4：提高稳定性

水表安装环境相对复杂，存在高湿度、高温度环境的可能性，对电子电路的可靠性和稳定性提出了比较高的要求，怎样实现6年以上恶略环境的持续运行也是无磁计量水表需要面对技术问题。

问题5：增强个人信息数据安全保护

无线通信技术不断发展，无线通信模块的成本和功耗不断降低，使得集成无线通信模块实现远程抄表、远程管理等功能的智能水表得到了更为广泛的应用。无线通信技术为智能表计的管理运营维护提供便捷的同时，也带来了安全风险：通行数据存在被窃取、篡改风险，设备和云端易被伪造等安全问题。怎样提高无线远传水表本地、云端和通信数据的安全性也是当前亟待解决的问题。

国民技术单芯片无磁计量智能表计设计方案及优势

无磁水表在国外被较广范围和长期使用，但在国内却属于“新星”，这与行业相关企业的研发能力和投入有很大的关系。国民技术对表计行业的市场痛点进行深入了解和分析后，针对无磁水表在市场应用中存在的三低三高痛点：集成度低、成本高；检测精度低、功耗高；稳定性低、安全风险高，经过一段时间的精心研发，面向表计行业推出国产首家单芯片无磁计量智能表计方案。

国民技术单芯片无磁计量智能表计方案基于自主研发的 N32L43X 系列通用低功耗 MCU 主控芯片，外挂少量器件，即可完成无磁计量功能。基于该方案实现的智能表计具有可抗磁干扰，灵敏度高，计量功耗低等特点，搭配 NB-IoT 等通信模块可实现远程抄表、远程管理等功能。

单芯片无磁计量智能表计方案框图

此方案的优势如下：

优势1：更高集成，业界最低BOM成本

●方案采用的国民技术N32L43X系列MCU内置LC无磁传感计量单元，集成Segment LCD驱动接口；

●支持NB-IOT数据模块远程自动抄表；

●支持NFC读卡；

●同时国民技术提供安全芯片、射频芯片套片支持，进一步降低BOM成本。

优势2：更高精度

●计量精度高达0.001m³，根据实现方式精度可提升到0.0001m³。

优势3：更低功耗

●计量平均功耗低至5μA（LCD关闭）、8μA（LCD开启）；

●支持低功耗模式计量，计量唤醒可配，可设置任意计量圈数(1-65535)后唤醒。

优势4：更高稳定性

●工作电压：2.8V～3.6V（N32L43x系列芯片供电电压为1.8~3.6V）；

●ESD：接触8KV/空气15KV；

●抗恶劣工作环境，支持电池电量检测、机电分离报警。

优势5：更安全

●单芯片内置密码算法硬件加速引擎与硬件安全单元，同时支持外挂SE，基于该功能可快速实现对表计端、云端以及数据传输过程中的保护；

●支持内置Flash存储加密、支持读写保护、多用户分区管理，保障用户数据的私密安全；

●支持安全启动，程序加密下载，安全更新，解决表计运行与后期维护过程中的数据安全性问题。

优势6：开放的服务模式

●为了降低客户开发门槛，实现快速产品化，方案硬件设计开源！方案软件开源！！

OPEN-BOM！！！

国民技术N32L43x系列芯片介绍

国民技术N32L43x系列MCU芯片采用32 bit ARM Cortex-M4F内核，最高工作主频108MHz，支持浮点运算和DSP指令，集成高达128KB嵌入式加密Flash，32KB SRAM，集成丰富的高性能模拟器件，内置1个12bit 5Msps ADC，2路独立轨到轨运算放大器，2个高速比较器，1个1Msps 12bit DAC，支持多达24通道电容式触摸按键，集成低功耗无磁流量计量模块、集成多路U(S)ART、I2C、SPI、USB、CAN等数字通信接口，Segment LCD驱动接口,内置10余种密码算法硬件加速引擎。可广泛应用于智能水表、智能燃气表等对功耗非常敏感的应用场景。

国民安全云构建智能表计云端安全连接

表计在解决智能化、数字化和信息化问题的同时，也带来了网络和信息安全风险，而安全一直是系统化的问题。

面向智能表计市场设备连接的典型物联网安全应用特点，国民技术提供完整的“云-端”系统级安全联网解决方案，基于国民技术超低功耗N32L4x系列MCU表计芯片、N32S系列金融级安全芯片以及国民安全云产品等组合而成，提供了较强的安全认证能力和数据加密能力，同时，支撑联网低功耗链接能力需求，方案提供双向认证、通信密钥协商 （一次一密）、数据安全加密传输、固件安全OTA等关键安全服务。

表计“云-端”系统级安全解决方案

在部署方面，通过提供云端安全SDK接口和终端环境安全部分的标准接口，实现全方案快速集成，快速实现产品的安全认证和安全联网通信等功能，在现有业务上直接集成，轻影响原有业务。方案可提供安全管理系统，支持产线密钥预置和远程密钥安全分发，满足实际产线生产需求。

国民技术于2000年源于国家“909”集成电路专项工程成立，2010年创业板上市（股票代码：300077），是中国信息安全IC设计领域领军企业，国家级高新技术企业，拥有国内首个企业独立安全芯片攻防技术实验室，博士后科研工作站。总部位于深圳，在北京、上海、武汉、西安、香港、新加坡、洛杉矶等地设有分支机构。主营产品包括：安全芯片、物联网MCU、可信计算芯片、智能卡芯片、金融支付终端芯片、非接读写芯片、蓝牙芯片、RCC创新产品等，广泛应用于网络安全认证、电子银行、电子证照、移动支付与移动安全、物联网、工业互联网、车联网、消费电子、智能家居、智能家电等应用方向。

关键词:国民技术 单芯片 无磁计量智能表计方案

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来 源：环球表计

编辑：仪器仪表WXF

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