瑞萨：如何利用温度传感器提升燃气表的计量精度

发布时间：2022-12-08 13:08
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：1898

　　近些年，随着国家“煤改气”工程的大规模推进，户外挂表已经成为了一种新的安装方式。但是，在我国北方，由于冬季昼夜温差较大，对燃气表的计量性能会产生较大的影响。尽管户外挂表用户均配备了表箱，但仍然无法解决温度对燃气表计量误差的影响。因此，膜式燃气表加装温度补偿组件已成为一种必要的措施。

　　2020年9月，中国城市燃气协会发布并实施《T/CGAS 011-2020电子温压修正膜式燃气表》，对电子温压修正膜式燃气表的工作条件、技术要求、试验方法以及检测规则等进行了规定和说明。其中指出，温度传感器是指燃气表中用于采集燃气温度信号的电子部件（或电子元件），由此确立了温度传感器是该类型燃气表中的标配部件。

瑞萨：如何利用温度传感器提升燃气表的计量精度

　  一、为什么要用温补式燃气表

　　传统的膜式燃气表的燃气计量是在标况（20℃，101.3kPa）下进行计量，但终端用户的实际使用过程却是在非标准状态下进行的。不同季节、不同温度或压力气候条件都会产生计量误差。例如，20℃条件下，同等压强下的1立方米天然气在-10℃时的体积为0.8977m?，体积缩小了11.23%。这就导致了燃气体积计量误差，从而导致供销不平衡，有失贸易结算的公平性原则。

　　国家发布的《关于颁发天然气商品量管理暂行办法的通知》第五章第二十二条明确规定，天然气按体积进行计量，天然气体积计算的状态标准为20℃（293.15K）。河北省颁布的编号为JJF（冀）143内置温度转换装置燃气表检验规范，以及俄罗斯燃气表国家标准ГОСТ Р 50818明确规定，燃气表必须安装内置温度转换装置，实行标准温度下的体积计量。实现标准温度体积计量将是社会发展的趋势，有效解决办法是在燃气表内部加装机械式或电子式温度转换装置，将工况体积转换成为标准温度体积。

　　温度、压力对燃气计量的影响按照理想气体状态方程进行计算：

　　温度每降低10℃，计量损失为3.43%，这也是燃气公司普遍反应冬季输差特别突出的原因。

　　按照上述方程计算，燃气压力每升高1kPa，计量损失0.987%。管道燃气民用户供气的表压力一般为2kPa，商业用户为2～3kPa，压力值基本稳定。

　　二、电子式温补膜式燃气表中的温度传感器及其应用

　　膜式燃气表国家标准规定，燃气表运行6000小时所通过的气体体积量不至于让所有的字轮回到初始位置。燃气表使用期限为10年，其供电方式为电池供电，因此，对于电子部件的整机功耗要求极为严苛。

　　2022年4月，京津冀市场监督管理三局（委）分别下达了京津冀共建地方计量检定规程《电子温压修正膜式燃气表》任务。该规程目前已形成了征求意见稿，JJG（京津冀）《电子温压修正膜式燃气表》地方计量检定规程已向社会公开征求意见。

　　该规程根据JJF1002-2010《计量检定规程编写规则》编制，依据的主要技术文件有：JJG 577-2012膜式燃气表、JJG 860-2015压力传感器（静态）、JJG 875-2019数字压力计等10个相关文件。规程项目完成后可以解决目前电子温压修正膜式燃气表强制检定工作遇到的问题。明确的技术要求和试验方法有利于电子温压修正膜式燃气表检定工作的顺利开展，规范电子温压修正膜式燃气表制造企业的生产。

　　纳芯微提供的NST1001/1002-QTZB温度补偿解决方案，在-20℃～85℃测温范围内，最大误差值±0.5℃（Max）。根据气态方程式计算其带给产品最终示值影响误差小于±0.2%，电子温补表的计量准确度较高。


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　　7月29日，全球半导体解决方案供应商瑞萨电子(TSE：6723)宣布推出全新64位微处理器RZ/G3E(MPU)。RZ/G3E作为一款通用型产品，针对高性能人机界面(HMI)应用进行优化，集成运行频率高达1.8GHz的四核Arm® Cortex®-A55和一个神经网络处理单元(NPU)，可实现高性能边缘计算，并具备AI推理功能，从而带来更快、更高效的本地处理。凭借全高清图形处理能力和高速连接功能，该MPU主要面向工业和消费领域的HMI系统，包括工厂设备、医用监视器、零售终端和楼宇自动化系统。　　高性能边缘计算与HMI功能　　RZ/G3E的核心包含四核Arm® Cortex®-A55、一个Cortex®-M33内核，以及用于AI任务的Ethos™-U55 NPU。这种架构能够高效运行图像分类、物体识别、语音识别和异常检测等AI应用，同时将CPU负载降至最低。该产品专为HMI应用设计，可在两个独立显示屏上以60fps的速率流畅播放全高清(1920x1080)视频，其输出接口包括LVDS(双链路)、MIPI-DSI和并行RGB接口;此外RZ/G3E还配备MIPI-CSI摄像头接口，可用于视频输入与感知应用。　　Daryl Khoo, Vice President of Embedded Processing at Renesas表示：“RZ/G3E在RZ/G系列成熟性能的基础上，增加了NPU以支持AI处理。通过使用与我们最近发布的RA8P1微控制器相同的Ethos™-U55 NPU，我们为AI开发提供了可扩展的路径。这些增强功能凭借强大的AI能力，满足下一代HMI应用在视觉、语音和实时分析方面的需求。”　　RZ/G3E配备边缘设备所需的一系列高速通信接口，包括用于高达8Gbps数据传输的PCI Express 3.0(2通道)、用于快速10Gbps数据传输的USB 3.2 Gen2，以及实现与云服务、存储设备和5G模块无缝连接的双通道千兆以太网。　　低功耗待机与快速Linux恢复　　从第三代RZ/G3S开始，RZ/G系列就包含先进的电源管理功能，可显著降低待机功耗。RZ/G3E在保持子CPU运行和外设功能的同时，功耗可低至约50mW;深度待机模式下功耗约为1mW。它支持DDR自刷新模式以保留内存数据，从而能够从深度待机模式快速唤醒并运行Linux应用程序。　　全面的Linux软件支持　　瑞萨提供基于可靠Civil Infrastructure Platform内核且经验证的Linux软件包(VLP)，并提供超过10年的维护支持。对于需要最新版本的用户，瑞萨提供Linux BSP Plus，支持最新LTS Linux内核和Yocto。此外，Canonical的Ubuntu，以及Debian开源操作系统也可用于服务器或桌面Linux环境。　　RZ/G3E的关键特性　　CPU：四核Cortex®-A55(最高1.8GHz)、Cortex®-M33　　NPU：Ethos™-U55(512GOPS)　　HMI：双全高清输出、MIPI-DSI/双链路LVDS/并行RGB、3D图形处理、H.264/H.265编解码器　　内存接口：32位LPDDR4/LPDDR4X(带ECC)　　5G通信连接：PCIe 3.0(2通道)、USB 3.2 Gen2、USB 2.0x2、千兆以太网x2、CAN-FD　　工作温度：-40°C至125°C　　封装选项：15mm2 529引脚 FCBGA、21mm2 625引脚 FCBGA　　产品生命周期：根据产品生命周期计划(PLP)提供15年供货保障　　瑞萨及其生态系统合作伙伴推出的系统级模块解决方案　　瑞萨还推出基于RZ/G3E的模块化系统(SoM)解决方案——高性能边缘计算SoM丨瑞萨。瑞萨的生态系统合作伙伴将提供广泛的SoM解决方案：例如Tria的SMARC模块、ARIES Embedded的OSM(Size-M规格)，以及MXT的OSM(Size-L规格)。　　成功产品组合　　瑞萨电子将RZ/G3E与其它兼容设备相结合，开发了功能丰富的高端HMI平台和数字耳镜。这些“成功产品组合”基于相互兼容且可无缝协作的产品，具备经技术验证的系统架构，带来优化的低风险设计，以加快产品上市速度。瑞萨现已基于其产品阵容中的各类产品，推出超过400款“成功产品组合”，使客户能够加速设计过程，更快地将产品推向市场。更多信息，请访问：renesas.com/win。　　供货信息　　RZ/G3E和评估板套件现已上市;该套件包括一块SMARC v2.1.1模块板和一块载板。如果你想购买相关产品，可咨询AMEYA360的销售人员。
2025-07-30 11:29 阅读量：229
瑞萨电子：高性能系统如何从GaN和低压MOSFET中受益
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　　Gabriele Clapier，Power System Marketing Manager："随着汽车、工业和机器人应用对效率、功率密度和可靠性的要求不断提高，功率半导体技术也取得了长足的发展。氮化镓(GaN)和低压MOSFET是推动这一发展的两项最具影响力的创新。Renesas一直处于这些进步技术的最前沿，为这些要求苛刻的行业提供量身定制的高性能解决方案。在这里，我想探讨GaN和MOSFET在这些应用中的作用、它们的优势和挑战，并探讨一些行业用例。"　　GaN和Cascode D-Mode架构的优势　　与传统的硅基器件相比，GaN具有许多优势，包括更高的效率、更快的开关速度和卓越的热性能。这些优势源于GaN较低的导通电阻和更少的栅极电荷，这有助于降低导通和开关损耗。GaN还允许更高的开关频率，从而实现更紧凑、更高效的电力电子设计。　　GaN最有效的实现方式之一是Cascode D-Mode(耗尽模式)配置，通过常开GaN高电子迁移率晶体管 (HEMT)与低压硅MOSFET配对，以创建常闭器件。　　这种组合可以发挥GaN的高效率和快速开关特性，同时保持了使用传统硅栅极驱动器的易控制的特性。 Cascode方法提供更强的耐用性、高电压作以及与现有电路拓扑的兼容性，使其成为高效电源应用的首选解决方案。　　主要应用–能源、电动汽车充电、电机控制和汽车　　可再生能源的兴起也增加了对便携性和高效系统的需求。基于GaN的解决方案被广泛使用，因为它们支持紧凑、轻便和高效的USB-C电源系统，通过提供更快的充电和更高的能源转换率，实现便携性的设计目标。　　随着电动汽车的加速采用，智能充电解决方案对于效率和监控至关重要。基于GaN和MOSFET的电力电子器件可帮助实现这关键系统的高效率、低散热和快速开关速度的目。访问这些应用页面，了解这如何有利于X-in-1集成和其他安全、高效且可扩展的电动和混合动力汽车(EV/HEV)解决方案。　　现代AI驱动型电机控制解决方案利用GaN和低压 MOSFET来提高精度和效率。边缘AI在机器人和工业自动化中发挥着重要作用，可实现实时调整、预测性维护和更高能源效率。基于AI的控制算法与高性能功率器件的集成确保了卓越的电机性能，同时降低了能耗。 高压GaN技术通过降低损耗和提高功率密度，正在彻底改变功率转换，这些进步使工业和汽车应用都受益。 基于高压GaN的转换器可实现更紧凑、更轻便的设计，并具有卓越的功率转换能力。在1.2kW高压GaN逆变器解决方案中查看其实际应用。在电机驱动和机器人应用页面上查看其他高功率交流驱动器设计。　　GaN FET和MOSFET通过实现最小的功率损耗、更强的安全性和稳健的性能，在汽车应用中发挥着至关重要的作用。例如，在上述EV系统中，将多种动力功能集成到单个X-in-1E-Axle解决方案中，可显著提高效率并降低系统复杂性。氮化镓技术提高了功率转换效率，减小了尺寸和重量，最终延长了行驶里程和可靠性，这是将逆变器、车载充电器(OBC)、DC/DC转换器和配电单元(PDU)组合在一起时的关键因素。　　在不断增长的电动两轮车市场中，高效的48V无刷直流 (BLDC)电机控制解决方案至关重要。具有优化 FOM(品质因数，RDSon xQG)的低压MOSFET可实现更高的开关频率、更低的损耗和更好的热性能，从而可帮助实现紧凑、轻便的动力系统，延长电池寿命并改善加速性能。　　总结　　GaN和低压MOSFET正在彻底改变多个领域的电力电子技术，瑞萨电子通过为可再生能源、电动汽车充电、电机控制和下一代汽车架构提供高效、高性能的解决方案来推动这些创新。随着技术的不断进步，这些技术将进一步提高未来工业和汽车应用的能效、可靠性和集成度。
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瑞萨电子推出面向单电机应用优化的卓越MCU，涵盖电动工具、家用电器等广泛应用场景
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瑞萨电子推出面向单电机应用优化的卓越MCU，涵盖电动工具、家用电器等广泛应用场景

　　全球半导体解决方案供应商瑞萨电子(TSE：6723)今日宣布推出基于Arm® Cortex®-M23处理器的RA2T1微控制器(MCU)产品群。该系列产品针对电机控制系统进行优化，专为风扇、电动工具、吸尘器、冰箱、打印机、吹风机等单电机应用而设计。　　专为电机控制优化的功能集　　全新RA2T1产品包含多项提升电机控制功能的设计，尤其适用于单电机系统。其显著特点之一是具备3通道S&H(采样保持)功能，可同时检测无刷直流(BLDC)电机的三相电流值。与顺序测量方式相比，这种方案可提高控制精度。RA2T1 MCU还提供具备互补脉宽调制(PWM)功能的定时器，可实现死区时间的自动插入和不对称PWM生成，这一针对逆变器驱动进行优化的功能，有助于控制算法的实施。　　RA2T1产品集成对电机控制应用至关重要的安全功能，包括端口输出使能功能和高速比较器。当检测到过流时，二者协同工作，能够快速关闭PWM输出。关断状态可根据逆变器规格进行配置。　　瑞萨在电机控制嵌入式处理领域的卓越地位　　瑞萨面向电机控制提供专用MCU已有超过20年历史。公司每年向全球数千家客户出货超过2.3亿颗电机控制专用MCU。除多个RA MCU产品群外，瑞萨还在其32位RX产品家族、16位RL78 MCU和64位RZ MPU产品线中推出电机控制专用器件。　　Daryl Khoo, Vice President of Embedded Processing Marketing Division at Renesas表示：“历经多年实践验证，瑞萨电机控制解决方案已在数千个系统中赢得客户信赖。全新RA2T1 MCU凭借前沿的技术和低功耗运行特性，结合瑞萨在单电机系统领域优异的质量与安全标准，进一步巩固我们在该领域的卓越市场地位。”　　RA2T1产品群MCU的关键特性　　内核：64MHz Arm® Cortex®-M23　　存储：64KB闪存、8KB SRAM、2KB数据闪存　　模拟外设：12位ADC(带3通道采样保持)、温度传感器、内部参考电压、2通道高速比较器　　系统：高、中、低速片上振荡器;时钟输出;上电复位;电压检测;数据传输、事件链接和中断控制器;低功耗模式　　安全功能：PWM强制关闭、SRAM奇偶校验错误检测、ADC自诊断、时钟频率精度测量、非法内存访问检测　　工作温度范围：Ta=-40°C至125°C　　工作电压：1.6V至5.5V　　封装：48LQFP、32-LQFP、48-QFN、32-QFN、24-QFN(4mm x 4mm)　　全新RA2T1产品群MCU由瑞萨灵活配置软件包(FSP)提供支持。FSP提供所需的所有基础架构软件，包括多个RTOS、BSP、外设驱动程序、中间件、连接、网络和安全堆栈，以及用于构建复杂AI、电机控制和云解决方案的参考软件，从而加快应用开发速度。它允许客户将自己的既有代码和所选的RTOS与FSP集成，为应用开发提供充分的灵活性。借助FSP，可轻松将现有设计迁移至其它RA系列产品。　　成功产品组合　　瑞萨将全新RA2T1 MCU产品群与其产品组合中的众多可兼容器件相结合，创建广泛的“成功产品组合”，包括便携式电动工具、智能BLDC吊扇、无线吸尘器、无线吹叶机。“成功产品组合”基于相互兼容且无缝协作的产品，具备经技术验证的系统架构，带来优化的低风险设计，以加快产品上市。瑞萨现已基于其产品阵容中的各类产品，推出超过400款“成功产品组合”，使客户能够加速设计过程，更快地将产品推向市场。更多信息，请访问：renesas.com/win。　　供货信息　　RA2T1产品群MCU以及FSP软件现已上市。全新MCU由瑞萨的灵活电机控制开发套件和瑞萨电机工作台开发工具提供支持，前者可实现永磁同步电机(无刷直流电机)控制的便捷评估。该开发套件搭建了一个通用设计平台，支持瑞萨RA和RX产品家族中的众多电机控制MCU，从而助力跨多个平台的IP迁移。有关所有这些产品的信息可点击阅读原文获取，客户可以在瑞萨网站或通过分销商订购样品及套件。　　瑞萨MCU优势　　作为全球卓越的MCU产品供应商，瑞萨电子MCU近年来的平均年出货量超35亿颗，其中约50%用于汽车领域，其余则用于工业、物联网以及数据中心和通信基础设施等领域。瑞萨电子拥有广泛的8位、16位和32位产品组合，所提供的产品具有出色的质量和效率，且性能卓越。同时，作为一家值得信赖的供应商，瑞萨电子拥有数十年的MCU设计经验，并以双源生产模式、业界先进的MCU工艺技术，以及由250多家生态系统合作伙伴组成的庞大体系为后盾。
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