從確保醫(yī)療設(shè)備的精準(zhǔn)給藥，到監(jiān)測(cè)環(huán)境系統(tǒng)、優(yōu)化工業(yè)流程，精確的流體測(cè)量在各行各業(yè)都至關(guān)重要。恩智浦NAFE13144 AFE賦能新一代熱量式流量計(jì)，具備更高的可靠性與性能，適用于多種嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)景。

隨著各行業(yè)擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型和邊緣AI，對(duì)更智能、更精確傳感的需求日益增長(zhǎng)。熱量式(熱式) 流量計(jì)因其能夠以極高的靈敏度測(cè)量氣體和液體流速而聞名，是這一演進(jìn)的核心。采用恩智浦NAFE13144通用輸入模擬前端 (AFE)，設(shè)計(jì)人員能夠打造出精度高且結(jié)構(gòu)緊湊、可配置并支持機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 應(yīng)用的新一代流量計(jì)。

什么是熱量式流量計(jì)？

熱量式流量計(jì)通過(guò)追蹤熱傳遞來(lái)測(cè)量流體的流速。這類設(shè)備通常配備兩個(gè)溫度傳感器和一個(gè)加熱元件。當(dāng)流體流經(jīng)加熱器時(shí)，會(huì)吸收熱量，上游和下游傳感器之間的溫差即反映出流速。由于這種方法對(duì)氣體測(cè)量特別有效，被廣泛應(yīng)用于化工處理、暖通空調(diào)、制藥、半導(dǎo)體制造和環(huán)境監(jiān)測(cè)等行業(yè)。

熱量式流量計(jì)主要優(yōu)勢(shì)包括：

對(duì)低流速具有高靈敏度

無(wú)活動(dòng)部件，維護(hù)需求低

結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成

直接測(cè)量質(zhì)量流量

對(duì)動(dòng)態(tài)情況響應(yīng)迅速

然而，傳統(tǒng)的熱量式流量計(jì)可能對(duì)流體特性的變化比較敏感，需要定期校準(zhǔn)，并且最適用于潔凈流體。

NAFE13144：高精度與靈活性

恩智浦NAFE13144通過(guò)一個(gè)穩(wěn)健的、軟件可配置的模擬前端來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，該前端集成了高分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、先進(jìn)的信號(hào)調(diào)試和全面的診斷功能。NAFE13144支持4個(gè)通用輸入通道和16位分辨率，可與電壓、電流、電阻、電阻溫度檢測(cè)器 (RTD) 和熱電偶等多種傳感器無(wú)縫連接。

恩智浦的高度可配置、工業(yè)級(jí)、多通道通用輸入模擬前端，可滿足高精度測(cè)量需求。

NAFE13144主要特性包括：

可編程增益放大器與精密勵(lì)磁源

Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，具備可配置數(shù)字濾波器，能夠優(yōu)化速度與精度

寬范圍數(shù)據(jù)傳輸速率 (7.5sps至288ksps)

強(qiáng)大的噪聲抑制能力

內(nèi)置診斷功能：故障檢測(cè)、過(guò)溫保護(hù)、電壓監(jiān)測(cè)與循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC) 錯(cuò)誤檢查

內(nèi)置溫度傳感器，支持預(yù)測(cè)性維護(hù)

靈活的通用輸入/輸出 (GPIO)，支持?jǐn)?shù)字/模擬功能

該器件的校準(zhǔn)與自診斷系統(tǒng)，結(jié)合通用勵(lì)磁源，即使在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境下也能確保準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測(cè)量。

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簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，加速開(kāi)發(fā)

NAFE13144的架構(gòu)簡(jiǎn)化了熱量式流量計(jì)的設(shè)計(jì)。例如，它支持基于RTD的精確溫度傳感，可補(bǔ)償導(dǎo)線電阻，并支持多種傳感器類型：PT1000、負(fù)溫度系數(shù) (NTC)、正溫度系數(shù) (PTC)。具備較寬的滿量程范圍和靈活的增益設(shè)置，可減少對(duì)外部組件的需求，降低物料清單 (BOM) 成本，并簡(jiǎn)化印刷電路板 (PCB) 布局。

NAFE13144專為嚴(yán)苛環(huán)境設(shè)計(jì)，提供±7.5kV靜電放電 (ESD) 保護(hù)、±2kV浪涌抗擾度，能夠在-40°C至+125°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。其緊湊的64引腳增強(qiáng)散熱型超薄四方扁平無(wú)引腳 (HVQFN) 封裝，非常適合空間受限的設(shè)計(jì)。

評(píng)估工具：加速原型制作

為協(xié)助工程師進(jìn)行快速原型制作，恩智浦提供了多款評(píng)估套件，例如KITNAFE13388-EVB和NAFE13388-UIM Arduino Shield。這些工具包括即插即用的硬件、圖形用戶界面 (GUI) 和參考軟件，加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)快速原型制作。

NAFE13388-UIM shield擴(kuò)展板是恩智浦FRDM生態(tài)合作體系的一部分，該合作體系包含全面的軟件與工具、模塊化硬件以及解決方案驅(qū)動(dòng)的示例。

NAFE13388-UIM AFE模塊可與恩智浦的FRDM生態(tài)合作體系相集成，助力快速開(kāi)發(fā)。

打造精密流體測(cè)量解決方案

熱量式流量計(jì)對(duì)于現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中精確、可靠的流體測(cè)量至關(guān)重要。借助恩智浦NAFE13144，設(shè)計(jì)人員能夠打造先進(jìn)、支持AI的流量計(jì)，具備高精度、強(qiáng)大的診斷功能和靈活的集成能力，為未來(lái)的智能傳感賦能。

本文作者

Alec Makdessian，恩智浦半導(dǎo)體市場(chǎng)與應(yīng)用總監(jiān)。Alec現(xiàn)任恩智浦的市場(chǎng)與應(yīng)用總監(jiān)，負(fù)責(zé)管理面向工業(yè)應(yīng)用的模擬ASSP。他在半導(dǎo)體行業(yè)擁有20年的經(jīng)驗(yàn)，曾任應(yīng)用工程師、市場(chǎng)工程師、業(yè)務(wù)經(jīng)理、總監(jiān)及執(zhí)行總監(jiān)等不同職務(wù)。他的技術(shù)專長(zhǎng)涵蓋射頻、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳感器領(lǐng)域。Alec擁有得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的電氣工程學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位。