電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路的制作方法
【專利摘要】一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，涉及電磁流量計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，所解決的是現(xiàn)有電路不能實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)整勵(lì)磁電流大小的技術(shù)問(wèn)題。該電路包括傳感線圈、主控制模塊，所述主控制模塊包括微控制器、增益放大器、AD轉(zhuǎn)換器；所述微控制器具有兩個(gè)PWM信號(hào)輸出腳；所述傳感線圈的一端接到微控制器的第一PWM信號(hào)輸出腳，另一端串接一采樣電阻到微控制器的第二PWM信號(hào)輸出腳；所述增益放大器的兩個(gè)差分信號(hào)輸入端分別接到采樣電阻的兩端，增益放大器的兩個(gè)差分信號(hào)輸出端分別接到AD轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)模擬信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器與微控制器通過(guò)數(shù)據(jù)總線相連。本實(shí)用新型提供的電路，能有效消除勵(lì)磁電流波動(dòng)對(duì)流速信號(hào)測(cè)量影響。
【專利說(shuō)明】電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電磁流量計(jì)技術(shù)，特別是涉及一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁流量計(jì)是一種用于測(cè)量流體流量的儀表。勵(lì)磁電路是電磁流量計(jì)不可或缺的重要組成部分，其作用是產(chǎn)生大小和時(shí)序受控的勵(lì)磁電流，來(lái)激勵(lì)傳感器，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)。
[0003]電磁流量計(jì)所采用的現(xiàn)有典型勵(lì)磁電路都包括電源、恒流源產(chǎn)生回路，及用于控制電流方向的H橋及其相關(guān)配套回路。
[0004]圖2為電磁流量計(jì)所采用的一種現(xiàn)有典型勵(lì)磁電路，該電路中U21為微控制器，U22為光耦隔離模塊，U23為H橋控制回路，H21為H橋，U24為恒流源產(chǎn)生回路，S21為電源，L21為傳感線圈，該勵(lì)磁電路中的恒流源產(chǎn)生回路設(shè)置在低邊。
[0005]圖3為電磁流量計(jì)所采用的另一種現(xiàn)有典型勵(lì)磁電路，該電路中U31為微控制器，U32為光耦隔離模塊，U33為H橋控制回路，H31為H橋，U34為恒流源產(chǎn)生回路，S31為電源，L31為傳感線圈，該勵(lì)磁電路中的恒流源產(chǎn)生回路設(shè)置在高邊。
[0006]現(xiàn)有電磁流量計(jì)所采用的勵(lì)磁電路(比如上述兩種電路)需要采用較多的元器件構(gòu)建，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)整勵(lì)磁電流大小的缺點(diǎn)，當(dāng)勵(lì)磁電流波動(dòng)時(shí)會(huì)影響到電磁流量計(jì)的測(cè)量精度，因此對(duì)于勵(lì)磁電流的要求較高，需要使勵(lì)磁電流固定在某一個(gè)值，而且恒流源產(chǎn)生回路為了實(shí)現(xiàn)恒流控制，還需要產(chǎn)生一些額外的不必要的功耗浪費(fèi)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)整勵(lì)磁電流大小，能有效消除勵(lì)磁電流波動(dòng)對(duì)流速信號(hào)測(cè)量影響的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所提供的一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，包括傳感線圈，其特征在于:還包括主控制模塊，所述主控制模塊包括微控制器、增益放大器、AD轉(zhuǎn)換器；
[0009]所述微控制器具有兩個(gè)PWM信號(hào)輸出腳，該兩個(gè)PWM信號(hào)輸出腳分別為第一 PWM信號(hào)輸出腳、第二 PWM信號(hào)輸出腳；
[0010]所述傳感線圈的一端接到微控制器的第一 PWM信號(hào)輸出腳，另一端串接一米樣電阻到微控制器的第二 PWM信號(hào)輸出腳；
[0011]所述增益放大器為差分式放大器，增益放大器的兩個(gè)差分信號(hào)輸入端分別接到采樣電阻的兩端，增益放大器的兩個(gè)差分信號(hào)輸出端分別接到AD轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)模擬信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器與微控制器通過(guò)數(shù)據(jù)總線相連。
[0012]本實(shí)用新型提供 的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，利用微控制器的兩個(gè)具有PWM信號(hào)輸出功能的IO腳來(lái)產(chǎn)生勵(lì)磁，其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能實(shí)時(shí)檢測(cè)和調(diào)整勵(lì)磁電流大小，能有效 消除勵(lì)磁電流波動(dòng)對(duì)流速信號(hào)測(cè)量的影響。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是電磁流量計(jì)所采用的一種現(xiàn)有典型勵(lì)磁電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是電磁流量計(jì)所采用的另一種現(xiàn)有典型勵(lì)磁電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本實(shí)用新型，凡是采用本實(shí)用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，包括傳感線圈LI，其特征在于:還包括主控制模塊，所述主控制模塊包括微控制器U3、增益放大器UUAD (模數(shù))轉(zhuǎn)換器U2 ；
[0018]所述微控制器U3具有兩個(gè)PWM (脈寬調(diào)制)信號(hào)輸出腳，該兩個(gè)PWM信號(hào)輸出腳分別為第一 PWM信號(hào)輸出腳PO、第二 PWM信號(hào)輸出腳Pl ；
[0019]所述傳感線圈LI的一端接到微控制器U3的第一 PWM信號(hào)輸出腳PO，另一端串接一采樣電阻Rl到微控制器U3的第二 PWM信號(hào)輸出腳Pl ；
[0020]所述增益放大器Ul為差分式放大器，增益放大器Ul的兩個(gè)差分信號(hào)輸入端分別接到采樣電阻Rl的兩端，增益放大器Ul的兩個(gè)差分信號(hào)輸出端分別接到AD轉(zhuǎn)換器U2的兩個(gè)模擬信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器U2與微控制器U3通過(guò)數(shù)據(jù)總線相連。
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例為了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，采用集成了微控制器、增益放\大器、AD轉(zhuǎn)換器的微處理芯片作為主控制模塊，具體采用的是型號(hào)為EFM32LG840F64的微處理芯片，本實(shí)用新型其它實(shí)施例中，主控制模塊也可以采用能實(shí)現(xiàn)相同功能的其它微處理芯片，主控制模塊也可以采用集成了微控制器、AD轉(zhuǎn)換器的微處理芯片及單獨(dú)的增益放大器芯片的組合，主控制模塊也可以采用單獨(dú)的微控制器芯片、單獨(dú)的AD轉(zhuǎn)換器芯片及單獨(dú)的增益放大器芯片的組合。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例中，所取采樣電阻的阻值為2歐姆，微控制器的PWM信號(hào)輸出腳所輸出的PWM信號(hào)的頻率為ΙΟΟΚΗζ，勵(lì)磁電流的控制目標(biāo)為25±0.5mA，采樣電阻兩端的電壓為50mV±lmV，增益放大器的放大倍數(shù)為3倍，對(duì)應(yīng)的電壓的控制目標(biāo)為150±3mV，即采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)增益放大器放大后，到達(dá)AD轉(zhuǎn)換器的差分信號(hào)最大值約為150mV，AD轉(zhuǎn)換器采用差分工作模式及1.25V基準(zhǔn)源，其輸出位為12bit，分辨率為0.61mV，使得勵(lì)磁電流的測(cè)量精度可以達(dá)到0.4%。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路的勵(lì)磁電流控制方法如下:
[0024]微控制器的PWM信號(hào)輸出腳工作模式有兩種，一種是PWM輸出模式，另一種是推挽輸出模式，微控制器的PWM信號(hào)輸出腳設(shè)置為PWM輸出模式時(shí)具有不少于25mA的源電流能力，設(shè)置為推挽輸出模式時(shí)則具有不少于25mA的灌電流能力；
[0025]預(yù)先設(shè)定一個(gè)勵(lì)磁電流控制范圍(本例為25±0.5mA),并根據(jù)設(shè)定的勵(lì)磁電流控制范圍，設(shè)定一個(gè)采樣電壓控制范圍(本例為150±3mV)，及一個(gè)采樣電壓調(diào)整范圍(本例為150±lmV)；
[0026]微控制器工作時(shí),將其中一個(gè)PWM信號(hào)輸出腳設(shè)置為PWM輸出模式，同時(shí)將另一個(gè)PWM信號(hào)輸出腳設(shè)置為推挽輸出模式，并將兩個(gè)PWM信號(hào)輸出腳的工作模式交替互換，來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的流向控制；比如在某一時(shí)刻，第一 PWM信號(hào)輸出腳被設(shè)置為PWM輸出模式，第二PWM信號(hào)輸出腳則被設(shè)置為推挽輸出模式并輸出低電平，此時(shí)電流流向?yàn)閺牡谝?PWM信號(hào)輸出腳出發(fā)，依次經(jīng)傳感線圈、米樣電阻后到達(dá)第二 PWM信號(hào)輸出腳；在下一時(shí)刻，第一 PWM信號(hào)輸出腳被設(shè)置為推挽輸出模式并輸出低電平，而第二 PWM信號(hào)輸出腳則被設(shè)置為PWM輸出模式，此時(shí)電流流向?yàn)閺牡诙?PWM信號(hào)輸出腳出發(fā)，依次經(jīng)采樣電阻、傳感線圈后到達(dá)第一 PWM信號(hào)輸出腳；
[0027]微控制器實(shí)時(shí)采集采樣電阻兩端的采樣電壓，采樣電阻兩端的采樣電壓通過(guò)增益放大器放大后進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入到微控制器，微控制器根據(jù)采樣電壓的電壓值來(lái)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)輸出腳所輸出的PWM信號(hào)的占空比，進(jìn)而控制傳感線圈的勵(lì)磁電流大?。?br> [0028]當(dāng)微控制器檢測(cè)到采樣電壓值在預(yù)先設(shè)定的采樣電壓控制范圍(150±3mV)內(nèi)時(shí)，保持PWM信號(hào)輸出腳所輸出的PWM信號(hào)的當(dāng)前占空比；
[0029]當(dāng)微控制器檢測(cè)到采樣電壓值大于預(yù)先設(shè)定的采樣電壓控制范圍的上限值(153mV)時(shí)，逐步減小PWM信號(hào)輸出腳所輸出的PWM信號(hào)的占空比，使得傳感線圈的勵(lì)磁電流逐漸減小，采樣電壓也會(huì)隨之逐漸減小，直至采樣電壓降至預(yù)先設(shè)定的采樣電壓調(diào)整范圍(150±lmV)內(nèi)后，保持PWM信號(hào)輸出腳所輸出的PWM信號(hào)的當(dāng)前占空比；
[0030]當(dāng)微控制器檢測(cè)到采樣電壓值小于預(yù)先設(shè)定的采樣電壓控制范圍的下限值(147mV)時(shí)，逐步增大PWM信號(hào)輸出腳所輸出的PWM信號(hào)的占空比，使得傳感線圈的勵(lì)磁電流逐漸增大，采樣電壓也會(huì)隨之逐漸增大，直至采樣電壓升至預(yù)先設(shè)定的采樣電壓調(diào)整范圍(150 ± ImV)內(nèi)后，保持PWM信號(hào)輸出腳所輸出的PWM信號(hào)的當(dāng)前占空比。
[0031]本實(shí)用新型實(shí)施例適合安裝在電磁流量計(jì)中使用，電磁流量計(jì)通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)施例的勵(lì)磁電路，能實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁電流的精確測(cè)量，對(duì)于勵(lì)磁電流的要求較低，只要保證勵(lì)磁電流的大小在一定的范圍內(nèi)即可，不需要固定在某一個(gè)值，在測(cè)量流速信號(hào)時(shí)，將流速信號(hào)電壓除以勵(lì)磁電流采樣的信號(hào)電壓，能有效消除勵(lì)磁電流大小對(duì)流速信號(hào)測(cè)量的影響，當(dāng)采樣電壓超出150±3mV時(shí)，通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，將信號(hào)電壓調(diào)整至150±lmV，而不是150±3mV，能避免在邊界值上(例如153mV)出現(xiàn)反復(fù)調(diào)整的問(wèn)題，增加勵(lì)磁電流的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，包括傳感線圈，其特征在于:還包括主控制模塊，所述主控制模塊包括微控制器、增益放大器、AD轉(zhuǎn)換器； 所述微控制器具有兩個(gè)PWM信號(hào)輸出腳，該兩個(gè)PWM信號(hào)輸出腳分別為第一 PWM信號(hào)輸出腳、第二 PWM信號(hào)輸出腳； 所述傳感線圈的一端接到微控制器的第一 PWM信號(hào)輸出腳，另一端串接一采樣電阻到微控制器的第二 PWM信號(hào)輸出腳； 所述增益放大器為差分式放大器，增益放大器的兩個(gè)差分信號(hào)輸入端分別接到采樣電阻的兩端，增益放大器的兩個(gè)差分信號(hào)輸出端分別接到AD轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)模擬信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器與微控制器通過(guò)數(shù)據(jù)總線相連。
【文檔編號(hào)】G01F1/60GK203719711SQ201420045973
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】秦道旭, 李興化, 龔銘 申請(qǐng)人:上?？咸貎x表股份有限公司