專利名稱：電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬 恒流源的技術(shù)。
背景技術(shù)：
電磁流量計(jì)是一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)液體體積流量的儀表，主要由流量轉(zhuǎn)換器和流量 傳感器組成。其中，流量傳感器用于檢測(cè)液體流量，并將檢測(cè)到的液體流量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)信號(hào)，流量轉(zhuǎn)換器用于向流量傳感器提供產(chǎn)生工作磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流，及接收流量傳感器 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，并將接收到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)排除干擾及放大后轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào) 輸出。勵(lì)磁電路是流量轉(zhuǎn)換器中的重要組成部分，關(guān)系著儀表磁場(chǎng)的穩(wěn)定，影響到信號(hào) 測(cè)量的精度。勵(lì)磁電路通常由恒流源、基準(zhǔn)電壓、電子開關(guān)、頻率與波形同步時(shí)間控制等電 路組成，其中的恒流源電路是一種負(fù)反饋電路，其結(jié)構(gòu)與穩(wěn)壓電路相似，由基準(zhǔn)電源、采樣 電路、比較放大電路和恒流調(diào)整管等部分組成。現(xiàn)有的恒流源電路都是模擬調(diào)整式恒流電路，其調(diào)整管必須工作在線性放大區(qū) 內(nèi)，必須有適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷航?，使得調(diào)整管必須承擔(dān)一定的功率損耗，在設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇充 分大的功率極限調(diào)整晶體管，并必須設(shè)置較大的散熱器及散熱空間。因此，現(xiàn)有恒流源電路 存在著能耗大、效率低的缺陷，而且在勵(lì)磁接線端子絕緣下降時(shí)會(huì)產(chǎn)生分流問題，會(huì)影響電 磁流量計(jì)的測(cè)量精度。另外，現(xiàn)有的恒流源電路都只能實(shí)現(xiàn)單一的勵(lì)磁頻率，不便于測(cè)量不 同流體介質(zhì)，并存在著磁場(chǎng)切換方向的過度時(shí)間長(zhǎng)，及降低信號(hào)中存在著微分干擾問題。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(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)問題是提供一種能 耗低、效率高，能提高電磁流量計(jì)的測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)多種勵(lì)磁頻率，便于不同流體介質(zhì)測(cè)量 的電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流源。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所提供的一種電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬 恒流源，包括內(nèi)置于電磁流量計(jì)中的單片機(jī)和PWM調(diào)整電源，其特征在于還包括電子開關(guān) 電橋、基準(zhǔn)電壓源、第一比較放大器、第二比較放大器、第一與門、第二與門；所述單片機(jī)設(shè)有用于輸出兩個(gè)相位相反的方波脈沖的兩個(gè)方波脈沖輸出端，及用 于輸出三角波的三角波輸出端；所述電子開關(guān)電橋由四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管橋接而成，各場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極之間各接 一續(xù)流二極管；電子開關(guān)電橋的輸入端接PWM調(diào)整電源的輸出端，其輸出端經(jīng)一采樣電阻 接地，其對(duì)角線間接一勵(lì)磁線圈，所述勵(lì)磁線圈并接一吸收回路，所述吸收回路由一吸收電 阻、一吸收電容串接而成；所述第一與門和第二與門均設(shè)有兩個(gè)輸入端，分別為第一輸入端、第二輸入端，第 一與門的第二輸入端及第二與門的第二輸入端分別連接單片機(jī)的兩個(gè)方波脈沖輸出端，第一與門的輸出端連接到電子開關(guān)電橋中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，且該兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管位于電 子開關(guān)電橋的對(duì)角，第二與門的輸出端連接到電子開關(guān)電橋中的另兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述第一比較放大器的同相輸入端連接單片機(jī)的三角波輸出端，其輸出端連接第 一與門的第一輸入端及第二與門的第一輸入端；所述第二比較放大器的反相輸入端連接電子開關(guān)電橋的輸出端，其輸出端連接第 一比較放大器的反相輸入端；所述基準(zhǔn)電壓源的負(fù)極接地，其正極連接第二比較放大器的同相輸入端。本實(shí)用新型提供的電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流源，由于采用了脈沖調(diào)寬方 式，場(chǎng)效應(yīng)管處于開關(guān)狀態(tài)下的導(dǎo)通電壓降在IV以下，導(dǎo)通時(shí)的脈沖寬度又較窄，所以功 率損失很小，器件不會(huì)產(chǎn)生很多熱量，具有能耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且可以通過單片機(jī)改 變調(diào)制脈沖頻率，能實(shí)現(xiàn)多種勵(lì)磁頻率，方便于不同流體介質(zhì)測(cè)量；另外，由于電路中不存 在調(diào)整管，因此勵(lì)磁接線端子絕緣下降時(shí)也不會(huì)造成分流，能提高電磁流量計(jì)的測(cè)量精度。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流源的電路圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流源的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明對(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。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)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流 源，包括內(nèi)置于電磁流量計(jì)中的單片機(jī)和PWM (脈寬調(diào)變)調(diào)整電源，其特征在于還包括電 子開關(guān)電橋、基準(zhǔn)電壓源VF、第一比較放大器IC1、第二比較放大器IC2、第一與門Al、第二 與門Bl ；所述單片機(jī)設(shè)有用于輸出兩個(gè)相位相反的方波脈沖的兩個(gè)方波脈沖輸出端，及用 于輸出高頻(100KHZ)三角波的三角波輸出端；所述電子開關(guān)電橋由四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管T1、T2、T3、T4橋接而成，各場(chǎng)效應(yīng)管的源極和 漏極之間各接一續(xù)流二極管(圖1中的D1、D2、D3、D4);電子開關(guān)電橋的輸入端接PWM (脈寬 調(diào)變)調(diào)整電源的輸出端Ec，其輸出端經(jīng)一采樣電阻R接地，其對(duì)角線間接一勵(lì)磁線圈L，所 述勵(lì)磁線圈L并接一吸收回路，所述吸收回路由一吸收電阻R1、一吸收電容Cl串接而成；所述第一與門Al和第二與門Bl均設(shè)有兩個(gè)輸入端，分別為第一輸入端、第二輸入 端，第一與門Al的第二輸入端及第二與門Bl的第二輸入端分別連接單片機(jī)的兩個(gè)方波脈 沖輸出端A、B，第一與門Al的輸出端連接到電子開關(guān)電橋中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管T2、T3的柵 極，且該兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管位于電子開關(guān)電橋的對(duì)角，第二與門Bl的輸出端連接到電子開關(guān)電 橋中的另兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Tl、T4的柵極；所述第一比較放大器ICl的同相輸入端連接單片機(jī)的三角波輸出端C，其輸出端 連接第一與門Al的第一輸入端及第二與門Bl的第一輸入端；所述第二比較放大器IC2的反相輸入端經(jīng)一濾波電阻R2連接電子開關(guān)電橋的輸出端，并經(jīng)一濾波電容C2接地，其輸出端連接第一比較放大器ICl的反相輸入端；所述基準(zhǔn)電壓源VF的負(fù)極接地，其正極連接第二比較放大器IC2的同相輸入端。本實(shí)用新型實(shí)施例的工作原理如下如圖2所示，該圖中的A’、B’是單片機(jī)的兩個(gè)方波脈沖輸出端A、B輸出的矩形波， C’是單片機(jī)的三角波輸出端C輸出的三角波；當(dāng)電子開關(guān)電橋接通時(shí)，PWM調(diào)整電源輸出的電流流過勵(lì)磁線圈L和采樣電阻R， 電流流過勵(lì)磁線圈L時(shí)產(chǎn)生工作磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電流流過采樣電阻R時(shí)，在采樣電 阻R的兩端形成反饋電壓，該反饋電壓與基準(zhǔn)電壓源VF同時(shí)輸入第二比較放大器IC2進(jìn)行 比較并放大后輸出直流電壓Vo，輸出的直流電壓Vo與單片機(jī)的三角波輸出端C輸出的三 角波C’進(jìn)行比較，得到輸出占空比為η的矩形脈沖Cl，輸出占空比為η的矩形脈沖與控制 勵(lì)磁的低頻(或高頻)矩形波脈沖(即單片機(jī)的兩個(gè)方波脈沖輸出端A、B輸出的兩個(gè)矩形波 A’、B’)同時(shí)進(jìn)入第一與門Al和第二與門Bi，變?yōu)榈皖l調(diào)制的斷續(xù)高頻矩形波脈沖Al’、ΒΓ 去控制電子開關(guān)電橋的接通與截止，從而構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)；斷續(xù)高頻矩形波脈沖Al’、ΒΓ被勵(lì)磁線圈L和吸收回路濾去，形成低頻(或高頻) 的矩形波勵(lì)磁電流，該矩形波勵(lì)磁電流是與基準(zhǔn)電壓大小相對(duì)應(yīng)的低頻矩形波，其電壓波 形為\ (參見圖2)，其電流波形為L(zhǎng) (參見圖2)，各續(xù)流二極管在電子開關(guān)電橋的對(duì)角場(chǎng) 效應(yīng)管由閉合轉(zhuǎn)向斷開時(shí)(勵(lì)磁線圈L上的電流不能突變，仍需按原電流方向流動(dòng))提供回 路，其中電流在對(duì)角的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管Tl、Τ4關(guān)斷的瞬間由地依次流經(jīng)續(xù)流二極管D3、勵(lì)磁 線圈L、續(xù)流二極管D2到PWM調(diào)整電源的輸出端Ec形成續(xù)流回路，電流在對(duì)角的兩個(gè)場(chǎng)效 應(yīng)管Τ2、Τ3關(guān)斷的瞬間由地依次流經(jīng)續(xù)流二極管D4、勵(lì)磁線圈L、續(xù)流二極管Dl到PWM調(diào) 整電源的輸出端Ec形成續(xù)流回路；本實(shí)用新型實(shí)施例中，勵(lì)磁電流大小與基準(zhǔn)電壓大小、脈沖占空比大小及采樣電 阻大小相對(duì)應(yīng)，通過調(diào)節(jié)單片機(jī)的兩個(gè)方波脈沖輸出端A、B輸出的矩形波Α’、B’，可實(shí)現(xiàn) 多種勵(lì)磁頻率，方便于不同流體介質(zhì)測(cè)量。
權(quán)利要求1. 一種電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流源，包括內(nèi)置于電磁流量計(jì)中的單片機(jī)和 PWM調(diào)整電源，其特征在于還包括電子開關(guān)電橋、基準(zhǔn)電壓源、第一比較放大器、第二比較 放大器、第一與門、第二與門；所述單片機(jī)設(shè)有用于輸出兩個(gè)相位相反的方波脈沖的兩個(gè)方波脈沖輸出端，及用于輸 出三角波的三角波輸出端；所述電子開關(guān)電橋由四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管橋接而成，各場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極之間各接一續(xù) 流二極管；電子開關(guān)電橋的輸入端接PWM調(diào)整電源的輸出端，其輸出端經(jīng)一采樣電阻接地， 其對(duì)角線間接一勵(lì)磁線圈，所述勵(lì)磁線圈并接一吸收回路，所述吸收回路由一吸收電阻、一 吸收電容串接而成；所述第一與門和第二與門均設(shè)有兩個(gè)輸入端，分別為第一輸入端、第二輸入端，第一與 門的第二輸入端及第二與門的第二輸入端分別連接單片機(jī)的兩個(gè)方波脈沖輸出端，第一與 門的輸出端連接到電子開關(guān)電橋中的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，且該兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管位于電子開 關(guān)電橋的對(duì)角，第二與門的輸出端連接到電子開關(guān)電橋中的另兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述第一比較放大器的同相輸入端連接單片機(jī)的三角波輸出端，其輸出端連接第一與 門的第一輸入端及第二與門的第一輸入端；所述第二比較放大器的反相輸入端連接電子開關(guān)電橋的輸出端，其輸出端連接第一比 較放大器的反相輸入端；所述基準(zhǔn)電壓源的負(fù)極接地，其正極連接第二比較放大器的同相輸入端。
專利摘要一種電磁流量計(jì)多頻脈沖數(shù)字調(diào)寬恒流源，涉及電磁流量計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是降低能耗，提高效率及測(cè)量精度的技術(shù)問題。該恒流源包括電子開關(guān)電橋、基準(zhǔn)電壓源、兩個(gè)比較放大器、兩個(gè)與門；所述電子開關(guān)電橋的輸入端接PWM調(diào)整電源，其輸出端經(jīng)一采樣電阻接地，其對(duì)角線間接一勵(lì)磁線圈，兩個(gè)與門的第二輸入端分別連接到單片機(jī)，其輸出端連接電子開關(guān)電橋的各場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述第一比較放大器的同相輸入端連接單片機(jī)，其輸出端連接兩個(gè)與門的第一輸入端；所述第二比較放大器的反相輸入端連接電子開關(guān)電橋的輸出端，其輸出端連接第一比較放大器的反相輸入端，其同相輸入端接基準(zhǔn)電壓源的正極。本實(shí)用新型提供的恒流源，能實(shí)現(xiàn)多種勵(lì)磁頻率。
文檔編號(hào)G01F1/60GK201917366SQ20102065526
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者馬中元 申請(qǐng)人:浦瑞斯儀表(上海)有限公司