電磁流量計信號同步採樣方法及裝置製造方法
2023-05-30 20:54:06
電磁流量計信號同步採樣方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種電磁流量計信號同步採樣方法及裝置。電源電壓驅動勵磁線圈，勵磁電流和電極信號同步採樣，抑制勵磁電流變化引起的電極信號變化，從而減小電磁流量計信號採樣誤差。裝置包括正電極、負電極、信號調理電路、驅動器、電源、勵磁線圈、微處理器、AD轉換器、電阻、參考地；正電極連接信號調理電路的IN+，負電極2連接信號調理電路的IN-；信號調理電路的OUT連接AD轉換器的CH1；驅動器的VM連接電源，驅動器的正輸出和負輸出連接勵磁線圈，驅動器的ISEN端連接AD轉換器的CH2；正電極和負電極為電磁流量計的測量電極。本發明電路損耗小，效率高；脈寬調製方式調整勵磁電流；電路簡單，成本低。
【專利說明】電磁流量計信號同步採樣方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明所述的電磁流量計信號同步採樣方法及裝置，涉及電磁流量計領域。本發明適用於電磁流量計，以及電磁原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表、水錶、汙水錶等。
【背景技術】
[0002]電磁流量計是ー種基於法拉第電磁感應原理的流量測量儀表，其基本原理是:當帶有導電介質的流體通過磁場時，流體切割磁力線，在磁場的垂直方向上產生感應電勢，和介質接觸的電極將感應電勢傳輸到測量電路，從而獲得流體的流速。
[0003]電磁流量計的感應電勢和磁場強度呈正比關係，為了獲得了穩定的感應電勢，現有技術電磁流量計的勵磁線圈通常用恆流電路驅動勵磁線圈，以避免電源電壓和線圈阻抗的變化對磁場強度的影響。這種恆流勵磁方式，電磁流量計的AD轉換器僅需採集電極信號，即可得到流速，這種方法在電磁流量計中獲得廣泛的應用。
[0004]驅動勵磁線圈的恆流電路，為了克服電源電壓和勵磁線圈電阻的變化，通常留有較大電壓降，從而增加了功率損耗。特別是電磁流量計需要工作在較寬的溫度範圍，勵磁線圈所用銅材料的電阻隨溫度有較大變化，更增加了勵磁電路的功率損耗。
[0005]有文獻報導採用脈寬調製方式的恆流電路，用於驅動勵磁線圈，但該方法電路複雜，成本高，未見在電磁流量計中有實際應用。
[0006]現有技術的各種信號採樣裝置，無法滿足電磁原理熱量表低功耗、低成本的要求。
[0007]綜上所述，現有技術電磁流量計的信號採樣裝置存在以下問題:
1)勵磁電路功耗大；
2)勵磁功率不可調；
3)恆流勵磁的電路複雜，成本高。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種電磁流量計信號同步採樣方法及裝置，解決現有技術問題，特別是解決電磁原理熱量表電路複雜、功耗大、成本高的問題。
[0009]一種電磁流量計信號同步採樣的方法，電源電壓驅動勵磁線圈，勵磁電流和電極信號同步採樣，抑制勵磁電流變化引起的電極信號變化，從而減小電磁流量計信號採樣誤差。
[0010]一種電磁流量計信號採樣裝置，包括正電極、負電極、信號調理電路、驅動器、電源、勵磁線圈、微處理器、AD轉換器、電阻、參考地；正電極連接信號調理電路的IN+，負電極2連接信號調理電路的IN-;信號調理電路的OUT連接AD轉換器的CH1 ;驅動器的VM連接電源，驅動器的正輸出和負輸出連接勵磁線圈，驅動器的ISEN端連接AD轉換器的CH2 ；電阻的一端連接AD轉換器的CH2，另一端連接參考地；AD轉換器的I/O連接微處理器的I/O ；微處理器的PWM輸出連接驅動器的PWM，正電極和負電極為電磁流量計的測量電極。
[0011]優選地，所述的電磁流量計信號同步採樣裝置，所述的信號調理電路含有儀表放大器、隔直電路，將正電極、負電極的差分信號調理成AD轉換器可採樣的信號。
[0012]優選地，所述的驅動器為具有脈寬調製控制功能的驅動器。
[0013]優選地，所述的驅動器為Η橋驅動器。
[0014]優選地，所述AD轉換器的CH1和CH2端信號，採用同步採樣。
[0015]優選地，所述AD轉換器為」-Σ原理的模擬/數字轉換器。
[0016]優選地，所述驅動器的正輸出或者負輸出的波形包含脈寬調製波形。
[0017]本發明提供了一種電磁流量計的信號採樣裝置，用電壓脈寬調製方式驅動線圏，同步測量勵磁電流和電極信號。克服了現有技術中，採用恆流勵磁，導致勵磁功耗大、電路複雜、成本高等問題。本發明提供的方法，可以降低電路功耗，並降低成本。
[0018]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
1)電路損耗小，效率聞;
2)脈寬調製方式調整勵磁電流；
3)電路簡單，成本低。
[0019]本發明的任ー技術方案不一定能全部實現以上有益效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是構成本發明電磁流量計信號同步採樣裝置實施例圖。
[0021]圖中，正電極1、負電極2、信號調理電路3、驅動器4、電源5、勵磁線圈6、微處理器
7、AD轉換器8、電阻9、參考地10。
【具體實施方式】
[0022]參見圖1，為本發明電磁流量計信號採樣裝置實施例圖。
[0023]本實施例包括正電極1、負電極2、信號調理電路3、驅動器4、電源5、勵磁線圈6、微處理器7 (這裡的微處理器的定義包括單片機、CPU、MPU等具有數據處理能力的晶片、電路、或裝置)、AD轉換器8、電阻9、參考地10。
[0024]正電極1、負電極2為電磁流量計的信號測量電極，由電極感應的差分信號，經過信號調理電路3的信號處理，成為滿足AD轉換器8所需的信號，由AD轉換器8的CH1輸入通道採樣。信號調理電路3採用電磁流量計常用的信號調理電路，由儀表放大器、隔直電路等電路組成，為本領域技術人員所熟知。微處理器7的PWM輸出端，輸出脈寬調製信號給驅動器4的PWM端ロ，驅動器4為脈寬調製控制的驅動器，如德州儀器公司的集成電路DRV8830和DRV8833，或者由M0S管構成的驅動電路，該技術為本行業專業人員所熟知。電源5提供驅動器4的工作和驅動勵磁線圈的電源。驅動器4的正輸出和負輸出分別連接線圈6的兩端，工作時，其中一端輸出脈寬調製波形，另一端連接電源電壓或地。脈寬調製波形的佔空比按所設定的勵磁電流大小，結合線圈電阻確定，該計算方法為本行業專業人員所熟知。電阻9串聯在線圈6的迴路中，參考地10為勵磁電流採樣信號的參考地，電阻9上的電壓代表勵磁電流的幅度，由AD轉換器8的CH2輸入通道採樣。AD轉換器8為多通道」-Σ原理的模擬/數字轉換器，其中CH1和CH2具有各自獨立的模擬/數字轉換電路，可以實現同步採樣。同步採樣是兩個或多個模擬/數字轉換電路，按相同的採樣頻率、同時進行採樣的エ作方式。AD轉換器8經常集成在微處理器7中，比如德州儀器公司的MSP430F427低功耗微處理器。由於勵磁電流和信號幅度呈正比關係，同步採樣可以有效降低電源電壓等外界因素導致的勵磁電流變化，從而不需要恆流勵磁。AD轉換器8的信號經過微處理器7運算處理後，得到流速信號，該計算方法為本行業專業人員所熟知。
[0025]以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但本發明並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種電磁流量計信號同步採樣的方法，其特徵在幹:電源電壓驅動勵磁線圈，勵磁電流和電極信號同步採樣，抑制勵磁電流變化引起的電極信號變化，從而減小電磁流量計信號米樣誤差。
2.一種電磁流量計信號採樣裝置，其特徵在於:包括正電極(1)、負電極(2)、信號調理電路(3)、驅動器(4)、電源(5)、勵磁線圈(6)、微處理器(7)、AD轉換器(8)、電阻(9)、參考地(10);正電極(1)連接信號調理電路(3)的IN+，負電極(2)連接信號調理電路(3)的IN-;信號調理電路(3)的OUT連接AD轉換器(8)的CH1 ;驅動器(4)的VM連接電源(5)，驅動器(4)的正輸出和負輸出連接勵磁線圈(6)，驅動器(4)的ISEN端連接AD轉換器(8)的CH2 ；電阻(9)的一端連接AD轉換器(8)的CH2，另一端連接參考地(10);AD轉換器(8)的I/O連接微處理器(7)的I/O ;微處理器(7)的PWM輸出連接驅動器(4)的PWM，正電極(1)和負電極(2)為電磁流量計的測量電極。
3.如權利要求2所述的電磁流量計信號同步採樣裝置，其特徵在於:所述的信號調理電路(3)含有儀表放大器、隔直電路，將正電極(1)、負電極(2)的差分信號調理成AD轉換器(8)可米樣的信號。
4.如權利要求2所述的電磁流量計信號同步採樣裝置，其特徵在於:所述的驅動器(4)為具有脈寬調製控制功能的驅動器。
5.如權利要求2所述的電磁流量計信號同步採樣裝置，其特徵在於:所述的驅動器(4)為Η橋驅動器。
6.如權利要求2所述的電磁流量計信號同步採樣裝置，其特徵在幹:所述AD轉換器(8)對於CH1和CH2的信號，採用同步採樣。
7.如權利要求2所述的電磁流量計信號同步採樣裝置，其特徵在於:所述AD轉換器(8)為」-Σ原理的模擬/數字轉換器。
8.如權利要求2所述的電磁流量計信號同步採樣裝置，其特徵在於:所述驅動器(4)的正輸出或者負輸出的波形包含脈寬調製波形。
【文檔編號】G01F1/58GK103453951SQ201310362600
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】丁雲, 李資庭 申請人:杭州雲谷科技有限公司