专利名称：一种电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁流量计技术，特别是涉及一种电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流 源的技术。
背景技术：
电磁流量计是一种测量导电介质液体体积流量的仪表，主要由流量转换器和流量 传感器组成。其中，流量传感器用于检测液体流量，并将检测到的液体流量转换为感应电动 势信号，流量转换器用于向流量传感器提供产生工作磁场的励磁电流，及接收流量传感器 的感应电动势信号，并将接收到的感应电动势信号排除干扰及放大后转换为标准的电信号 输出。励磁电路是流量转换器中的重要组成部分，关系着仪表磁场的稳定，影响到信号 测量的精度。励磁电路通常由恒流源、基准电压、电子开关、频率与波形同步时间控制等电 路组成，其中的恒流源电路是一种负反馈电路，其结构与稳压电路相似，由基准电源、采样 电路、比较放大电路和恒流调整管等部分组成。现有的恒流源电路都是模拟调整式恒流电路，其调整管必须工作在线性放大区 内，必须有适当的工作电压降，使得调整管必须承担一定的功率损耗，在设计时必须选择充 分大的功率极限调整晶体管，并必须设置较大的散热器及散热空间。因此，现有恒流源电路 存在着能耗大、效率低的缺陷，而且在励磁接线端子绝缘下降时会产生分流问题，会影响电 磁流量计的测量精度。另外，现有的恒流源电路都只能实现单一的励磁频率，不便于测量不 同流体介质，并存在着磁场切换方向的过度时间长，及降低信号中存在着微分干扰问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能耗 低、效率高，能提高电磁流量计的测量精度，实现多种励磁频率，便于不同流体介质测量的 电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流 源，包括内置于电磁流量计中的单片机和PWM调整电源，其特征在于还包括电子开关电 桥、基准电压源、第一比较放大器、第二比较放大器、第一与门、第二与门；
所述单片机设有用于输出两个相位相反的方波脉冲的两个方波脉冲输出端，及用于输 出三角波的三角波输出端；
所述电子开关电桥由四个场效应管桥接而成，各场效应管的源极和漏极之间各接一续 流二极管；电子开关电桥的输入端接PWM调整电源的输出端，其输出端经一采样电阻接地， 其对角线间接一励磁线圈，所述励磁线圈并接一吸收回路，所述吸收回路由一吸收电阻、一 吸收电容串接而成；
所述第一与门和第二与门均设有两个输入端，分别为第一输入端、第二输入端，第一与 门的第二输入端及第二与门的第二输入端分别连接单片机的两个方波脉冲输出端，第一与门的输出端连接到电子开关电桥中的两个场效应管的栅极，且该两个场效应管位于电子开 关电桥的对角，第二与门的输出端连接到电子开关电桥中的另两个场效应管的栅极；
所述第一比较放大器的同相输入端连接单片机的三角波输出端，其输出端连接第一与 门的第一输入端及第二与门的第一输入端；
所述第二比较放大器的反相输入端连接电子开关电桥的输出端，其输出端连接第一比 较放大器的反相输入端；
所述基准电压源的负极接地，其正极连接第二比较放大器的同相输入端。本发明提供的电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源，由于采用了脉冲调宽方式， 场效应管处于开关状态下的导通电压降在IV以下，导通时的脉冲宽度又较窄，所以功率损 失很小，器件不会产生很多热量，具有能耗低、效率高的优点，而且可以通过单片机改变调 制脉冲频率，能实现多种励磁频率，方便于不同流体介质测量；另外，由于电路中不存在调 整管，因此励磁接线端子绝缘下降时也不会造成分流，能提高电磁流量计的测量精度。
图1是本发明实施例的电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源的电路图； 图2是本发明实施例的电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源的时序图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1所示，本发明实施例所提供的一种电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源， 包括内置于电磁流量计中的单片机和PWM (脉宽调变)调整电源，其特征在于还包括电子 开关电桥、基准电压源VF、第一比较放大器IC1、第二比较放大器IC2、第一与门Al、第二与 门Bl ；
所述单片机设有用于输出两个相位相反的方波脉冲的两个方波脉冲输出端，及用于输 出高频(100KHZ)三角波的三角波输出端；
所述电子开关电桥由四个场效应管T1、T2、T3、T4桥接而成，各场效应管的源极和漏极 之间各接一续流二极管(图1中的Dl、D2、D3、D4)；电子开关电桥的输入端接PWM (脉宽调 变)调整电源的输出端Ec，其输出端经一采样电阻R接地，其对角线间接一励磁线圈L，所述 励磁线圈L并接一吸收回路，所述吸收回路由一吸收电阻R1、一吸收电容Cl串接而成；
所述第一与门Al和第二与门Bl均设有两个输入端，分别为第一输入端、第二输入端， 第一与门Al的第二输入端及第二与门Bl的第二输入端分别连接单片机的两个方波脉冲输 出端A、B，第一与门Al的输出端连接到电子开关电桥中的两个场效应管T2、T3的栅极，且 该两个场效应管位于电子开关电桥的对角，第二与门Bl的输出端连接到电子开关电桥中 的另两个场效应管T1、T4的栅极；
所述第一比较放大器ICl的同相输入端连接单片机的三角波输出端C，其输出端连接 第一与门Al的第一输入端及第二与门Bl的第一输入端；
所述第二比较放大器IC2的反相输入端经一滤波电阻R2连接电子开关电桥的输出端， 并经一滤波电容C2接地，其输出端连接第一比较放大器ICl的反相输入端；所述基准电压源VF的负极接地，其正极连接第二比较放大器IC2的同相输入端。
本发明实施例的工作原理如下
如图2所示，该图中的A’、B’是单片机的两个方波脉冲输出端A、B输出的矩形波，C’ 是单片机的三角波输出端C输出的三角波；
当电子开关电桥接通时，PWM调整电源输出的电流流过励磁线圈L和采样电阻R，电流 流过励磁线圈L时产生工作磁场，产生感应电动势，电流流过采样电阻R时，在采样电阻R 的两端形成反馈电压，该反馈电压与基准电压源VF同时输入第二比较放大器IC2进行比较 并放大后输出直流电压Vo，输出的直流电压Vo与单片机的三角波输出端C输出的三角波 C’进行比较，得到输出占空比为η的矩形脉冲Cl，输出占空比为η的矩形脉冲与控制励磁 的低频(或高频)矩形波脉冲(即单片机的两个方波脉冲输出端A、B输出的两个矩形波Α’、 B’)同时进入第一与门Al和第二与门Bi，变为低频调制的断续高频矩形波脉冲Al’、ΒΓ去 控制电子开关电桥的接通与截止，从而构成一个闭环系统；
断续高频矩形波脉冲Al’、ΒΓ被励磁线圈L和吸收回路滤去，形成低频(或高频)的矩 形波励磁电流，该矩形波励磁电流是与基准电压大小相对应的低频矩形波，其电压波形为 Vl (参见图2)，其电流波形为L (参见图2)，各续流二极管在电子开关电桥的对角场效应管 由闭合转向断开时(励磁线圈L上的电流不能突变，仍需按原电流方向流动)提供回路，其中 电流在对角的两个场效应管Τ1、Τ4关断的瞬间由地依次流经续流二极管D3、励磁线圈L、续 流二极管D2到PWM调整电源的输出端Ec形成续流回路，电流在对角的两个场效应管Τ2、 Τ3关断的瞬间由地依次流经续流二极管D4、励磁线圈L、续流二极管Dl到PWM调整电源的 输出端Ec形成续流回路；
本发明实施例中，励磁电流大小与基准电压大小、脉冲占空比大小及采样电阻大小相 对应，通过调节单片机的两个方波脉冲输出端A、B输出的矩形波Α’、B’，可实现多种励磁 频率，方便于不同流体介质测量。
权利要求
1. 一种电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源，包括内置于电磁流量计中的单片机和 PWM调整电源，其特征在于还包括电子开关电桥、基准电压源、第一比较放大器、第二比较 放大器、第一与门、第二与门；所述单片机设有用于输出两个相位相反的方波脉冲的两个方波脉冲输出端，及用于输 出三角波的三角波输出端；所述电子开关电桥由四个场效应管桥接而成，各场效应管的源极和漏极之间各接一续 流二极管；电子开关电桥的输入端接PWM调整电源的输出端，其输出端经一采样电阻接地， 其对角线间接一励磁线圈，所述励磁线圈并接一吸收回路，所述吸收回路由一吸收电阻、一 吸收电容串接而成；所述第一与门和第二与门均设有两个输入端，分别为第一输入端、第二输入端，第一与 门的第二输入端及第二与门的第二输入端分别连接单片机的两个方波脉冲输出端，第一与 门的输出端连接到电子开关电桥中的两个场效应管的栅极，且该两个场效应管位于电子开 关电桥的对角，第二与门的输出端连接到电子开关电桥中的另两个场效应管的栅极；所述第一比较放大器的同相输入端连接单片机的三角波输出端，其输出端连接第一与 门的第一输入端及第二与门的第一输入端；所述第二比较放大器的反相输入端连接电子开关电桥的输出端，其输出端连接第一比 较放大器的反相输入端；所述基准电压源的负极接地，其正极连接第二比较放大器的同相输入端。
全文摘要
一种电磁流量计多频脉冲数字调宽恒流源，涉及电磁流量计技术领域，所解决的是降低能耗，提高效率及测量精度的技术问题。该恒流源包括电子开关电桥、基准电压源、两个比较放大器、两个与门；所述电子开关电桥的输入端接PWM调整电源，其输出端经一采样电阻接地，其对角线间接一励磁线圈，两个与门的第二输入端分别连接到单片机，其输出端连接电子开关电桥的各场效应管的栅极；所述第一比较放大器的同相输入端连接单片机，其输出端连接两个与门的第一输入端；所述第二比较放大器的反相输入端连接电子开关电桥的输出端，其输出端连接第一比较放大器的反相输入端，其同相输入端接基准电压源的正极。本发明提供的恒流源，能实现多种励磁频率。
文档编号G01F1/60GK102109366SQ20101058464
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者马中元 申请人:浦瑞斯仪表(上海)有限公司