本实用新型涉及电磁式水流传感器。
背景技术：
在很多生产领域里，需要对水的流量进行测量，比如供水系统中，水流量的精准测量十分重要。目前市面上有以下几种方案：涡轮式水流传感器，当水流通过时，冲击转子旋转，以转子旋转的快慢来反映流量大小。压差式水流传感器，管路内装有孔板，当水流经过时，流速增加，后侧压强减小，孔板上下游两侧产生静压差，根据压差可衡量流量大小。
现有技术采用涡轮式水流传感器，虽然结构简单成本低，但准确度较低，同时也会阻碍水流的通过，影响流量。而采用压差式水流传感器，结构简单牢固性能稳定，但容易堵塞，精准度难于提高，测量范围度窄，对管路要求相对较高，在检测水流速时会改变水流压力，对水流有一定影响，同时受被测液体本身的因素影响，使用受限较多。
技术实现要素：
为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种在不影响水流的情况下对水流速进行精确测定的电磁式水流传感器，提高传感器检测精确度，减小传感器活动部件与截流部件影响流量等问题。
本实用新型的电磁式水流传感器，包括信号处理及控制电路、检测电极探头和线圈，所述信号处理及控制电路由单片机、场效应管H桥驱动电路、信号放大电路和电源电路组成，
所述单片机包括微控制器，所述微控制器通过若干引脚分别连接有调试接口、通信串口和发光二极管，且通过若干引脚与所述场效应管H桥驱动电路、信号放大电路和电源电路相连；
所述场效应管H桥驱动电路包括第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，所述第一场效应管设有第一栅极并通过第一栅极与所述微控制器相连，所述第二场效应管设有第二栅极并通过第二栅极与所述微控制器相连，所述第三场效应管设有第三栅极并通过第三栅极与所述微控制器相连，所述第四场效应管设有第四栅极并通过第四栅极与所述微控制器相连，所述第一场效应管和第二场效应管相连形成第一桥臂，所述第三场效应管和第四场效应管相连形成第二桥臂，所述第一桥臂和第二桥臂的中点分别连接所述线圈；所述线圈的径向方向上连接所述检测电极探头；
所述信号放大电路包括依次相连的第一级放大器、有源低通滤波器、第二级放大器和第三级放大器，所述第一级放大器连接所述检测电极探头，所述第三级放大器与所述微控制器相连；
所述电源电路包括高压稳压器和与高压稳压器相连的滤波电容和滤波电感，所述高压稳压器与所述微控制器相连。
进一步的，所述第一级放大器为仪表放大器，所述第二级放大器和第三级放大器均为运算放大器。
本申请中的单片机使用8位微控制器(STM8S003F3P6)，引出调试接口用于调试，引出通信串口用于与用户通信，连接发光二极管用于指示电路状态。
场效应管H桥驱动电路用于驱动线圈，由4个场效应管构成，四个场效应管的栅极连接至单片机，由单片机直接控制，两桥臂的中点连接至线圈；使用时，由单片机驱动场效应管H桥产生6.25Hz的交变电压，线圈在管轴线垂直方向产生6.25Hz的交变磁场，水流在通过磁场时会垂直切割磁力线而产生感应电动势，该电动势的大小可以由管径方向安装一对检测电极探头测量得到；由于产生的磁场是交变的，因此感应电动势也会是交变的。
信号放大电路主要由运算放大器(SGM324)构成三级放大器，其中第一级为三个运放连接成的仪表放大器，其后经过有源低通滤波器，再经两级放大输入单片机；使用中，接入在水流中的探头在会获取到6.25Hz的交变感应电动势信号，信号在经过滤波并被抬高到1.65V后输入仪表放大器进行第一级放大；输出的第一级放大信号在经过有源低通滤波器后输入第二级放大电路、第三级放大电路中，确保输出信号幅值在可以接收的电平范围内送入单片机；1.65V由电阻分压后经过跟随器产生并连接至三级放大器中需要的电压点。
电源电路主要由高压稳压器(ME6209A33)及滤波电容、滤波电感构成，使用时，高压稳压器将5V电压稳压到3.3V后为整个电路提供电源。
本申请改进为电磁式水流传感器，根据法拉第电磁感应定律设计，使测量管轴线垂直方向产生磁场，沿管径方向安装一对检测电极，当水流经过时垂直切割磁力线产生感应电动势，电极测量后可计算出流量大小。
本实用新型的电磁式水流传感器结构简单可靠，无活动部件，无压力损失和堵塞现象，稳定性好，在不影响水流压力的情况下对流速进行精确测定，并且不受被测液体本身的因素影响。
附图说明
图1为本实用新型电磁式水流传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
由图1所示，本实施例的电磁式水流传感器，包括信号处理及控制电路、检测电极探头1和线圈2，信号处理及控制电路由单片机、场效应管H桥驱动电路、信号放大电路和电源电路组成，
单片机包括微控制器3，微控制器3通过若干引脚分别连接有调试接口4、通信串口5和发光二极管6，且通过若干引脚与场效应管H桥驱动电路、信号放大电路和电源电路相连；
场效应管H桥驱动电路包括第一场效应管7、第二场效应管8、第三场效应管9和第四场效应管10，第一场效应管7设有第一栅极11并通过第一栅极11与微控制器3相连，第二场效应管8设有第二栅极12并通过第二栅极12与微控制器3相连，第三场效应管9设有第三栅极13并通过第三栅极13与微控制器3相连，第四场效应管10设有第四栅极14并通过第四栅极14与微控制器3相连，第一场效应管7和第二场效应管8相连形成第一桥臂15，第三场效应管9和第四场效应管10相连形成第二桥臂16，第一桥臂15和第二桥臂16的中点分别连接线圈2；线圈2的径向方向上连接检测电极探头1；
信号放大电路包括依次相连的第一级放大器17、有源低通滤波器18、第二级放大器19和第三级放大器20，第一级放大器17连接检测电极探头1，第三级放大器20与微控制器3相连；第一级放大器17为仪表放大器，第二级放大器19和第三级放大器20均为运算放大器。
电源电路包括高压稳压器21和与高压稳压器21相连的滤波电容22和滤波电感23，高压稳压器21与微控制器3相连。
本实施例的电磁式水流传感器结构简单可靠，无活动部件，无压力损失和堵塞现象，稳定性好，在不影响水流压力的情况下对流速进行精确测定，并且不受被测液体本身的因素影响。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。