专利名称：涡流泄流流量计的电信号频率同步的制作方法
技术领域：
本发明涉及使流量计中有关的电路的工作实现同步的装置，具体涉及使涡流泄流流量计的频率/脉宽控制电路的频率与开关电源电路的频率相同步的电路装置。
涡流泄流流量计先前的控制电路中，对前置放大器取样保持电路和开关电源电路使用了各别的定时装置。上述方法的固有问题在于，开关电源电路使用的较高频率会与前置放大级的取样保持频率发生互调，产生出“拍频”分量，其频率相当低而处在系统的通频带之内。这个“拍频”分量很不稳定，会随时间和温度而变化，也随器件的不同而变化。并且，这个“拍频”分量的存在会造成系统工作性能不良。对于在流量计中的应用而言，在不流动的情况下，可能出现足够大的“拍频”幅度，造成流量计误触发。按照规律性，这种误触发足以认为是有实际流动情况存在。对于低的流速，当信号幅度低时，这个幅度比较高的“拍频”分量足以混淆输出信号，以致不能得到准确的频率测量值。结果对于低流速和不流动的情况，造成不准确的频率测量。
鉴于上述的问题，人们希望研制出一种电路，它能消除由于对频率/脉宽控制电路和开关电源电路使用各自的频率所导致的“拍频”分量。
本发明由于使涡流泄流流量计中频率/脉宽控制电路的频率与开开关电源电路的频率同步，从而解决了先有技术中存在的问题和其它问题。本发明中使频率/脉宽控制电路方面较低的频率依赖于开关电源电路方面较高的频率。这种频率依存性是这样实现的，用开关电源电路提供的一个信号去对依从频率亦即频率/脉宽控制电路的频率进行提前触发。另外，也可采用分频器的方法来实现频率同步，它可使频率/脉宽控制电路的频率是开关电源电路频率的一个准确固定的分数。
图1是本发明的一个方框图，其中示出了将开关电源电路与频率率/脉宽控制电路连接起来的同步电路，。
图2示出图1中同步电路实施例的一种电路概图;
图3示出图1中同步电路实施例的另一种电路概图。
现在，参看这里所示的用以说明本发明优选实施例的附图。但是，这些附图并非在于限制本发明。图1中的电路方框10与流量计例如涡流泄流量计结合使用，图中的开关电源电路12与频率/脉宽控制电路14(取样保持电路用的定时电路)结合使用，以控制涡流泄流流量计(图中未示出)的工作。本发明中设置有一个同步电路16，以使频率/脉宽控制电路14的频率与开关电源电路12的频率同步。在达对同步之前，上述每一个电路都有其各自自由振荡的振荡器，其振荡频率易于漂移，并随温度、时间、和元器件值的变化而变化。本发明中，频率/脉宽控制电路14的较低的频率依赖于开关电源电路12的较高的频率。
再参看图2，它示出了同步电路16的详细图。同步电路16中有一个电容器18，它的一个极板与开关电源电路12的一个输出相连接，另一个极板与电阻20的一端相连接，该端也与电容器22相连接。电阻20的另一端接地。一个由电阻24、26和电容器28组成的串联电路，它连接在电源与地之间。电容器22的一端连接到电阻26与电容器28间的连接点上，还连接到频率/脉宽控制电路14中定时器电路30的阈值端上。电阻24、26间的连接点与定时器电路30的放电端相连接。定时器电路30采用555型(Intersil ICM 755)电路，由电阻24、26和电容器28的数值决定了频率，由电阻24和26的阻值决定了占空因数。
上面提到的频率依存性是这样实现的，使用从开关电源电路12导得的一个较高频率的信号去对频率/脉宽控制电路14的频率亦即依存频率进行提前触发。为了做到上述这一点，将与开关电源电路12相连接的定时器电路来的方波输出信号用电容器18和电阻20进行微分，以产生出近似的三角波，然后通过电容器22耦合到与定时器电路30相连接的电容器28上。当电容器28通过电阻24和26充电时定时器电路30产生出一个高的输出信号;当电容器28通过电阻26放电时，产生出一个低的输出信号。这样，形成了一个信号频率和占空因数。
开关电源电路12的输出信号耦合到上述电路的充电和放电波形上，使得在平常平滑的电阻-电容充放电波形上叠加了“驼峰”。这些“驼峰”与开关电源电路12的频率相对应，並使频率/脉宽控制电路14提前触发;也就是，触发时刻比简单的电阻-电容充电电路正常发生的触发时刻早些。这样，就可使频率/脉宽控制电路14的频率与开关电源电路12的频率相同步。
由电容器18和电阻20组成的微分电路的作用是保证频率/脉宽控制电路14的频率与开关电源电路12的频率可靠地同步。电容器18和电阻20产生出一种具陡峭前沿然后下跌的波形，以使电路10只在陡峭前沿时刻被“触发”。对于未经微分的信号，可以在信号的平顶上实现触发，也可在信号的边沿时刻实现触发。
由于采用上述的同步技术，频率/脉宽控制电路14的频率便依赖于开关电源电路12的频率。这种依存性(同步)使得由前述的两个独立频率造成的任何“拍频”分量成为零。这样得出的同步在环境变化和元器件参数值变动时仍然是稳定的。
实验证明，应用上述的同步电路16来使频率/脉宽控制电路14的频率依赖于开关电源电路12的频率，可以消除噪扰。这样得到的电路10还可检测出很低的流速，从而可使涡流泄流流量计的最小可测流速值降低。电路10还消除了在不流动情况下所碰到的不稳定性，亦即不存在流动情况时流量计不会报告出流速。
图3示出本发明的另一个实施例，它是图1中用来使频率/脉宽控制电路14与开关电源电路12同步的同步电路16的电路概图，这里标记为40。同步电路40包括一个二极管42和一个电阻44，它们连接到开关电源电路12的一个输出端。由电阻46和48串接的电路连接在电源与地之间。电阻44的一端连接到电阻46和48之间的连接点上，并连接到十进制计数器50的时钟输入端。由电阻52和电容器54组成的阻容电路连接在十进制计数器50的一个输出端上，再连接到该计数器的清零输入端。十进制计数器50的输出端还经过电阻58连接到晶体管56的基极上。电阻58是图1和图3中所示的组件18的一部分。晶体管56的发射极接地。电源电压经过电阻60加到晶体管56的集电极上，并经过电阻60和64加到晶体管62的基极上。电源电压还加到晶体管62的发射极上。晶体管62的集电极经过电阻68连接到二极管66上。二极管66的阴极接地。定时控制信号51用来控制涡流泄流流量计电路的其它部分。
同步电路40使用了一个分频器来实现频率同步，使频率/脉宽控制电路14的频率是开关电源电路12的频率的一个准确、固定的分数。这个技术的实现是利用了由开关电源电路12提供并由二极管42与电阻44、46和48得出的一个信号。十进制计数器50的第八个计数输出是该同步电路的输出，它加到由电阻52和电容器54组成的延时电路上，用以使计数器清零，由此确立了脉冲宽度和频率。由电阻58、60和晶体管56组成的缓冲级用以驱动输出电路。
在阅读以上叙述后，本技术领域内的技术人员可能会对此作出某些修改和改进。应该指出，为了文章简洁和容易阅读，所有此类修改和改进都删略了，但它们完全在所附的权利要求书的保护范围之内。
权利要求
1.使第一电路的频率与第二电路的频率同步的装置，该第一电路的频率低于该第二电路的频率，该装置包括将能代表所述第二电路的频率的一种信号进行微分的电路装置，以产生出一个微分信号；将上述微分信号耦合到上述第一电路的耦合电路装置；对上述微分信号起响应，使上述第一电路的工作与上述第二电路相同步的电路装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的微分电路装置由电阻和电容元件组成。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的耦合电路装置由电容元件构成。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述的对微分信号起响应的电路包含有与上述第一电路相关联的定时电路装置，该定时电路装置产生一个输出信号，上述微分信号即叠加在该输出信号上。
5.使第一电路的频率与第二电路的频率同步的装置，该第一电路的频率低于该第二电路的频率，该装置包括能产生出其频率代表上述第二电路频率的一种信号的装置;能对上述信号内的不连接性进行计数的电路装置，该计数电路产生一个输出信号，其频率是上述第二电路的频率的分频值;对上述计数电路装置产生的输出信号起响应的装置，它使上述第一电路的工作与上述第二电路相同步。
6.根据权利要求5所述的装置，它还包括用以使上述计数电路复位的电路装置，当上述计数电路装置计数到一个预定的数值后，该复位电路便起作用。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述的复位电路装置由电阻和电容元件组成的。
全文摘要
一种使涡流泄流流量计的频率/脉宽控制电路的频率与开关电源电路的频率相同步的装置。这种同步是通过开关电源电路产生的一个信号对频率/脉宽控制电路进行提前触发来实现的。另外，可以采用分频器的来实现类似的频率同步。
文档编号G01F1/32GK1050086SQ9010422
公开日1991年3月20日 申请日期1990年6月9日 优先权日1989年9月6日
发明者杰弗·斯蒂芬·米尔斯, 威廉姆·李·汤姆森 申请人:国际控制自动化信贷公司