電磁流量計信號同步采樣方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁流量計信號同步采樣方法及裝置。電源電壓驅(qū)動勵磁線圈，勵磁電流和電極信號同步采樣，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采樣誤差。裝置包括正電極、負(fù)電極、信號調(diào)理電路、驅(qū)動器、電源、勵磁線圈、微處理器、AD轉(zhuǎn)換器、電阻、參考地；正電極連接信號調(diào)理電路的IN+，負(fù)電極2連接信號調(diào)理電路的IN-；信號調(diào)理電路的OUT連接AD轉(zhuǎn)換器的CH1；驅(qū)動器的VM連接電源，驅(qū)動器的正輸出和負(fù)輸出連接勵磁線圈，驅(qū)動器的ISEN端連接AD轉(zhuǎn)換器的CH2；正電極和負(fù)電極為電磁流量計的測量電極。本發(fā)明電路損耗小，效率高；脈寬調(diào)制方式調(diào)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采樣方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所述的電磁流量計信號同步采樣方法及裝置，涉及電磁流量計領(lǐng)域。本發(fā)明適用于電磁流量計，以及電磁原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表、水表、污水表等。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁流量計是ー種基于法拉第電磁感應(yīng)原理的流量測量儀表，其基本原理是:當(dāng)帶有導(dǎo)電介質(zhì)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(chǎn)生感應(yīng)電勢，和介質(zhì)接觸的電極將感應(yīng)電勢傳輸?shù)綔y量電路，從而獲得流體的流速。
[0003]電磁流量計的感應(yīng)電勢和磁場強(qiáng)度呈正比關(guān)系，為了獲得了穩(wěn)定的感應(yīng)電勢，現(xiàn)有技術(shù)電磁流量計的勵磁線圈通常用恒流電路驅(qū)動勵磁線圈，以避免電源電壓和線圈阻抗的變化對磁場強(qiáng)度的影響。這種恒流勵磁方式，電磁流量計的AD轉(zhuǎn)換器僅需采集電極信號，即可得到流速，這種方法在電磁流量計中獲得廣泛的應(yīng)用。
[0004]驅(qū)動勵磁線圈的恒流電路，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范圍，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(xiàn)報道采用脈寬調(diào)制方式的恒流電路，用于驅(qū)動勵磁線圈，但該方法電路復(fù)雜，成本高，未見在電磁流量計中有實際應(yīng)用。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)的各種信號采樣裝置，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(xiàn)有技術(shù)電磁流量計的信號采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(diào)；
3)恒流勵磁的電路復(fù)雜，成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種電磁流量計信號同步采樣方法及裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)問題，特別是解決電磁原理熱量表電路復(fù)雜、功耗大、成本高的問題。
[0009]一種電磁流量計信號同步采樣的方法，電源電壓驅(qū)動勵磁線圈，勵磁電流和電極信號同步采樣，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采樣誤差。
[0010]一種電磁流量計信號采樣裝置，包括正電極、負(fù)電極、信號調(diào)理電路、驅(qū)動器、電源、勵磁線圈、微處理器、AD轉(zhuǎn)換器、電阻、參考地；正電極連接信號調(diào)理電路的IN+，負(fù)電極2連接信號調(diào)理電路的IN-;信號調(diào)理電路的OUT連接AD轉(zhuǎn)換器的CH1 ;驅(qū)動器的VM連接電源，驅(qū)動器的正輸出和負(fù)輸出連接勵磁線圈，驅(qū)動器的ISEN端連接AD轉(zhuǎn)換器的CH2 ；電阻的一端連接AD轉(zhuǎn)換器的CH2，另一端連接參考地；AD轉(zhuǎn)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(qū)動器的PWM，正電極和負(fù)電極為電磁流量計的測量電極。
[0011]優(yōu)選地，所述的電磁流量計信號同步采樣裝置，所述的信號調(diào)理電路含有儀表放大器、隔直電路，將正電極、負(fù)電極的差分信號調(diào)理成AD轉(zhuǎn)換器可采樣的信號。
[0012]優(yōu)選地，所述的驅(qū)動器為具有脈寬調(diào)制控制功能的驅(qū)動器。
[0013]優(yōu)選地，所述的驅(qū)動器為Η橋驅(qū)動器。
[0014]優(yōu)選地，所述AD轉(zhuǎn)換器的CH1和CH2端信號，采用同步采樣。
[0015]優(yōu)選地，所述AD轉(zhuǎn)換器為」-Σ原理的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0016]優(yōu)選地，所述驅(qū)動器的正輸出或者負(fù)輸出的波形包含脈寬調(diào)制波形。
[0017]本發(fā)明提供了一種電磁流量計的信號采樣裝置，用電壓脈寬調(diào)制方式驅(qū)動線圏，同步測量勵磁電流和電極信號?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中，采用恒流勵磁，導(dǎo)致勵磁功耗大、電路復(fù)雜、成本高等問題。本發(fā)明提供的方法，可以降低電路功耗，并降低成本。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
1)電路損耗小，效率聞;
2)脈寬調(diào)制方式調(diào)整勵磁電流；
3)電路簡單，成本低。
[0019]本發(fā)明的任ー技術(shù)方案不一定能全部實現(xiàn)以上有益效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是構(gòu)成本發(fā)明電磁流量計信號同步采樣裝置實施例圖。
[0021]圖中，正電極1、負(fù)電極2、信號調(diào)理電路3、驅(qū)動器4、電源5、勵磁線圈6、微處理器
7、AD轉(zhuǎn)換器8、電阻9、參考地10。
【具體實施方式】
[0022]參見圖1，為本發(fā)明電磁流量計信號采樣裝置實施例圖。
[0023]本實施例包括正電極1、負(fù)電極2、信號調(diào)理電路3、驅(qū)動器4、電源5、勵磁線圈6、微處理器7 (這里的微處理器的定義包括單片機(jī)、CPU、MPU等具有數(shù)據(jù)處理能力的芯片、電路、或裝置)、AD轉(zhuǎn)換器8、電阻9、參考地10。
[0024]正電極1、負(fù)電極2為電磁流量計的信號測量電極，由電極感應(yīng)的差分信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路3的信號處理，成為滿足AD轉(zhuǎn)換器8所需的信號，由AD轉(zhuǎn)換器8的CH1輸入通道采樣。信號調(diào)理電路3采用電磁流量計常用的信號調(diào)理電路，由儀表放大器、隔直電路等電路組成，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。微處理器7的PWM輸出端，輸出脈寬調(diào)制信號給驅(qū)動器4的PWM端ロ，驅(qū)動器4為脈寬調(diào)制控制的驅(qū)動器，如德州儀器公司的集成電路DRV8830和DRV8833，或者由M0S管構(gòu)成的驅(qū)動電路，該技術(shù)為本行業(yè)專業(yè)人員所熟知。電源5提供驅(qū)動器4的工作和驅(qū)動勵磁線圈的電源。驅(qū)動器4的正輸出和負(fù)輸出分別連接線圈6的兩端，工作時，其中一端輸出脈寬調(diào)制波形，另一端連接電源電壓或地。脈寬調(diào)制波形的占空比按所設(shè)定的勵磁電流大小，結(jié)合線圈電阻確定，該計算方法為本行業(yè)專業(yè)人員所熟知。電阻9串聯(lián)在線圈6的回路中，參考地10為勵磁電流采樣信號的參考地，電阻9上的電壓代表勵磁電流的幅度，由AD轉(zhuǎn)換器8的CH2輸入通道采樣。AD轉(zhuǎn)換器8為多通道」-Σ原理的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中CH1和CH2具有各自獨立的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，可以實現(xiàn)同步采樣。同步采樣是兩個或多個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，按相同的采樣頻率、同時進(jìn)行采樣的エ作方式。AD轉(zhuǎn)換器8經(jīng)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。由于勵磁電流和信號幅度呈正比關(guān)系，同步采樣可以有效降低電源電壓等外界因素導(dǎo)致的勵磁電流變化，從而不需要恒流勵磁。AD轉(zhuǎn)換器8的信號經(jīng)過微處理器7運算處理后，得到流速信號，該計算方法為本行業(yè)專業(yè)人員所熟知。
[0025]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁流量計信號同步采樣的方法，其特征在干:電源電壓驅(qū)動勵磁線圈，勵磁電流和電極信號同步采樣，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采樣裝置，其特征在于:包括正電極(1)、負(fù)電極(2)、信號調(diào)理電路(3)、驅(qū)動器(4)、電源(5)、勵磁線圈(6)、微處理器(7)、AD轉(zhuǎn)換器(8)、電阻(9)、參考地(10);正電極(1)連接信號調(diào)理電路(3)的IN+，負(fù)電極(2)連接信號調(diào)理電路(3)的IN-;信號調(diào)理電路(3)的OUT連接AD轉(zhuǎn)換器(8)的CH1 ;驅(qū)動器(4)的VM連接電源(5)，驅(qū)動器(4)的正輸出和負(fù)輸出連接勵磁線圈(6)，驅(qū)動器(4)的ISEN端連接AD轉(zhuǎn)換器(8)的CH2 ；電阻(9)的一端連接AD轉(zhuǎn)換器(8)的CH2，另一端連接參考地(10);AD轉(zhuǎn)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(qū)動器(4)的PWM，正電極(1)和負(fù)電極(2)為電磁流量計的測量電極。
3.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計信號同步采樣裝置，其特征在于:所述的信號調(diào)理電路(3)含有儀表放大器、隔直電路，將正電極(1)、負(fù)電極(2)的差分信號調(diào)理成AD轉(zhuǎn)換器(8)可米樣的信號。
4.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計信號同步采樣裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動器(4)為具有脈寬調(diào)制控制功能的驅(qū)動器。
5.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計信號同步采樣裝置，其特征在于:所述的驅(qū)動器(4)為Η橋驅(qū)動器。
6.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計信號同步采樣裝置，其特征在干:所述AD轉(zhuǎn)換器(8)對于CH1和CH2的信號，采用同步采樣。
7.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計信號同步采樣裝置，其特征在于:所述AD轉(zhuǎn)換器(8)為」-Σ原理的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
8.如權(quán)利要求2所述的電磁流量計信號同步采樣裝置，其特征在于:所述驅(qū)動器(4)的正輸出或者負(fù)輸出的波形包含脈寬調(diào)制波形。
【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(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】丁云, 李資庭 申請人:杭州云谷科技有限公司