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雙頻電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)方案介紹
系統(tǒng)硬件
2.1設(shè)計(jì)方案
該電磁流量計(jì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)主要包括恒流源電路、勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路、勵(lì)磁時(shí)序產(chǎn)生電路及檢流電路, 其框圖如圖 1所示。圖 1 電磁流量計(jì)勵(lì)磁控制系統(tǒng)框圖 Fig. 1 Diagram of excitation control system for electromagnetic flowmeter 系統(tǒng)由恒流源電路向勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路供電 , 勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)勵(lì)磁時(shí)序產(chǎn)生電路發(fā)出的勵(lì)磁時(shí)序控制信號(hào) CT1和 CT2, 對(duì)勵(lì)磁線圈進(jìn)行方波勵(lì)磁。檢流電路置于勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路中 , 將流過(guò)勵(lì)磁線圈的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。勵(lì)磁時(shí)序產(chǎn)生電路基于 DSP設(shè)計(jì), DSP同時(shí)進(jìn)行電磁流量計(jì)的信號(hào)處理。
2.2恒流源電路
由于采用高頻勵(lì)磁 , 勵(lì)磁電流高達(dá)數(shù)百毫安 , 勵(lì)磁線圈為感性負(fù)載, 而采用 DC/DC器件或類似 PWM控制原理反饋控制構(gòu)建的恒流源電路會(huì)使勵(lì)磁電流響應(yīng)速度慢 , 因而采用高功率線性電源搭建恒流控制電路 , 以獲得較高的響應(yīng)速度。恒流源電路原理圖如圖 2所示。R1采用精密電阻 , 通過(guò)調(diào)整該電阻值即可獲得期望電流。輸入電壓 VCC為 36 V, D1為保護(hù)二極管 , D2防止電流反向。由于電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后負(fù)載端電壓較低 , 因而線性電源上固定散熱片以降低芯片工作溫度。圖 2 恒流源電路原理圖 Fig. 2 Schematic circuit diagram of constant-current source
2.3勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路及檢流電路
勵(lì)磁線圈驅(qū)動(dòng)電路主要由 H橋及其開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路組成, 其電路框圖如圖 3所示。H橋采用 PNP達(dá)林頓晶體管 , 以方便其開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)電流控制信號(hào) CON1和 CON2控制其通斷 , 從而避免因感性負(fù)載造成電壓不穩(wěn)而較難控制的問(wèn)題 ; 低端采用 N溝道 MOS管, 以方便直接通過(guò)電壓控制信號(hào) CON3和 CON4控制其通斷; 由于 MOS管柵極電流很小, 從而可以在 H橋低端與地之間接入檢流電路以準(zhǔn)確檢測(cè)勵(lì)磁電流。 H橋橋臂 PNP管和 MOS管均選用內(nèi)部反并肖特基二極管。檢流電路設(shè)計(jì)為低阻值, 以保證 H橋低端電壓波動(dòng)幅值較小。 H橋接上限幅電路, 以保證 H橋正常工作 , 并且為勵(lì)磁線圈在電流方向切換時(shí)釋放能量提供回路。 H橋控制采用對(duì)臂聯(lián)動(dòng)控制 , 以保證單雙頻勵(lì)磁時(shí)續(xù)流回路均具有高阻抗 , 進(jìn)而保證零點(diǎn)穩(wěn)定性。CON1、CON2、 CON3、CON4由 H橋開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收的勵(lì)磁時(shí)序 CT1和 CT2產(chǎn)生。其中, CON1與 CON4由 CT1控制, CON2與 CON3由 CT2控制, 以實(shí)現(xiàn)單頻勵(lì)磁或雙頻勵(lì)磁時(shí)勵(lì)磁線圈中電流*流過(guò)檢流電路。 CD1 和 CD2直接接勵(lì)磁線圈, 以提供勵(lì)磁電流。