CN103453951A - 电磁流量计信号同步采样方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁流量计信号同步采样方法及装置。电源电压驱动励磁线圈，励磁电流和电极信号同步采样，抑制励磁电流变化引起的电极信号变化，从而减小电磁流量计信号采样误差。装置包括正电极、负电极、信号调理电路、驱动器、电源、励磁线圈、微处理器、AD转换器、电阻、参考地；正电极连接信号调理电路的IN+，负电极2连接信号调理电路的IN-；信号调理电路的OUT连接AD转换器的CH1；驱动器的VM连接电源，驱动器的正输出和负输出连接励磁线圈，驱动器的ISEN端连接AD转换器的CH2；正电极和负电极为电磁流量计的测量电极。本发明电路损耗小，效率高；脉宽调制方式调整励磁电流；电路简单，成本低。

Description

电磁流量计信号同步采样方法及装置
技术领域
本发明所述的电磁流量计信号同步采样方法及装置，涉及电磁流量计领域。本发明适用于电磁流量计，以及电磁原理的热量表、平衡热量表、冷量表、水表、污水表等。
背景技术
电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应原理的流量测量仪表，其基本原理是：当带有导电介质的流体通过磁场时，流体切割磁力线，在磁场的垂直方向上产生感应电势，和介质接触的电极将感应电势传输到测量电路，从而获得流体的流速。
电磁流量计的感应电势和磁场强度呈正比关系，为了获得了稳定的感应电势，现有技术电磁流量计的励磁线圈通常用恒流电路驱动励磁线圈，以避免电源电压和线圈阻抗的变化对磁场强度的影响。这种恒流励磁方式，电磁流量计的AD转换器仅需采集电极信号，即可得到流速，这种方法在电磁流量计中获得广泛的应用。
驱动励磁线圈的恒流电路，为了克服电源电压和励磁线圈电阻的变化，通常留有较大电压降，从而增加了功率损耗。特别是电磁流量计需要工作在较宽的温度范围，励磁线圈所用铜材料的电阻随温度有较大变化，更增加了励磁电路的功率损耗。
有文献报道采用脉宽调制方式的恒流电路，用于驱动励磁线圈，但该方法电路复杂，成本高，未见在电磁流量计中有实际应用。
现有技术的各种信号采样装置，无法满足电磁原理热量表低功耗、低成本的要求。
综上所述，现有技术电磁流量计的信号采样装置存在以下问题：
   1）励磁电路功耗大；
2）励磁功率不可调；
   3）恒流励磁的电路复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电磁流量计信号同步采样方法及装置，解决现有技术问题，特别是解决电磁原理热量表电路复杂、功耗大、成本高的问题。
一种电磁流量计信号同步采样的方法，电源电压驱动励磁线圈，励磁电流和电极信号同步采样，抑制励磁电流变化引起的电极信号变化，从而减小电磁流量计信号采样误差。
一种电磁流量计信号采样装置，包括正电极、负电极、信号调理电路、驱动器、电源、励磁线圈、微处理器、AD转换器、电阻、参考地；正电极连接信号调理电路的IN+，负电极2连接信号调理电路的IN-；信号调理电路的OUT连接AD转换器的CH1；驱动器的VM连接电源，驱动器的正输出和负输出连接励磁线圈，驱动器的ISEN端连接AD转换器的CH2；电阻的一端连接AD转换器的CH2，另一端连接参考地；AD转换器的I/O连接微处理器的I/O；微处理器的PWM输出连接驱动器的PWM，正电极和负电极为电磁流量计的测量电极。
优选地，所述的电磁流量计信号同步采样装置，所述的信号调理电路含有仪表放大器、隔直电路，将正电极、负电极的差分信号调理成AD转换器可采样的信号。
优选地，所述的驱动器为具有脉宽调制控制功能的驱动器。
优选地，所述的驱动器为H桥驱动器。
优选地，所述AD转换器的CH1和CH2端信号，采用同步采样。
 优选地，所述AD转换器为⊿-∑原理的模拟/数字转换器。
 优选地，所述驱动器的正输出或者负输出的波形包含脉宽调制波形。
本发明提供了一种电磁流量计的信号采样装置，用电压脉宽调制方式驱动线圈，同步测量励磁电流和电极信号。克服了现有技术中，采用恒流励磁，导致励磁功耗大、电路复杂、成本高等问题。本发明提供的方法，可以降低电路功耗，并降低成本。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
   1）电路损耗小，效率高；
2）脉宽调制方式调整励磁电流；
3）电路简单，成本低。
本发明的任一技术方案不一定能全部实现以上有益效果。
附图说明
图1是构成本发明电磁流量计信号同步采样装置实施例图。
图中，正电极1、负电极2、信号调理电路3、驱动器4、电源5、励磁线圈6、微处理器7、AD转换器8、电阻9、参考地10。
具体实施方式
参见图1，为本发明电磁流量计信号采样装置实施例图。
本实施例包括正电极1、负电极2、信号调理电路3、驱动器4、电源5、励磁线圈6、微处理器7（这里的微处理器的定义包括单片机、CPU、MPU等具有数据处理能力的芯片、电路、或装置）、AD转换器8、电阻9、参考地10。
正电极1、负电极2为电磁流量计的信号测量电极，由电极感应的差分信号，经过信号调理电路3的信号处理，成为满足AD转换器8所需的信号，由AD转换器8的CH1输入通道采样。信号调理电路3采用电磁流量计常用的信号调理电路，由仪表放大器、隔直电路等电路组成，为本领域技术人员所熟知。微处理器7的PWM输出端，输出脉宽调制信号给驱动器4的PWM端口，驱动器4为脉宽调制控制的驱动器，如德州仪器公司的集成电路DRV8830和DRV8833，或者由MOS管构成的驱动电路，该技术为本行业专业人员所熟知。电源5提供驱动器4的工作和驱动励磁线圈的电源。驱动器4的正输出和负输出分别连接线圈6的两端，工作时，其中一端输出脉宽调制波形，另一端连接电源电压或地。脉宽调制波形的占空比按所设定的励磁电流大小，结合线圈电阻确定，该计算方法为本行业专业人员所熟知。电阻9串联在线圈6的回路中，参考地10为励磁电流采样信号的参考地，电阻9上的电压代表励磁电流的幅度，由AD转换器8的CH2输入通道采样。AD转换器8为多通道⊿-∑原理的模拟/数字转换器，其中CH1和CH2具有各自独立的模拟/数字转换电路，可以实现同步采样。同步采样是两个或多个模拟/数字转换电路，按相同的采样频率、同时进行采样的工作方式。AD转换器8经常集成在微处理器7中，比如德州仪器公司的MSP430F427低功耗微处理器。由于励磁电流和信号幅度呈正比关系，同步采样可以有效降低电源电压等外界因素导致的励磁电流变化，从而不需要恒流励磁。AD转换器8的信号经过微处理器7运算处理后，得到流速信号，该计算方法为本行业专业人员所熟知。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电磁流量计信号同步采样的方法，其特征在于：电源电压驱动励磁线圈，励磁电流和电极信号同步采样，抑制励磁电流变化引起的电极信号变化，从而减小电磁流量计信号采样误差。
2.一种电磁流量计信号采样装置，其特征在于：包括正电极（1）、负电极（2）、信号调理电路（3）、驱动器（4）、电源（5）、励磁线圈（6）、微处理器（7）、AD转换器（8）、电阻（9）、参考地（10）；正电极（1）连接信号调理电路（3）的IN+，负电极（2）连接信号调理电路（3）的IN-；信号调理电路（3）的OUT连接AD转换器（8）的CH1；驱动器（4）的VM连接电源（5），驱动器（4）的正输出和负输出连接励磁线圈（6），驱动器（4）的ISEN端连接AD转换器（8）的CH2；电阻（9）的一端连接AD转换器（8）的CH2，另一端连接参考地（10）；AD转换器（8）的I/O连接微处理器（7）的I/O；微处理器（7）的PWM输出连接驱动器（4）的PWM，正电极（1）和负电极（2）为电磁流量计的测量电极。
3.如权利要求2所述的电磁流量计信号同步采样装置，其特征在于：所述的信号调理电路（3）含有仪表放大器、隔直电路，将正电极（1）、负电极（2）的差分信号调理成AD转换器（8）可采样的信号。
4.如权利要求2所述的电磁流量计信号同步采样装置，其特征在于：所述的驱动器（4）为具有脉宽调制控制功能的驱动器。
5.如权利要求2所述的电磁流量计信号同步采样装置，其特征在于：所述的驱动器（4）为H桥驱动器。
6.如权利要求2所述的电磁流量计信号同步采样装置，其特征在于：所述AD转换器（8）对于CH1和CH2的信号，采用同步采样。
7.如权利要求2所述的电磁流量计信号同步采样装置，其特征在于：所述AD转换器（8）为⊿-∑原理的模拟/数字转换器。
8.如权利要求2所述的电磁流量计信号同步采样装置，其特征在于：所述驱动器（4）的正输出或者负输出的波形包含脉宽调制波形。
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