CN103759773A - 励磁电压调整方法、控制电路及电磁流量计励磁电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种励磁电压调整方法、控制电路及电磁流量计励磁电路，所述方法包括：获取恒流源电路上的第一压降；如果第一压降不在设定数值范围内，则调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便调整后的ＰＷＭ方波经低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变励磁电压调整电路输出的励磁电压，继续执行获取恒流源电路上的第一压降的步骤；如果第一压降在设定数值范围内，则保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便保持的ＰＷＭ方波经低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持励磁电压调整电路输出的励磁电压；其中，设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，第二压降是使恒流源电路能够工作的恒流源电路上的最小压降。　

Description

励磁电压调整方法、控制电路及电磁流量计励磁电路

技术领域　

本发明涉及电磁流量计技术领域，尤其涉及一种励磁电压调整方法、控制电路及电磁流量计励磁电路。　 

背景技术　

电磁流量计由传感器和转换器构成，传感器为流量测量提供工作磁场并输出感应电压信号，转换器中的电子电路为传感器的励磁线圈提供励磁电流，并将传感器输出的微弱电压信号放大处理后计算出对应的流速和流量值。　 

励磁电路是转换器中的关键电路，通常由励磁电源、励磁线圈驱动电路（简称Ｈ桥电路）和恒流源电路构成。而转换器内部的温升主要来自用于为整个电磁流量计供电的外部电源电路和所述励磁电路，所述励磁电路中的温升则产生于励磁电源和恒流源电路的功耗，前者可以采用开关电源技术来降低相关器件的功耗，而恒流源电路上的压降与励磁电源输出电压和传感器的励磁线圈直流电阻直接有关。由于传感器的励磁线圈直流电阻的变化范围很大，最小只有30Ω左右，最大可达110Ω左右，所以，当励磁电源输出的励磁电压一定时，励磁线圈直流电阻上的压降越小，恒流源电路上的压降就越大，则恒流源电路的功耗越大，这导致恒流源电路的温升越高，反之亦然。然而，转换器内部过高的温升不仅会降低流量测量精度，还会影响转换器自身的工作温度范围、工作的可靠性及其寿命等，还导致了目前国内部分厂家生产的转换器，要求其有30分钟的预热时间，用来克服温升引起的始动漂移的影响。　 

现有技术中主要采用以下方案来降低恒流源电路上的压降，以克服转换器内部温升问题：　 

方法一：　 

参见图1所示的励磁电路示意图，本方案通过外接电阻的方式降低恒流源电路上的压降。具体地，励磁电源输出的电压Ｅ与各部分元器件上的压降满足以下关系：Ｅ＝ＵＫ+ＵＬＲ+ＵＷＲ+ＵＣ，其中，ＵＫ为Ｈ桥电路（所述Ｈ桥电路由4只桥 式连接的功率双极型晶体管或场效应管Ｋ1至Ｋ4构成）上的压降，ＵＬＲ为励磁线圈直流电阻上的压降，ＵＷＲ为外接电阻上的压降，ＵＣ为恒流源电路上的压降。由于ＵＫ上的压降可忽略不计且Ｅ恒定不变，所以在未采用外接电阻时，恒流源电路上的压降与励磁线圈直流电阻的阻值成反比，即直流电阻越小，流源电路上的压降越大，所以，可通过在Ｈ桥电路和励磁线圈之间串接电阻的方式来分担恒流源电路上的压降。　 

为了保证恒流源电路能够工作且具有较低的温升，理想状态下是将恒流源电路上的压降控制在某个理想值，该理想值是使恒流源能够工作的最小恒流源压降，假设该理想值为2.25Ｖ，但是，因外接电阻的阻值在可选范围内规格有限，很难选取合适的外接电阻与励磁线圈直流电阻进行匹配，使恒流源电路上的压降控制在2.25Ｖ或2.25Ｖ以上的合适范围内，导致对某些电磁流量计的温控效果较差，此外，在励磁电路外部串接电阻，操作起来也很不方便。　 

方法二：　 

参见图2所示的另一励磁电路示意图。由于励磁电压调整电路所需的控制电压Ｕ与恒流源电路上的压降往往不同，所以将恒流源电路上的压降经电阻Ｒ1和电阻Ｒ2进行分压得到电阻Ｒ2上的压降，并将Ｒ2上的压降作为反馈信号来控制励磁电压调整电路，使励磁电压调整电路输出的励磁电压和励磁线圈的直流电阻成正比，以保证施加在恒流源电路上的压降较小。　 

但是，由于分压电阻Ｒ1和Ｒ2的阻值在可选范围内规格有限、且励磁电压调整电路所需的控制电压Ｕ在一定范围内，所以，励磁电压调整电路输出励磁电压的调整范围受到分压电阻的阻值可选范围与励磁电压调整电路所允许的控制电压范围之间的匹配度的限制，这导致励磁电压调整电路输出的励磁电压在有限的范围内，导致对某些电磁流量计的温控效果较差。　 

发明内容　

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种励磁电压调整方法、控制电路及电磁流量计励磁电路，以通过有效降低恒流源电路的压降，实现降低电磁流量计转换器内部温升的目的。　 

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种励磁电压调整方法，所述方法 应用于电磁流量计励磁电路，所述电磁流量计励磁电路包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括控制电路和低通滤波器电路，则所述方法包括：　 

所述控制电路获取所述恒流源电路上的第一压降；　 

如果所述第一压降不在设定数值范围内，则所述控制电路调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压，所述控制电路继续执行所述获取恒流源电路上的第一压降的步骤；　　 

如果所述第一压降在所述设定数值范围内，则所述控制电路保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述保持的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持所述励磁电压调整电路输出的励磁电压；　 

其中，所述设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，所述第二压降是使所述恒流源电路能够工作的所述恒流源电路上的最小压降。　 

优选地，所述控制电路获取所述恒流源电路上的第一压降之前，还包括：　 

所述控制电路输出具有初始占空比的ＰＷＭ方波，以便具有所述初始占空比的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下使所述励磁电压调整电路输出初始的励磁电压；其中，所述初始的励磁电压等于所述第二压降与第三压降之和，所述第三压降是电磁流量计传感器的励磁线圈直流电阻为最小设定值时所述励磁线圈上的压降；　 

所述调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压，具体包括：　 

降低自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述占空比降低后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下提高所述励磁电压调整电路输出的励磁电压。　 

优选地，所述获取所述恒流源电路上的第一压降，具体包括：　 

判断流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值是否大于零且保持了设定时间，如果是，则检测所述恒流源电路上的第一压 降。　 

本发明实施例还提供了一种控制电路，所述控制电路属于电磁流量计励磁电路，所述电磁流量计励磁电路还包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括低通滤波器电路，则所述控制电路包括：　 

压降获取模块，用于获取所述恒流源电路上的第一压降；　 

占空比调整模块，用于当所述压降获取模块获取的第一压降不在设定数值范围内时，调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压，继续利用所述压降获取模块实现获取恒流源电路上的第一压降的功能；　　 

占空比保持模块，用于当所述压降获取模块获取的第一压降在所述设定数值范围内时，保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述保持的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持所述励磁电压调整电路输出的励磁电压；　 

其中，所述设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，所述第二压降是使所述恒流源电路能够工作的所述恒流源电路上的最小压降。　 

优选地，所述控制电路还包括：　 

初始占空比输出模块，用于在所述压降获取模块获取所述恒流源电路上的第一压降之前，输出具有初始占空比的ＰＷＭ方波，以便具有所述初始占空比的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下使所述励磁电压调整电路输出初始的励磁电压；其中，所述初始的励磁电压等于所述第二压降与第三压降之和，所述第三压降是电磁流量计传感器的励磁线圈直流电阻为最小设定值时所述励磁线圈上的压降；　 

所述占空比调整模块，具体用于降低自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述占空比降低后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下提高所述励磁电压调整电路输出的励磁电压。　 

优选地，所述压降获取模块包括：　 

判断单元，用于判断流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励 磁电流的绝对值是否大于零且保持了设定时间；　 

检测单元，用于在所述判断单元判断得到的流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值大于零且保持了设定时间时，检测所述恒流源电路上的第一压降。　 

本发明实施例还提供了一种电磁流量计励磁电路，所述电磁流量计励磁电路包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括上述控制电路和低通滤波器电路；　 

所述低通滤波器电路，与所述控制电路连接，用于将所述控制电路的控制信号输出端输出的ＰＷＭ方波信号进行滤波，经滤波后输出直流电平；　 

励磁电压调整电路，与所述低通滤波器电路连接，用于在所述直流电平的作用下输出励磁电压。　 

优选地，所述控制电路为单片机。　 

优选地，所述励磁电压调整电路包括：降压稳压器、第一滤波电容，自举电容，第二滤波电容，续流二极管，蓄能电感，第一分压电阻和第二分压电阻；　 

所述降压稳压器的电源电压输入端与电磁流量计的供电电源连接，所述供电电源经所述第一滤波电容与第一地线连接，所述降压稳压器的地端与所述第一地线连接，所述降压稳压器的反馈输入引脚经所述第一分压电阻与所述低通滤波器电路的输出端连接，所述降压稳压器的开关引脚分别经所述自举电容与所述降压稳压器的自举输入端连接、经所述续流二极管与所述第一地线连接、经所述蓄能电感与所述励磁线圈驱动电路的输入端连接，所述励磁线圈驱动电路的输入端与所述第一地线之间跨接第二滤波电容，所述励磁线圈驱动电路的输入端与所述降压稳压器的反馈输入引脚之间跨接所述第二分压电阻。　 

优选地，所述低通滤波器电路包括：同相放大器、第三滤波电容、第三分压电阻和第四分压电阻；所述低通滤波器电路的输出端为所述同相放大器的输出端；　 

所述同相放大器的输出端与所述第一分压电阻连接，所述同相放大器的同相输入端与第二地线之间跨接并联连接的第三滤波电容和第三分压电阻，所述同相放大器的同相输入端经所述第四分压电阻与所述控制电路的控制信号输出端连接，所述同相放大器的反向输入端与所述同相放大器的输出端连接。　 

本发明实施例提供的励磁电压调整方法、控制电路及电磁流量计励磁电路，通过调整控制电路输出的ＰＷＭ方波的占空比，来改变低通滤波器电路输出的直流电平，进而可改变励磁电压调整电路输出的励磁电压，所以，对于某一特定电磁流量计，由于其励磁线圈直流电阻上的压降保持不变，通过改变所述励磁电压便可在一个连续范围内改变恒流源电路上的压降，当恒流源电路上的压降保持在一个使所述恒流源电路能够正常工作且温升较小的设定范围内时，便可通过保持ＰＷＭ方波的占空比来保持恒流源电路上的压降恒定。可见，本发明技术方案，可控制励磁电压在一定范围内连续变化，实现了自动匹配不同规格传感器励磁线圈直流电阻、降低励磁电路中恒流源电路的温升的目的，提高了励磁电路的温度稳定性，进而保证了电磁流量计工作磁场的稳定性，解决了电磁流量计转换器常见的因励磁电路功耗过大，导致上电后温度升高过大造成的始动漂移等问题。　 

附图说明　

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。　 

图1为现有技术中励磁电路示意图；　 

图2为现有技术中另一励磁电路示意图；　 

图3为本发明实施例励磁电压调整方法的流程示意图；　 

图4为本发明实施例电磁流量计励磁电路示意图；　 

图5为本发明实施例励磁电压调整方法的另一流程示意图；　 

图6为现有技术中励磁方式、恒流源电路压降与励磁电压的变化对照图；　 

图7为现有技术中励磁方式、恒流源电路压降与励磁电压的另一变化对照图；　 

图8为本发明实施例控制电路的结构框图；　 

图9为本发明实施例励磁电压调整电路与低通滤波器电路的电路示意图；　 

图10为本发明实施例恒流源电路示意图。　 

具体实施方式　

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。　 

参见图3，为本发明实施例提供的励磁电压调整方法的流程示意图，该方法应用于电磁流量计励磁电路（参见图4），所述电磁流量计励磁电路包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路（所述励磁线圈驱动电路简称Ｈ桥电路，所述Ｈ桥电路由4只桥式连接的功率双极型晶体管或场效应管Ｋ1至Ｋ4构成）和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括控制电路和低通滤波器电路，则所述方法包括：　 

步骤301：控制电路获取所述恒流源电路上的第一压降。　 

其中，所述第一压降即为图4所示的检测信号。　 

步骤302：控制电路判断所述第一压降是否在设定数值范围内，如果是，则执行步骤304，如果否，则执行步骤303。　 

其中，所述设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，所述第二压降是使所述恒流源电路能够工作的所述恒流源电路上的最小压降。　 

恒流源电路的作用是为励磁线圈提供恒定的励磁电流，其存在一个最小工作电压（即所述第二压降），假设该最小工作电压为2.25Ｖ，则当恒流源电路上的压降大于或等于2.25Ｖ时，恒流源电路能够工作；当恒流源电路上的压降小于2.25Ｖ时，恒流源电路不能工作。本发明实施例的目的是既保证恒流源电路能够工作，又要尽量降低其温升，所以需要将恒流源电路上的压降控制在所述设定数值范围内，优选地，所述设定数值范围的下限值应大于所述第二压降2.25Ｖ，以避免出现所述第一压降小于2.25Ｖ导致恒流源电路不能工作的情况，譬如，所述设定数值范围可以为2.4Ｖ±0.1Ｖ。　 

步骤303：控制电路调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改 变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压；继续执行步骤301。　 

步骤304：控制电路保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述保持的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持所述励磁电压调整电路输出的励磁电压。　 

本发明实施例中，控制电路输出的ＰＷＭ方波经低通滤波器电路滤波后会产生一个直流电平，该直流电平作为励磁电压调整电路的控制信号来控制励磁电压调整电路输出的励磁电压大小。在步骤303中，通过调整当前输出的ＰＷＭ方波的占空比，可进一步调整低通滤波器电路输出的直流电平大小，直流电平的变化使得励磁电压调整电路输出的励磁电压发生改变，从而实现调整励磁电压的功能；同理，在步骤304中，当控制电路输出的ＰＷＭ方波的占空比不变时，励磁电压调整电路输出的励磁电压也将保持在一个恒定值，从而使恒流源电路上的压降保持不变。　 

参见图5，为本发明实施例提供的励磁电压调整方法的另一流程示意图，该方法应用于电磁流量计励磁电路（参见图4），所述电磁流量计励磁电路包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路（所述励磁线圈驱动电路简称Ｈ桥电路，所述Ｈ桥电路由4只桥式连接的功率双极型晶体管或场效应管Ｋ1至Ｋ4构成）和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括控制电路和低通滤波器电路，则所述方法包括：　 

步骤501：控制电路输出具有初始占空比的ＰＷＭ方波，以便具有所述初始占空比的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下使所述励磁电压调整电路输出初始的励磁电压。　 

其中，所述初始的励磁电压等于所述第二压降与第三压降之和，所述第二压降是使所述恒流源电路能够工作的所述恒流源电路上的最小压降，所述第三压降是电磁流量计传感器的励磁线圈直流电阻为最小设定值时所述励磁线圈上的压降。需要说明的是，所述第三压降是个设定值，而不是当前励磁线圈直流电阻上的实际压降，另外，对于所述最小设定值，在实际生产的电磁流量计中，假设励磁线圈直流电阻的范围为30Ω到110Ω，则所述最小设定值可以取值为30Ω，或是30Ω左右的阻值。　 

步骤502：控制电路获取所述恒流源电路上的第一压降。　 

步骤503：控制电路判断所述第一压降是否在设定数值范围内，如果是，则执行步骤505，如果否，则执行步骤504。　 

其中，所述设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，当励磁电压调整电路输出初始的励磁电压时，所述第一压降小于或等于所述设定数值范围的下限值。　 

步骤504：控制电路降低自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述占空比降低后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下提高所述励磁电压调整电路输出的励磁电压；继续执行步骤502。　 

步骤505：控制电路保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述保持的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持所述励磁电压调整电路输出的励磁电压。　 

为了更方便的说明图5所示的实施例，下面举例说明：　 

假设励磁线圈直流电阻最小时为30Ω，恒流源电路所提供的励磁电流为0.125Ａ，则励磁线圈上的直流压降（即第三压降）为3.75Ｖ，另外，假设恒流源电路上的最低工作压降为（即第二压降）2.25Ｖ，通过计算可知，励磁电压调整电路输出的初始的励磁电压应为3.75Ｖ+2.25Ｖ＝6Ｖ。但是，实际使用的励磁线圈直流电阻的阻值可能大于30Ω，当采用6Ｖ作为所述初始的励磁电压时，励磁线圈上的压降将增大即大于3.75Ｖ，相应的，恒流源电路上的压降将减小即小于2.25Ｖ，此时，由于恒流源电路上的压降过低，无法保证恒流源电路正常工作，此时控制电路需要降低自身输出的占空比，占空比的降低使得滤波器输出的直流电平降低，在降低的直流电平的作用下，励磁电压调整电路输出的励磁电压将提高，从而使得恒流源电路上的压降提高，若经调整后恒流源电路上压降仍不在所述设定数值范围内，则控制电路继续降低自身输出的占空比，直到恒流源电路上压降在设定数值范围内为止。　 

需要说明的是，在控制电路输出ＰＷＭ方波的同时，控制电路还输出励磁电流时序控制信号，通过所述时序控制信号控制Ｈ桥电路的Ｋ1、Ｋ4或Ｋ2、Ｋ3的闭合时间，从而控制励磁电流方向，进而使得励磁电流流过励磁线圈和恒流源电路产生方向周期变化的恒定工作磁场。现有技术中主要采用以下两种励磁方 式：　 

低频方波励磁方式：励磁电流变化频率可在工频的1/4～1/32（分母为偶数）之间选择，励磁电流以“正向－反向－正向”的规律变化。　 

三值低频方波励磁方式：励磁电流变化频率可在工频的1/4～1/32（分母为偶数）之间选择，励磁电流以“正向－零－反向－零－正向”的规律变化。　 

然而，在现有技术的方法二中，由于励磁线圈的电感量的存在，励磁电流在方向切换时，受到流过励磁线圈的电流变化过渡过程的影响，恒流源电路上的压降也会发生相应变化，经ＲＣ滤波后，也仅适合用于以低频方波励磁方式工作的励磁电路使用。而在以三值低频方波励磁方式工作的励磁电路中，由于零电流过程的存在，使得恒流源电路上的压降变化很大，这种变化对励磁电压调整电路输出励磁电压的稳定性造成干扰，并且很难用滤波电路彻底滤除这种干扰现象，导致励磁电压调整电路输出电压的纹波变大，这种纹波虽然对励磁电流的波动影响不大，但会通过传感器内的分布电容加到采样电极上，对放大电路产生不可忽略的影响，所以这种技术不适合采用三值低频方波励磁方式的励磁电路使用。参见图6，自上而下的三个图分别为低频方波励磁方式、以及该励磁方式下恒流源电路上的压降和励磁电压调整电路输出的励磁电压；参见图7，自上而下的三个图分别为三值低频方波励磁方式、以及该励磁方式下恒流源上压降和励磁电压调整电路输出的励磁电压。可明显看出，图7中输出的励磁电压的纹波很大。　 

为了克服上述励磁电压纹波大的缺陷，且同时适用于上述两种励磁方式，本发明实施例在经过励磁电流切换后，且励磁电流经过电流变化的过渡过程稳定在恒正或恒负（即励磁电流的绝对值大于零且所述大于零的状态保持了设定时间）时，再检测所述恒流源电路上的第一压降，具体地，可按照下述方法实现上述步骤301或步骤502：　 

判断流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值是否大于零且保持了设定时间，如果是，则检测所述恒流源电路上的第一压降。　 

本发明实施例提供的励磁电压调整方法通过调整控制电路输出的ＰＷＭ方波的占空比，来改变低通滤波器电路输出的直流电平，进而可改变励磁电压调 整电路输出的励磁电压，所以，对于某一特定电磁流量计，在励磁电流固定的条件下，由于其励磁线圈直流电阻上的压降保持不变，通过改变所述励磁电压便可在一个连续范围内改变恒流源电路上的压降，当恒流源电路上的压降保持在一个使所述恒流源电路能够正常工作且温升较小的设定范围内时，便可通过保持ＰＷＭ方波的占空比来保持恒流源电路上的压降恒定。可见，本发明技术方案，可控制励磁电压在一定范围内连续变化，实现了自动匹配不同规格传感器励磁线圈直流电阻、降低励磁电路中恒流源电路的温升的目的，提高了励磁电路的温度稳定性，进而保证了电磁流量计工作磁场的稳定性，解决了电磁流量计转换器常见的因励磁电路功耗过大，导致上电后温度升高过大造成的始动漂移等问题。　 

参见图8，为本发明实施例提供的控制电路的结构框图，所述控制电路属于电磁流量计励磁电路，所述电磁流量计励磁电路还包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括低通滤波器电路，则所述控制电路800包括：　 

压降获取模块801，用于获取所述恒流源电路上的第一压降；　 

占空比调整模块802，用于当所述压降获取模块801获取的第一压降不在设定数值范围内时，调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压，继续利用所述压降获取模块801实现获取恒流源电路上的第一压降的功能；　　 

占空比保持模块803，用于当所述压降获取模块801获取的第一压降在所述设定数值范围内时，保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述保持的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持所述励磁电压调整电路输出的励磁电压；　 

其中，所述设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，所述第二压降是使所述恒流源电路能够工作的所述恒流源电路上的最小压降。　 

进一步地，所述控制电路800还包括：　 

初始占空比输出模块，用于在所述压降获取模块801获取所述恒流源电路 上的第一压降之前，输出具有初始占空比的ＰＷＭ方波，以便具有所述初始占空比的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下使所述励磁电压调整电路输出初始的励磁电压；其中，所述初始的励磁电压等于所述第二压降与第三压降之和，所述第三压降是电磁流量计传感器的励磁线圈直流电阻为最小设定值时所述励磁线圈上的压降；　 

所述占空比调整模块802，具体用于降低自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述占空比降低后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下提高所述励磁电压调整电路输出的励磁电压。　 

其中，所述压降获取模块801包括：　 

判断单元，用于判断流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值是否大于零且保持了设定时间；　 

检测单元，用于在所述判断单元判断得到的流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值大于零且保持了设定时间时，检测所述恒流源电路上的第一压降。　 

参见图4，为本发明实施例提供的电磁流量计励磁电路，所述电磁流量计励磁电路包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括上述控制电路和低通滤波器电路；　 

所述低通滤波器电路，与所述控制电路连接，用于将所述控制电路的控制信号输出端输出的ＰＷＭ方波信号进行滤波，经滤波后输出直流电平；　 

励磁电压调整电路，与所述低通滤波器电路连接，用于在所述直流电平的作用下输出励磁电压。　 

下面分别就所述电磁流量计励磁电路的各个组成部分进行介绍：　 

ａ、控制电路　 

所述控制电路可以由带有8位模拟量/数字量转换器和ＰＷＭ输出端口的16位单片机构成。　 

ｂ、低通滤波器电路与励磁电压调整电路　 

参见图9所示的励磁电压调整电路与低通滤波器电路的电路示意图。　 

其中，所述励磁电压调整电路包括：降压稳压器ＬＭ22674－ＡＤＪ、第一滤波 电容Ｃ7（输入滤波电容），自举电容Ｃ8，第二滤波电容Ｃ18（输出滤波电容），续流二极管Ｖ3，蓄能电感Ｌ4，第一分压电阻Ｒ4和第二分压电阻Ｒ1；这些器件之间的连接关系为：所述降压稳压器的电源电压输入端ＶＩＮ与电磁流量计的供电电源Ｐ24Ｖ连接，所述供电电源Ｐ24Ｖ经所述第一滤波电容Ｃ7与第一地线ＤＧＮＤ1连接，所述降压稳压器的地端ＧＮＤ与所述第一地线ＤＧＮＤ1连接，所述降压稳压器的反馈输入引脚ＦＢ经所述第一分压电阻Ｒ4与所述低通滤波器电路的输出端ＦＬＴ－ＯＵＴ连接，所述降压稳压器的输出引脚ＳＷ分别经所述自举电容Ｃ8与所述降压稳压器的自举输入端ＢＯＯＴ连接、经所述续流二极管Ｖ3与所述第一地线ＤＧＮＤ1连接、经所述蓄能电感Ｌ4与所述励磁线圈驱动电路的输入端ＰＯＵＴ连接，所述励磁线圈驱动电路的输入端ＰＯＵＴ与所述第一地线ＤＧＮＤ1之间跨接所述第二滤波电容Ｃ18，所述励磁线圈驱动电路的输入端ＰＯＵＴ与所述降压稳压器的反馈输入引脚ＦＢ之间跨接所述第二分压电阻Ｒ1。　 

其中，所述低通滤波器电路包括：同相放大器ＴＬＶ2252、第三滤波电容Ｃ21、第三分压电阻Ｒ26和第四分压电阻Ｒ25；所述低通滤波器电路的输出端ＦＬＴ－ＯＵＴ为所述同相放大器的输出端；这些器件之间的连接关系为：所述同相放大器的输出端与所述励磁电压调整电路中的第一分压电阻Ｒ4连接，所述同相放大器的同相输入端与第二地线ＤＧＮＤ2之间跨接并联连接的第三滤波电容Ｃ21和第三分压电阻Ｒ26，所述同相放大器的同相输入端经所述第四分压电阻Ｒ25与所述控制电路的控制信号输出端ＰＷＭ－ＩＮ连接，所述同相放大器的反向输入端与所述同相放大器的输出端连接。　 

需要说明的是，所述第一地线ＤＧＮＤ1和第二地线ＤＧＮＤ2可以为同一地线也可以为等电位的不同地线。　 

下面具体介绍励磁电压调整电路与低通滤波器电路的工作原理： 

Ｒ25、Ｒ26和Ｃ21是低通滤波器电路的无源ＲＣ网络，Ｒ25和Ｒ26在低通滤波器电路中作为ＰＷＭ信号的输入分压电阻，Ｒ25连接所述控制电路的控制信号输出端ＰＷＭ－ＩＮ，用于接收从ＰＷＭ－ＩＮ输出的ＰＷＭ方波信号；ＴＬＶ2252作为单位增益同相放大器，其输出端ＦＬＴ－ＯＵＴ与励磁电压调整电路的Ｒ4相连，用来控制励磁电压调整电路的输出电压。　 

励磁电压调整电路的核心器件ＬＭ22674－ＡＤＪ是一枚降压型开关稳压器芯片，其输入电压的范围是4.7～42Ｖ；该芯片内部有一个振荡频率为500ｋＨｚ占 空比可变的ＰＷＭ震荡电路，该芯片工作时从ＳＷ引脚输出ＰＷＭ方波，该ＰＷＭ方波通过蓄能电感Ｌ4对输出滤波电容Ｃ18充电，Ｃ18上的输出电压经分压电阻Ｒ1和Ｒ4分压后反馈到ＦＢ端，如果ＦＢ端接收的反馈电压经ＬＭ22674－ＡＤＪ内部的比较电路测试后达到内部参考电压1.285Ｖ，则降低芯片输出的ＰＷＭ方波的占空比。在ＰＷＭ输出电流关断时，续流二极管Ｖ3为流过Ｌ4的电流提供继续对输出滤波电容Ｃ18充电的通道，直至因负载电流导致Ｃ18电压降低，当因所述Ｃ18电压降低导致ＦＢ端接收的反馈电压低于1.285Ｖ时，ＬＭ22674－ＡＤＪ则提高输出的ＰＷＭ方波的占空比，使得Ｃ18上的电压升高，从而实现保持Ｃ18上的电压恒定的目的。　 

励磁电压调整电路输出端ＰＯＵＴ的输出电压数值是由电阻Ｒ1和Ｒ4的分压比决定的。即当低通滤波器电路输出端ＦＬＴ－ＯＵＴ输出的电压信号发生变化时，Ｒ1与Ｒ4　上的电压也将随之变化，进而ＰＯＵＴ端输出的电压也将随之改变（低通滤波器电路输出的电压越高，励磁电压调整电路输出的电压越低）。　 

下面举例说明本发明励磁电压调整范围的适用性：　 

参见图8，当控制电路输出的信号为幅度为3.3Ｖ、频率为400ＫＨｚ的ＰＷＭ方波信号时，如果该ＰＷＭ方波信号的占空比在1～99％范围内变化，则低通滤波器电路的电压输出范围在0～1.32Ｖ内，相应励磁电压调整电路输出的励磁电压在可在21～5　Ｖ内变化。可见，在恒流源电路提供0.125Ａ的励磁电流条件下，可以保证励磁线圈直流电阻在22Ω到150Ω范围内的传感器正常工作，完全可以自动匹配国内电磁流量计生产厂家常见的30Ω到110Ω励磁线圈直流电阻的传感器。　 

例如，当恒流源电路提供的励磁电流为0.125Ａ、恒流源电路的压降调整范围（所述设定数值范围）的下限值为2.25Ｖ时，如果励磁线圈直流电阻的阻值为118Ω时，励磁电压可自动调整到17Ｖ左右　（即，励磁线圈上的压降为0.125Ａ×118Ω＝14.75Ｖ，恒流源电路上的压降为17Ｖ－14.75Ｖ＝2.25Ｖ左右），　恒流源电路的功耗为0.28Ｗ左右；如果励磁线圈直流电阻的阻值为30Ω时，励磁电压可自动调整到6Ｖ左右　（即，励磁线圈上的压降为0.125Ａ×30Ω＝3.75Ｖ，恒流源电路上的压降为6Ｖ－3.75Ｖ＝2.25Ｖ左右），　恒流源电路的功耗为0.28Ｗ左右。当然为了避免恒流源电路上的压降小于2.25Ｖ而不能正常工作，也可以 设定所述设定数值范围的下限值为大于2.25Ｖ，从而使得恒流源电路上的压降大于2.25Ｖ。可见，采用本发明实施例可以将恒流源电路的功耗控制在最小值，从而控制恒流源电路的温升最小。　 

ｃ、励磁线圈驱动电路　 

励磁线圈驱动电路即Ｈ桥电路，可采用2片包含有Ｐ沟道和Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ场效应管各一只的ＩＲＦ7343芯片作为驱动电流开关，该芯片工作在开关状态，在流过励磁电流为0.125Ａ时，功耗仅为1.56ｍＷ，温升可忽略不计。　 

ｄ、恒流源电路　 

参见图10所示的恒流源电路示意图，由Ｎ1、Ｎ4、Ｖ10、Ｃ1、Ｃ2、Ｃ18、Ｒ1和Ｒ13等元器件构成。其中，Ｎ4为运算放大器ＴＬＶ2252；Ｎ1为采用输出电压为1.250Ｖ的ＲＥＦ3112精密基准源；Ｖ10为ＭＯＳＦＥＴ场效应管ＩＲＬ530芯片，是恒流源电流控制器件；Ｃ1、Ｃ2、Ｃ18为滤波电容；Ｒ1为恒流源采样电阻；Ｒ13为Ｖ10的栅极限流保护电阻。　 

本发明实施例提供的控制电路及电磁流量计励磁电路，通过调整控制电路输出的ＰＷＭ方波的占空比，来改变低通滤波器电路输出的直流电平，进而可改变励磁电压调整电路输出的励磁电压，所以，对于某一特定电磁流量计，在励磁电流固定的条件下，由于其励磁线圈直流电阻上的压降保持不变，通过改变所述励磁电压便可在一个连续范围内改变恒流源电路上的压降，当恒流源电路上的压降保持在一个使所述恒流源电路能够正常工作且温升较小的设定范围内时，便可通过保持ＰＷＭ方波的占空比来保持恒流源电路上的压降恒定。可见，本发明技术方案，可控制励磁电压在一定范围内连续变化，实现了自动匹配不同规格传感器励磁线圈直流电阻、降低励磁电路中恒流源电路的温升的目的，提高了励磁电路的温度稳定性，进而保证了电磁流量计工作磁场的稳定性，解决了电磁流量计转换器常见的因励磁电路功耗过大，导致上电后温度升高过大造成的始动漂移等问题。　 

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的电路装置而言，由于其与实施例公开的方法相 对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。　 

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。　 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。　 

Claims (10)

1.一种励磁电压调整方法，其特征在于，所述方法应用于电磁流量计励磁电路，所述电磁流量计励磁电路包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括控制电路和低通滤波器电路，则所述方法包括：

所述控制电路获取所述恒流源电路上的第一压降；

如果所述第一压降不在设定数值范围内，则所述控制电路调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压，所述控制电路继续执行所述获取恒流源电路上的第一压降的步骤；

如果所述第一压降在所述设定数值范围内，则所述控制电路保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述保持的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持所述励磁电压调整电路输出的励磁电压；

其中，所述设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，所述第二压降是使所述恒流源电路能够工作的所述恒流源电路上的最小压降。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制电路获取所述恒流源电路上的第一压降之前，还包括：

所述控制电路输出具有初始占空比的ＰＷＭ方波，以便具有所述初始占空比的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下使所述励磁电压调整电路输出初始的励磁电压；其中，所述初始的励磁电压等于所述第二压降与第三压降之和，所述第三压降是电磁流量计传感器的励磁线圈直流电阻为最小设定值时所述励磁线圈上的压降；

所述调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压，具体包括：

降低自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述占空比降低后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下提高所述励磁电压调整电路输出的励磁电压。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取所述恒流源电路上的第一压降，具体包括：

判断流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值是否大于零且保持了设定时间，如果是，则检测所述恒流源电路上的第一压降。

4.一种控制电路，其特征在于，所述控制电路属于电磁流量计励磁电路，所述电磁流量计励磁电路还包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括低通滤波器电路，则所述控制电路包括：

压降获取模块，用于获取所述恒流源电路上的第一压降；

占空比调整模块，用于当所述压降获取模块获取的第一压降不在设定数值范围内时，调整自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述调整后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下改变所述励磁电压调整电路输出的励磁电压，继续利用所述压降获取模块实现获取恒流源电路上的第一压降的功能；

占空比保持模块，用于当所述压降获取模块获取的第一压降在所述设定数值范围内时，保持自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述保持的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下保持所述励磁电压调整电路输出的励磁电压；

其中，所述设定数值范围的下限值大于或等于第二压降，所述第二压降是使所述恒流源电路能够工作的所述恒流源电路上的最小压降。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：

初始占空比输出模块，用于在所述压降获取模块获取所述恒流源电路上的第一压降之前，输出具有初始占空比的ＰＷＭ方波，以便具有所述初始占空比的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下使所述励磁电压调整电路输出初始的励磁电压；其中，所述初始的励磁电压等于所述第二压降与第三压降之和，所述第三压降是电磁流量计传感器的励磁线圈直流电阻为最小设定值时所述励磁线圈上的压降；

所述占空比调整模块，具体用于降低自身输出的ＰＷＭ方波的占空比，以便所述占空比降低后的ＰＷＭ方波经所述低通滤波器电路滤波后产生直流电平并在直流电平的作用下提高所述励磁电压调整电路输出的励磁电压。

6.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述压降获取模块包括：

判断单元，用于判断流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值是否大于零且保持了设定时间；

检测单元，用于在所述判断单元判断得到的流经所述励磁线圈驱动电路或所述恒流源电路上的励磁电流的绝对值大于零且保持了设定时间时，检测所述恒流源电路上的第一压降。

7.一种电磁流量计励磁电路，其特征在于，所述电磁流量计励磁电路包括串联连接的励磁电压调整电路、励磁线圈驱动电路和恒流源电路，所述电磁流量计励磁电路还包括如权利要求4至6任一项所述的控制电路和低通滤波器电路；

所述低通滤波器电路，与所述控制电路连接，用于将所述控制电路的控制信号输出端输出的ＰＷＭ方波信号进行滤波，经滤波后输出直流电平；

励磁电压调整电路，与所述低通滤波器电路连接，用于在所述直流电平的作用下输出励磁电压。

8.根据权利要求7所述的励磁电路，其特征在于，所述控制电路为单片机。

9.根据权利要求7或8所述的励磁电路，其特征在于，所述励磁电压调整电路包括：降压稳压器、第一滤波电容，自举电容，第二滤波电容，续流二极管，蓄能电感，第一分压电阻和第二分压电阻；

所述降压稳压器的电源电压输入端与电磁流量计的供电电源连接，所述供电电源经所述第一滤波电容与第一地线连接，所述降压稳压器的地端与所述第一地线连接，所述降压稳压器的反馈输入引脚经所述第一分压电阻与所述低通滤波器电路的输出端连接，所述降压稳压器的开关引脚分别经所述自举电容与所述降压稳压器的自举输入端连接、经所述续流二极管与所述第一地线连接、经所述蓄能电感与所述励磁线圈驱动电路的输入端连接，所述励磁线圈驱动电路的输入端与所述第一地线之间跨接第二滤波电容，所述励磁线圈驱动电路的输入端与所述降压稳压器的反馈输入引脚之间跨接所述第二分压电阻。

10.根据权利要求9所述的励磁电路，其特征在于，所述低通滤波器电路包括：同相放大器、第三滤波电容、第三分压电阻和第四分压电阻；所述低通滤波器电路的输出端为所述同相放大器的输出端；

所述同相放大器的输出端与所述第一分压电阻连接，所述同相放大器的同相输入端与第二地线之间跨接并联连接的第三滤波电容和第三分压电阻，所述同相放大器的同相输入端经所述第四分压电阻与所述控制电路的控制信号输出端连接，所述同相放大器的反向输入端与所述同相放大器的输出端连接。

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