CN103791955A - 基于磁场测量的电磁流量计励磁电路 - Google Patents

基于磁场测量的电磁流量计励磁电路 Download PDF

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Abstract

一种基于磁场测量的电磁流量计励磁电路，涉及电磁流量计技术领域，所解决的是提高测量精度的技术问题。该电路包括传感线圈、恒流源产生回路、H桥、H桥控制回路；所述传感线圈的两端分别接到H桥的两个输出端；所述恒流源产生回路包括功率管、放大器、比较器、霍尔元件；所述放大器的同相输入端接霍尔元件的输出端，放大器的反相输入端经一输入电阻接到地，放大器的输出端经一反馈电阻接到放大器的反相输入端；所述比较器的同相输入端接到基准电压，比较器的反相输入端接放大器的输出端，比较器的输出端接到功率管的栅极，所述功率管的输出极接到H桥。本发明提供的电路，能根据磁场变化调整励磁电流。

Description

基于磁场测量的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，特别是涉及一种基于磁场测量的电磁流量计励磁电路的技术。
背景技术
电磁流量计是一种用于测量流体流量的仪表。励磁电路是电磁流量计不可或缺的重要组成部分，其作用是产生大小和时序受控的励磁电流，来激励传感器，从而产生磁场。流体在管道中做切割磁力线，在信号电极两端产生感应电压，感应电压的大小，与磁感应强度、流速均成正比。
现有的电磁流量计都是通过控制励磁电流来实现保持磁场强度恒定的，电磁流量计所采用的现有典型励磁电路都包括电源、恒流源产生回路，及用于控制电流方向的H桥及其相关配套回路。
图3为电磁流量计所采用的一种现有典型励磁电路，该电路中S31为电源，B31为H桥，U31为H桥控制回路，L31为传感线圈，放大器A31、比较器A32、功率管Q31及采样电阻R31构成恒流源产生回路，该励磁电路中的恒流源产生回路设置在低边。
图4为电磁流量计所采用的另一种现有典型励磁电路，该电路中S41为电源，B41为H桥，U41为H桥控制回路，L41为传感线圈，放大器A41、比较器A42、功率管Q41及采样电阻R41构成恒流源产生回路，该励磁电路中的恒流源产生回路设置在高边。
现有电磁流量计所采用的励磁电路（比如上述两种电路）存在不能监测磁场大小的缺点，当传感线圈产生匝间短路等故障时，会造成励磁电流恒定而磁场变小的问题，从而影响到电磁流量计的测量精度。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能根据磁场变化调整励磁电流，从而确保电磁流量计测量精度的基于磁场测量的电磁流量计励磁电路。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种基于磁场测量的电磁流量计励磁电路，包括传感线圈、恒流源产生回路，及用于控制传感线圈中电流方向的H桥，用于控制H桥工作的H桥控制回路；
所述H桥控制回路的各个控制信号输出端分别接到H桥的各个控制端，所述传感线圈的两端分别接到H桥的两个输出端；
其特征在于：所述恒流源产生回路包括功率管、放大器、比较器、霍尔元件；
所述功率管或漏极接到H桥的低边输入端，源极接到地，或漏极接到正电源，源极接到H桥的高边输入端；
所述放大器的同相输入端接霍尔元件的输出端，放大器的反相输入端经一输入电阻接到地，放大器的输出端经一反馈电阻接到放大器的反相输入端；
所述比较器的同相输入端接到基准电压，比较器的反相输入端接放大器的输出端，比较器的输出端接到功率管的栅极。
本发明提供的基于磁场测量的电磁流量计励磁电路，利用霍尔元件的输出会根据磁场变化而变化的特性，来监测传感线圈产生的磁场，能根据磁场变化调整励磁电流，从而确保电磁流量计测量精度。
附图说明
图1是本发明第一实施例的基于磁场测量的电磁流量计励磁电路的电路结构示意图；
图2是本发明第二实施例的基于磁场测量的电磁流量计励磁电路的电路结构示意图；
图3是电磁流量计所采用的一种现有典型励磁电路的电路结构示意图；
图4是电磁流量计所采用的另一种现有典型励磁电路的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明第一实施例所提供的一种基于磁场测量的电磁流量计励磁电路，包括传感线圈L11、恒流源产生回路，及用于控制传感线圈中电流方向的H桥B11，用于控制H桥工作的H桥控制回路U11，用于向H桥供电的电源S11；
所述H桥控制回路U11的各个控制信号输出端分别接到H桥B11的各个控制端，所述传感线圈L11的两端分别接到H桥B11的两个输出端；
其特征在于：所述恒流源产生回路包括功率管Q11、放大器A11、比较器A12、霍尔元件H11；
所述功率管Q11的漏极接到H桥B11的低边输入端，功率管Q11的源极接到地；
所述放大器A11的同相输入端接霍尔元件H11的输出端，放大器A11的反相输入端经一输入电阻R11接到地，放大器A11的输出端经一反馈电阻R12接到放大器A11的反相输入端；
所述比较器A12的同相输入端接到基准电压Vref11，比较器A12的反相输入端接放大器A11的输出端，比较器A12的输出端接到功率管Q11的栅极。
本发明第一实施例中，所述H桥及H桥控制回路均为现有技术。
本发明第一实施例中，所述放大器A11的输出信号增益为1倍，基准电压Vref11的取值为3V，放大器A11及比较器A12采用的是型号为OPA2209的运放芯片，功率管Q11采用的是型号为IRF3607PBF的MOS管。
本发明第一实施例中，所述霍尔元件采用的是型号为SS496A1的霍尔传感器，该传感器的供电范围为4.5V～10.5V，典型的工作电压为5.0V，在5V供电电压下，能测量的磁场强度范围为-0.8mT～0.8mT，对应的输出电压为0.5V～4.5V。
本发明第一实施例的工作原理如下：
将霍尔元件H11置于电磁流量计的导流管内表面某个特定位置上，利用霍尔元件H11测量导流管内特定点的磁场强度，当特定点的磁场强度变小时，霍尔元件H11的输出电压也会变小，功率管Q11的栅极电压会增大，使得传感线圈L11中的励磁电流增大，特定点的磁场强度也随之变大，当特定点的磁场强度变大时，霍尔元件H11的输出电压也会变大，功率管Q11的栅极电压会减小，使得传感线圈L11中的励磁电流减小，特定点的磁场强度也随之变小，这种负反馈调节方式使得传感线圈的磁场能保持恒定。
如图2所示，本发明第二实施例所提供的一种基于磁场测量的电磁流量计励磁电路，包括传感线圈L21、恒流源产生回路，及用于控制传感线圈中电流方向的H桥B21，用于控制H桥工作的H桥控制回路U21，用于向H桥供电的电源S21；
所述H桥控制回路U21的各个控制信号输出端分别接到H桥B21的各个控制端，所述传感线圈L21的两端分别接到H桥B21的两个输出端；
其特征在于：所述恒流源产生回路包括功率管Q21、放大器A21、比较器A22、霍尔元件H21；
所述功率管Q21的漏极接到H桥B21的低边输入端，功率管Q21的源极接到地；
所述放大器A21的同相输入端接霍尔元件H21的输出端，放大器A21的反相输入端经一输入电阻R21接到地，放大器A21的输出端经一反馈电阻R22接到放大器A21的反相输入端；
所述比较器A22的同相输入端接到基准电压Vref21，比较器A22的反相输入端接放大器A21的输出端，比较器A22的输出端接到功率管Q21的栅极。
本发明第二实施例与本发明第一实施例区别在于：本发明第一实施例的恒流源产生回路设置在H桥的低边，而本发明第二实施例的恒流源产生回路设置在H桥的高边，其它结构基本相同，工作原理也类似。

Claims (1)

1.一种基于磁场测量的电磁流量计励磁电路，包括传感线圈、恒流源产生回路，及用于控制传感线圈中电流方向的H桥，用于控制H桥工作的H桥控制回路；
所述H桥控制回路的各个控制信号输出端分别接到H桥的各个控制端，所述传感线圈的两端分别接到H桥的两个输出端；
其特征在于：所述恒流源产生回路包括功率管、放大器、比较器、霍尔元件；
所述功率管或漏极接到H桥的低边输入端，源极接到地，或漏极接到正电源，源极接到H桥的高边输入端；
所述放大器的同相输入端接霍尔元件的输出端，放大器的反相输入端经一输入电阻接到地，放大器的输出端经一反馈电阻接到放大器的反相输入端；
所述比较器的同相输入端接到基准电压，比较器的反相输入端接放大器的输出端，比较器的输出端接到功率管的栅极。
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