CN104596599B - 励磁高压自动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种励磁高压自动控制装置，励磁装置包括恒流源、检测电路、励磁电路，励磁高压自动控制装置包括比较器回差电路与高压控制回路；恒流源适于为所述励磁电路提供稳定的电源，检测电路适于获取采样电流和检测电压U0，并将采样电流提供给励磁电路和将检测电压U0提供比较器回差电路的输入端；比较器回差电路的输入端还适于接收基准电压Uref，比较器回差电路的输出端连接高压控制回路的输入端，高压控制回路的输出端连接励磁电路的输入端，根据比较器输出端电压看是否能导通所述高压控制回路，实现励磁电路高压自动控制。所述结构设计实现了励磁装置所需励磁高压自动开启与关闭，提高了励磁装置灵敏度和可靠性，缩短了开启时间。

Description

励磁高压自动控制装置
技术领域
本发明涉及一种电磁流量计技术，特别是涉及一种应用于电磁流量计上的励磁高压自动控制装置。
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。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。
然而，现有的电磁流量计在高低压励磁方式中，通常采用的是软件控制高压的开启与断开，所述软件控制逻辑是通过AD(模数转换芯片)对电流环上励磁电流进行实时采样，待采样值与预先设定稳态值相等后，通过程序关闭高压；其原因在于，当程序异常时，励磁高压处于无控制状态，会导致电路可靠性降低；以及在AD采样时，因为采样速度较慢、励磁电流处于稳态后有一端延迟，不能立即断开励磁高压，存在功耗高、延迟高，导致整体电路可靠性降低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种励磁高压自动控制装置，用于解决现有技术中因为使用AD采集电流环上励磁电流，存在延迟高、可靠性降低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种励磁高压自动控制装置，用于控制励磁装置，所述励磁装置包括恒流源、检测电路、励磁电路，所述励磁高压自动控制装置包括比较器回差电路与高压控制回路；
所述恒流源适于为所述励磁电路提供稳定的电源，所述检测电路适于获取采样电流和检测电压U0，并将所述采样电流提供给所述励磁电路和将所述检测电压U0提供所述比较器回差电路的输入端，其中，所述采样电流为待测液体浆流的等效电流，所述检测电压为待测液体浆流的对地电压；
所述比较器回差电路的输入端还适于接收基准电压Uref，所述比较器回差电路的输出端连接所述高压控制回路的输入端，所述高压控制回路的输出端连接所述励磁电路的输入端，其中，当所述检测电压U0小于基准电压Uref时，所述比较器回差电路的输出值导通所述高压控制回路，使得所述励磁电路处于高压激励状态；当所述检测电压U0大于等于基准电压Uref时，所述比较器回差电路的输出值为零，所述高压控制回路断开，使得所述励磁电路处于低压励磁状态。
优选地，所述比较器回差电路包括比较器VC1、正反馈电路、直流电源VDD，电阻R4、电阻R5和电容C2，所述比较器VC1的负极输入端连接检测电路输出端，所述比较器VC1的输出端与所述比较器VC1正极输入端之间连接有正反馈电路，所述比较器VC1的正极输入端与所述比较器VC1的电源端之间串联有电阻R4，所述电阻R4与所述比较器VC1的电源端之间与所述电容C2的一端连接，所述电容C2另一端接地；所述比较器VC1的电源端与所述比较器VC1的输出端之间连接有负载电阻R5，所述直流电源VDD连接在所述比较器VC1的电源端。
优选地，所述正反馈电路包括电阻R2、电阻R3，电容C1、二极管D1，所述电阻R2和电阻R3并联，所述比较器VC1的正极输入端连接在所述电阻R2和电阻R3之间，所述二极管D1反向连接在所述比较器VC1的输出端与所述电阻R3远离所述电阻R2的一端之间，所述电阻R2远离所述电阻R3的一端接地，所述电阻R2还与所述电容C1并联。
优选地，所述高压控制回路包括第一控制回路与第二控制回路；所述第一控制回路与所述第二控制回路之间串联电阻R6。
优选地，所述第一控制回路包括电阻R7、电容C3、二极管D2，三极管T1，所述电阻R7串连在所述比较器VC1的输出端与三极管T1的基极之间，所述电阻R7两端并联电容C3，所述三极管T1的基极与发射极之间反向并联二极管D2，所述三极管T1的发射极接地，所述三极管T1的集电极连接电阻R6的一端。
优选地，所述第二控制回路包括电阻R8、电阻R9，电容C4，三极管T2，所述三极管T2的基极连接所述电阻R9，所述电阻R9还与电容C4并联；所述三极管T2的发射极与电阻R6之间串联所述电容R8，且在所述电阻R8、电阻R6之间与所述电阻R9与电容C4远离所述三极管T2的一端连接；所述三极管T2的发射极外接电压V2。
优选地，所述三极管T2的集电极与所述恒流源的输出端之间正向连接有二极管D3。
优选地，所述检测电路为采样电阻R1，所述采样电阻R1连接在励磁电路的下端与接地之间，且所述比较器VC1的负极输入端连接在采样电阻R1与励磁电路之间。
如上所述，本发明的励磁高压自动控制装置，具有以下有益效果：
根据所述比较器的负极输入端对比所述励磁装置在有励磁电流与没有励磁电流的情况下，当所述励磁装置没有励磁电流时，所述比较器基准电压大于零，所述比较器的输出端电压U1等于VDD，三极管T1与T2导通，励磁高压开启；当所述励磁装置有励磁电流却没有达到稳态时，使得所述励磁电路处于高压激励开启；当所述励磁电流到达稳态时，所述比较器负极输入端的电压U0大于所述比较器基准电压，则所述比较器输出端电压等于零，三极管T1与T2关闭，使得所述励磁电路处于低压激励关闭；所述结构设计实现了励磁装置所需励磁高压自动开启与关闭，提高了励磁装置灵敏度，缩短了开启时间。同时，所述比较器新增了正反馈电路形成了比较器回差电路，通过在励磁电流稳态前后间，所述比较器基准电压形成相应电压回差，所述回差设计使得励磁电流在受到干扰，产生波动时，只要波动在所述电压回差的范围内，所述比较器的输出状态不会发生跳变，提升了励磁高压自动控制装置的可靠性。
附图说明
图1显示为本发明实施例提供的一种励磁高压自动控制装置的电路结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明实施例提供的一种励磁高压自动控制装置的电路结构示意图，用于控制励磁装置，所述励磁装置1包括恒流源、检测电路、励磁电路，所述励磁高压自动控制装置包括比较器回差电路2与高压控制回路；
所述恒流源适于为所述励磁电路提供稳定的电源，所述检测电路适于获取采样电流和检测电压U0，并将所述采样电流提供给所述励磁电路和将所述检测电压U0提供所述比较器回差电路2的输入端，其中，所述采样电流为待测液体浆流的等效电流，所述检测电压为待测液体浆流的对地电压；
所述比较器回差电路2的输入端还适于接收基准电压Uref，所述比较器回差电路2的输出端连接所述高压控制回路的输入端，所述高压控制回路的输出端连接所述励磁电路的输入端，其中，当所述检测电压U0小于基准电压Uref时，所述比较器回差电路2的输出值导通所述高压控制回路，使得所述励磁电路处于高压激励状态；当所述检测电压U0大于等于基准电压Uref时，所述比较器回差电路2的输出值为零，所述高压控制回路断开，使得所述励磁电路处于低压励磁状态。
其中，所述检测电路为励磁电路下端接地的电阻R1，所述励磁电路为四个N沟道MOS管组成的H桥电路，在所述H桥电路中端连接有线圈L。
在本实例中，对比所述比较器VC1的负极输入端与正极输入端的压值，所述励磁装置1在有励磁电流与没有励磁电流的情况下，当所述励磁装置1没有励磁电流时，所述比较器VC1基准电压大于零，所述比较器VC1的输出端电压U1等于VDD，三极管T1与T2导通，励磁高压开启；当所述励磁装置1有励磁电流却没有达到稳态时，使得所述励磁电路处于高压激励开启；当所述励磁电流到达稳态时，所述比较器VC1负极输入端的电压U0大于所述比较器VC1基准电压，则所述比较器VC1输出端电压等于零，三极管T1与T2关闭，使得所述励磁电路处于高压激励关闭；所述结构设计实现了励磁装置所需励磁高压自动开启与关闭，提高了励磁装置灵敏度，缩短了开启时间。同时，所述比较器VC1新增了正反馈电路形成了比较器回差电路，通过在励磁电流稳态前后间，所述比较器VC1基准电压形成相应电压回差，所述回差设计使得励磁电流在受到干扰，产生波动时，只要波动在所述电压回差的范围内，所述比较器VC1的输出状态不会发生跳变，提升了励磁高压自动控制装置的可靠性。
所述比较器回差电路2包括比较器VC1、正反馈电路3、直流电源VDD，电阻R4、电阻R5和电容C2，所述比较器VC1的负极输入端连接检测电路输出端，所述比较器VC1的输出端与所述比较器VC1正极输入端之间连接有正反馈电路，所述比较器VC1的正极输入端与所述比较器VC1的电源端之间串联电阻R4，所述电阻R4与所述比较器VC1的电源端之间与所述电容C2的一端连接，所述电容C2另一端接地；所述比较器VC1的电源端与所述比较器VC1的输出端之间连接有负载电阻R5，所述直流电源VDD连接在所述比较器VC1的电源端。
在本实例中，所述比较器回差电路2通过实时采集检测电路R1上的电压值U0，根据对比所述比较器VC1负极输入端与正极输入端之间电压，在励磁电流没有时，所述负极输入端电压U0＝0，即R1励磁电流采集点；而此时，所述比较器正极输入端基准电压Uref＝VDD×R4÷(R2+R4)，且Uref大于零，所述比较器VC1的输出端电压U1＝VDD，三极管T1与T2同时导通，使得所述励磁电路处于高压激励开启；；当励磁电流没有达到稳态时，即U0<Uref时，使得所述励磁电路处于高压激励开启状态；当励磁电流达到稳态时，即U0≥Uref时，所述比较器VC1输出端电压U1为零，三极管T1、T2关闭，，使得所述励磁电路处于高压激励关闭。
所述正反馈电路3包括电阻R2、电阻R3，电容C1、二极管D1，所述电阻R2和电阻R3并联，所述比较器VC1的正极输入端连接在所述电阻R2和电阻R3之间，所述二极管D1反向连接在所述比较器VC1的输出端与所述电阻R3远离所述电阻R2的一端之间，所述电阻R2远离所述电阻R3的一端接地，所述电阻R2还与所述电容C1并联。
在本实例中，所述二极管D1的上压降为UD1，在励磁电流稳态前，所述比较器U1＝VDD，由于二极管D1存在，所述比较器VC1为单限比较器，所述比较器VC1的基准电压Uref＝VDD*R4/(R2+R4)，当励磁电流达到稳态时，所述比较器VC1输出端电压U1＝0，二极管导通构成迟滞比较器，所述比较器VC1此时的基准电压U1 ref＝(R7×R8×VDD+R6×R8×UD1)÷(R7×R6+R7×R8+R6×R8)，所述比较器VC1的回差为Uref与U1 ref之差。
所述高压控制回路包括第一控制回路4与第二控制回路5；所述第一控制回路4与所述第二控制回路5之间串联电阻R6。
在本实例中，所述高压控制回路实际是开关回路，其中，所述串联的电阻R6是限流作用，防止第二控制回路在发射极端口输入的电压V2额定值太大，反向击穿第一控制回路4的三极管T1。
所述第一控制回路4包括电阻R7、电容C3、二极管D2，三极管T1，所述电阻R7串连在所述比较器VC1的输出端与三极管T1的基极之间，所述电阻R7两端并联电容C3，所述三极管T1的基极与发射极之间反向并联二极管D2，所述三极管T1的发射极接地，所述三极管T1的集电极连接电阻R6的一端。
在本实例中，所述二极管D2是起保护作用，防止反向击穿三极管；所述三极管T1基极串联的RC电路，其作用是防止比较器VC1输出端电压过载，起保护作用。
所述第二控制回路包括电阻R8、电阻R9，电容C4，三极管T2，所述三极管T2的基极连接所述电阻R9，所述电阻R9还与电容C4并联；所述三极管T2的发射极与电阻R6之间串联所述电容R8，且在所述电阻R8、电阻R6之间与所述电阻R9与电容C4远离所述三极管T2的一端连接；所述三极管T2的发射极外接电压V2。
在本实例中，所述三极管T2基极串联的RC电路，其作用是防止比较器VC1输出端电压过载，起保护作用；所述外接电压V2是在所述比较器VC1输出端电压的经过击穿第一控制回路4的损耗后的一个补充电压，保证能够击穿三极管T2实现导通。
所述三极管T2的集电极与所述恒流源的输出端之间正向连接有二极管D3。
在本实例中，所述二极管D3起保护作用，防止恒流源输出电压击穿所述第二控制回路5中的三极管T2，保护控制回路中的电子器件。
所述检测电路为采样电阻R1，所述采样电阻R1连接在励磁电路的下端与接地之间，且所述比较器的负极输入端连接在采样电阻R1与励磁电路之间。
在本实例中，采样电阻R1采集待测液体流浆的电流，根据采样电阻R1的压降形成U0，所述比较器VC1两个输入端，正极输入端与负极输入端，所述比较器VC1负极输入端连接采样电阻R1，即所述比较器VC1负极输入端电压为U0；所述比较器根据实时比较两个电压，当无励磁或者有励磁，且励磁电流电流没有达到稳态前，所述比较器VC1的正极输入端基准电压为Uref，如果所述比较器负极输入端电压U0小于正极输入端Uref，则励磁高压自动控制装置的高压激励开启；如果所述比较器负极输入端电压U0大于等于正极输入端Uref，则励磁高压自动控制装置的高压激励关闭。当有励磁现象，且励磁电流达到稳态时，所述比较器VC1的正极输入端基准电压为U1 ref，如果所述比较器负极输入端电压U0小于正极输入端U1 ref，则励磁高压自动控制装置的高压激励开启；如果所述比较器负极输入端电压U0大于等于正极输入端U1 ref，则励磁高压自动控制装置的高压激励关闭。
综上所述，本发明实现了励磁装置所需励磁高压自动开启与关闭，提高了励磁装置灵敏度，缩短了开启时间；同时，所述回差设计使得励磁电流在受到干扰，产生波动时，只要波动在所述电压回差的范围内，所述比较器的输出状态不会发生跳变，提升了励磁高压自动控制装置的可靠性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种励磁高压自动控制装置，用于控制励磁装置，其特征在于：
所述励磁装置包括恒流源、检测电路、励磁电路，所述励磁高压自动控制装置包括比较器回差电路与高压控制回路；
所述恒流源适于为所述励磁电路提供稳定的电源，所述检测电路适于获取采样电流和检测电压U0，并将所述采样电流提供给所述励磁电路和将所述检测电压U0提供所述比较器回差电路的输入端，其中，所述采样电流为待测液体浆流的等效电流，所述检测电压为待测液体浆流的对地电压；
所述比较器回差电路的输入端还适于接收基准电压Uref，所述比较器回差电路的输出端连接所述高压控制回路的输入端，所述高压控制回路的输出端连接所述励磁电路的输入端，其中，当所述检测电压U0小于基准电压Uref时，所述比较器回差电路的输出值导通所述高压控制回路，使得所述励磁电路处于高压激励状态；当所述检测电压U0大于等于基准电压Uref时，所述比较器回差电路的输出值为零，所述高压控制回路断开，使得所述励磁电路处于低压励磁状态。
2.根据权利要求1所述的励磁高压自动控制装置，其特征在于：所述比较器回差电路包括比较器VC1、正反馈电路、直流电源VDD，电阻R4、电阻R5和电容C2，所述比较器VC1的负极输入端连接检测电路输出端，所述比较器VC1的输出端与所述比较器VC1正极输入端之间连接有正反馈电路，所述比较器VC1的正极输入端与所述比较器VC1的电源端之间串联有电阻R4，所述电阻R4与所述比较器VC1的电源端之间与所述电容C2的一端连接，所述电容C2另一端接地；所述比较器VC1的电源端与所述比较器VC1的输出端之间连接有负载电阻R5，所述直流电源VDD连接在所述比较器VC1的电源端。
3.根据权利要求2所述的励磁高压自动控制装置，其特征在于，所述正反馈电路包括电阻R2、电阻R3，电容C1、二极管D1，所述电阻R2和电阻R3并联，所述比较器VC1的正极输入端连接在所述电阻R2和电阻R3之间，所述二极管D1反向连接在所述比较器VC1的输出端与所述电阻R3远离所述电阻R2的一端之间，所述电阻R2远离所述电阻R3的一端接地，所述电阻R2还与所述电容C1并联。
4.根据权利要求1所述的励磁高压自动控制装置，其特征在于，所述高压控制回路包括第一控制回路与第二控制回路；所述第一控制回路与所述第二控制回路之间串联电阻R6。
5.根据权利要求4所述的励磁高压自动控制装置，其特征在于，所述第一控制回路包括电阻R7、电容C3、二极管D2，三极管T1，所述电阻R7串连在所述比较器VC1的输出端与三极管T1的基极之间，所述电阻R7两端并联电容C3，所述三极管T1的基极与发射极之间反向并联二极管D2，所述三极管T1的发射极接地，所述三极管T1的集电极连接电阻R6的一端。
6.根据权利要求4所述的励磁高压自动控制装置，其特征在于，所述第二控制回路包括电阻R8、电阻R9，电容C4，三极管T2，所述三极管T2的基极连接所述电阻R9，所述电阻R9还与电容C4并联；所述三极管T2的发射极与电阻R6之间串联所述电容R8，且在所述电阻R8、电阻R6之间与所述电阻R9与电容C4远离所述三极管T2的一端连接；所述三极管T2的发射极外接电压V2。
7.根据权利要求6所述的励磁高压自动控制装置，其特征在于，所述三极管T2的集电极与所述励磁电路的输入端之间正向连接有二极管D3。
8.根据权利要求1所述的励磁高压自动控制装置，其特征在于，所述检测电路为采样电阻R1，所述采样电阻R1连接在励磁电路的下端与接地之间，且所述比较器VC1的负极输入端连接在采样电阻R1与所述励磁电路之间。
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