CN203231776U

CN203231776U - 一种电磁流量计

Info

Publication number: CN203231776U
Application number: CN 201320108008
Authority: CN
Inventors: 黄宇航
Original assignee: Changzhou College of Information Technology CCIT
Current assignee: Changzhou College of Information Technology CCIT
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2023-03-11

Abstract

本实用新型涉及一种电磁流量计，包括微处理器、激磁线圈的驱动组件、激磁线圈、探头、前置放大器、A/D转换器、数模转换器、运算放大器、模拟显示仪表和显示器；本实用新型采用了流线型探头，使插入时对流体的影响达到最小,由于探头中所产生感应电压很小，所以在接收电路中选用了高增益、低噪声，且有足够高输入阻抗的放大器，来保证探头的灵敏度及抗干扰性。

Description

一种电磁流量计

技术领域

本实用新型涉及电磁流量计检测与控制技术领域，特别涉及一种电磁流量计。

背景技术

目前流量测量方法很多。其中常用的以下几类：

1、差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件与流体相互作用产生的差压，通过已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。目前该类流量计是应用最广泛的一种。它具有应用范围广、使用寿命长，但测量精度低、压损大和可测范围窄。

2、容积式流量计是利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量的一种。它具有计量精度高、测量范围大、安装简便，但体积大，测量种类窄等。

3、涡轮流量计是属于速度式流量计中的一种，它利用多叶片的转子来反映流体的平均流速，从而推导出流量值的一种。它具有精度高，测量范围宽，但对不同流体的一致性不好。

4、涡街流量计是在流体中安放一根非流线型游涡发生体，流体在该发生体两侧交替地分离释放出两串规则地交错排列的游涡，通过测量其频率来反映其流速。它具有可测种类多，压损小，但安装条件高，仪表系数较低等。

5、超声波流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用以测量流量的一种方法。它属于电子类流量计的范畴。具有测量口径大，为无流动阻挠测量，无压损，但可测种类范围窄，精度不高。

6、电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。它是利用导体在磁场中运动产生感应电动势的原理，通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的，它具有测量范围宽，测量精度和灵敏度高，工业上多用以测量各类水流、矿浆流等介质，可测最大管径达2m，而且压损较小，节能效果好；且受流体特性影响小等明显特点。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种高增益、低噪声、传输信号较好、测试结果稳定和智能化程度高的电磁流量计。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种电磁流量计，包括微处理器、激磁线圈的驱动组件、激磁线圈、探头、前置放大器、A/D转换器、数模转换器、运算放大器、模拟显示仪表和显示器；所述激磁线圈的驱动组件的输出端接激磁线圈的输入端，激磁线圈的驱动组件的输入端接微处理器的输出端；所述探头的输出端接前置放大器的输入端；所述前置放大器的输出端接A/D转换器的输入端；所述A/D转换器的输出端接微处理器的输入端；所述数模转换器的输入端接微处理器的输出端，数模转换器的输出端接运算放大器的输入端；所述运算放大器的输出端接模拟显示仪表的输入端；所述显示器的输入端接微处理器的输出端。

上述技术方案还包括RS232接口电路；所述RS232接口电路与微处理器双向通信。

上述技术方案还包括稳压电源电路；所述稳压电源电路包括依次电性连接的电压转换器、低压线性稳压器和三端稳压器。

上述技术方案所述探头为流线型探头。

上述技术方案所述微处理器为STM32F407。

上述技术方案所述前置放大器为SL28617。

上述技术方案所述A/D转换器为ADS8320。

上述技术方案所述数模转换器为AD420。

上述技术方案所述激磁线圈的驱动组件为LMD18200T。

上述技术方案所述电压转换器为MC34063AD；所述低压线性稳压器为AS1117-5.0V；所述三端稳压器为AS1117-3.3V。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：

（1）本实用新型采用了流线型探头，使插入时对流体的影响达到最小,由于探头中所产生感应电压很小，所以在接收电路中选用了高增益、低噪声，且有足够高输入阻抗的放大器，来保证探头的灵敏度及抗干扰性。

（2）本实用新型为了防止交流50Hz的工频干扰，选用了方波电流作为激磁电流，其频率选用四分之一的工频频率12.5Hz,这样可有效地抑制工频干扰。

（3）本实用新型的核心采用了STM32F407单片机，它具有超强的浮点运算能力，极高的运行速度，增强的DSP处理指令，具有更多的存储空间和多种外设接口电路，为后续功能和性能上的扩展提供了更大的空间。

（4）本实用新型具有各类数字接口（RS232、USB等）和模拟电压与电流输出接口。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的微处理器的电路图；

图3为本实用新型的前置放大器和A/D转换器的电路图；

图4为本实用新型的数模转换器的电路图；

图5为本实用新型的激磁线圈的驱动组件的电路图；

图6为本实用新型的稳压电源电路的电路图；

图7为本实用新型的RS232接口电路的电路图；

具体实施方式

（实施例1）

见图1至图7，本实用新型包括微处理器IC1、激磁线圈的驱动组件IC5、激磁线圈、探头、前置放大器IC2、A/D转换器IC3、数模转换器IC4、运算放大器IC10、模拟显示仪表、显示器、RS232接口电路和稳压电源电路；激磁线圈的驱动组件IC5为LMD18200T，激磁线圈的驱动组件IC5的输出端接激磁线圈的输入端，激磁线圈的驱动组件IC5的输入端接微处理器IC1的输出端；探头为流线型探头，探头的输出端接前置放大器IC2的输入端；前置放大器IC2为SL28617，前置放大器IC2的输出端接A/D转换器IC3的输入端；A/D转换器IC3为ADS8320，A/D转换器IC3的输出端接微处理器IC1的输入端；数模转换器IC4为AD420，数模转换器IC4的输入端接微处理器IC1的输出端，数模转换器IC4的输出端接运算放大器IC10的输入端；运算放大器IC10的输出端接模拟显示仪表的输入端；显示器的输入端接微处理器IC1的输出端。RS232接口电路与微处理器IC1双向通信。稳压电源电路包括依次电性连接的电压转换器IC6、低压线性稳压器IC7和三端稳压器IC8。稳压电源电路中的电压转换器IC6为MC34063AD；低压线性稳压器IC7为AS1117-5.0V；三端稳压器IC8为AS1117-3.3V。

微处理器IC1选用高性能的STM32F407，微处理器IC1的13、19、32、48和64脚接电源V_CC（3.3V），该脚上的C29和C30是电源滤波电容。微处理器IC1的7脚是异步复位脚，外接上拉电阻R1和滤波电容C12，14和15脚外接发光二极管作电源指示灯，其中电阻R2和电阻R3是发光二极管的限流电阻。微处理器IC1的60和28脚外接电阻R7和R6的是复位电路。微处理器IC1的20、21、22脚分别接A/D转换器IC3的CS片选控制端，CLK为时钟输入端，DO为A/D转换的数字结果串行输出端，微处理器IC1的5和6脚上接晶体振荡器电路，它包括：OSCO晶体振、C3和C4。微处理器IC1的31、47、12、18和63脚接地；微处理器IC1的16和17脚接RS232接口电路IC9的收发数据端；微处理器IC1的23脚接激磁线圈的驱动模块电路IC5的8脚，它是激磁电流检测输出端，输出采样电流信号。微处理器IC1的24脚接IC5的9脚，它是温度报警输出端。微处理器IC1的25脚接激磁线圈的驱动模块电路IC5的4脚，它是激磁线圈的驱动模块电路IC5的刹车控制端。微处理器IC1的26脚接IC5的3脚，它是激磁电流流向的控制端，27脚接激磁线圈的驱动模块电路IC5的5脚，是脉宽调制（PWM）信号的输入端，微处理器IC1的34脚接数模转换器IC4的9脚数据输入端，36脚接数模转换器IC4的8脚时钟输入端，44和45脚接USB数据接口，41脚接USB接口信号控制端，42和43脚接IC9（RS232收发器）的10和9脚，这是收发数据端，微处理器IC1的46和49脚接串行线调试编程口，53、54、55、56、57脚外接键盘插座J1，1脚接后备电池。

前置放大器IC2，用于放大传感器送来的反映流量大小的电压信号，它具有高增益高精度和高共模抑制比，是一块集成模/数转换器（ADC）、电平转换器和驱动器的精密放大器，能提供高增益和低噪声的性能。接在前置放大器IC2的18与20脚之间的Rin和Rfb是用来改变该运算放大器的增益。前置放大器IC2的23脚和24脚分别通过电容C6和电容C7接到激磁信号源S1两端，同时通过分压偏置电阻R18和偏置电阻R17接地线，前置放大器IC2的9脚接+5V～+20V电源，16脚接-5V～-20V电源，8脚接地线，它的正向输出端12脚接A/D转换器IC3的2脚，反向输出端13脚接A/D转换器IC3的3脚，10脚接电源5V，17脚接A/D转换器IC3的1脚。A/D转换器IC3的3、5、7脚分别接到微处理器IC1的22、20、21脚，A/D转换器IC3的4脚接地。

数模转换器IC4的11脚接地线，14和15脚之间接有参考电压调节电位器Rep1，3脚外接发光二极管的正极（灯亮表示正常工作），其电阻R10是发光二极管的限流电阻，数模转换器IC4的18脚是DAC电流输出端，能输出4—20mA电流，其外接R lode和Rp是隔离电阻，它与地之间接有二极管D5，与电源之间接有二极管D4，数模转换器IC4的8和9脚是数据协会输入端，接到微处理器IC1的36和34脚，数模转换器IC4的10脚接地，5脚接电容C8作输出类型和量程选择用，2脚外接辅助逻辑电压4.5V并与5脚相连，20和21脚分别外接滤波电容C9和C10，23脚接电源5V，7脚输出数据到DAC，外接R11是偏置电阻；数模转换器IC4的19脚外接偏置电阻R5可降低数模转换器IC4的功耗。数模转换器IC417脚是DAC电压输出端，外接运算放大器IC10的3脚，16脚是偏移调整脚，外接Rep2。

运算放大器IC10的1脚是输出端，外接反馈电阻R21，2脚是反向信号输入端，接反馈电阻R21的一端，3脚是同向信号输入端，接数模转换器IC4的17脚，4脚接地，8脚接电源5V。R19和R20是偏置电阻，为2脚提供偏置电压。

激磁线圈的驱动模块电路IC5的8脚接微处理器IC1的23脚，是激磁电流检测输出端，输出采样电流信号。激磁线圈的驱动模块电路IC5的9脚是温度报警输出端接微处理器IC1的24脚，4脚是激磁线圈的驱动模块电路IC5的刹车控入端，接微处理器IC1的25脚。激磁线圈的驱动模块电路IC5的3脚是激磁电流流向的控制端，接微处理器IC1的26脚。激磁线圈的驱动模块电路IC5的5脚接微处理器IC1的27脚，是脉宽调制（PWM）信号的输入端。激磁线圈的驱动模块电路IC5的6脚接电源，其中电容C15是滤波电容，激磁线圈的驱动模块电路IC5的7脚接地，接在7脚和8脚之间的R4是偏置电阻，激磁线圈的驱动模块电路IC5的2脚和10脚接到激动磁线圈的插座的1和2脚上。接在1脚和2脚之间的是自举电容C16，接在10脚和11脚之间的是自举电容C17。

J_USB是USB接口，1端接外壳地，并通过电容C26接2端的信号地线，3端通过电阻R9接到微处理器IC1的45脚，同时还有一路通过电阻R14、电阻R15、场效应管Q1、电阻R16组成的USB信号检测网络接到微处理器IC1的41脚。USB接口的4端通过电阻R8接到微处理器IC1的44脚。USB接口的5端通过电感L3接到电源。

RS232接口电路IC9的9脚与10脚接微处理器IC1的43和42脚，这是收发数据端，11和13脚接地，16脚接电源，其中C31是滤波电容，接在1脚和3脚之间的C32是倍压电荷泵电容，接在4脚和5脚之间的C33是反向电荷泵电容，接在2脚和16脚之间的C34是电荷泵滤波电容，接在6脚和15脚之间的C35是电荷泵滤波电容。RS232接口电路IC9的7脚和8脚分别接RS232插座J_DEBUG的2端和1端，3端接地，4端接电源，其中C36是滤波电容。

电压转换模块IC6的6脚通过D1接外接电池充电插口J2的2端，其1和3端相连后接地。电压转换模块IC6的3脚和4脚之间外接定时电容C20，1、7、8脚相连后通过限流电阻R23接到电源，4脚是通过L2接电源，C23接地是滤波电容，C25和C13电源滤波电容，2脚通过电感L1与地线相连，该脚与D2的负极相连，它的正极接电感L2的一端，5脚通过电阻R25与地线相连，通过电阻R24与电感L2，6脚与8脚之间的电阻R23是内置驱动器的偏置电阻。

低压差线性稳压器IC7的3脚接IC6的2脚，输入12V，接在该脚上的CD1是滤波电容，1脚接地，2脚和4脚接三端稳压器IC8的1脚输出5V，该脚上接有C1、CD1是滤波电容，三端稳压器IC8的1脚也接地线，三端稳压器IC8的2脚和4脚输出3.3V直流电压，该脚与地之间接有滤波电容C2和CD3。 OP1和OP2是数模转换器IC4的电源供电隔离电路。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电磁流量计，其特征在于：包括微处理器（IC1）、激磁线圈的驱动组件（IC5）、激磁线圈、探头、前置放大器（IC2）、A/D转换器（IC3）、数模转换器（IC4）、运算放大器（IC10）、模拟显示仪表和显示器；所述激磁线圈的驱动组件（IC5）的输出端接激磁线圈的输入端，激磁线圈的驱动组件（IC5）的输入端接微处理器（IC1）的输出端；所述探头的输出端接前置放大器（IC2）的输入端；所述前置放大器（IC2）的输出端接A/D转换器（IC3）的输入端；所述A/D转换器（IC3）的输出端接微处理器（IC1）的输入端；所述数模转换器（IC4）的输入端接微处理器（IC1）的输出端，数模转换器（IC4）的输出端接运算放大器（IC10）的输入端；所述运算放大器（IC10）的输出端接模拟显示仪表的输入端；所述显示器的输入端接微处理器（IC1）的输出端。

2.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：还包括RS232接口电路；所述RS232接口电路与微处理器（IC1）双向通信。

3.根据权利要求2所述的电磁流量计，其特征在于：还包括稳压电源电路；所述稳压电源电路包括依次电性连接的电压转换器（IC6）、低压线性稳压器（IC7）和三端稳压器（IC8）。

4.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述探头为流线型探头。

5.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述微处理器（IC1）为STM32F407。

6.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述前置放大器（IC2）为SL28617。

7.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述A/D转换器（IC3）为ADS8320。

8.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述数模转换器（IC4）为AD420。

9.根据权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于：所述激磁线圈的驱动组件（IC5）为LMD18200T。

10.根据权利要求3所述的电磁流量计，其特征在于：所述电压转换器（IC6）为MC34063AD；所述低压线性稳压器（IC7）为AS1117-5.0V；所述三端稳压器（IC8）为AS1117-3.3V。