CN204963919U - 一种电磁流量计量仪表励磁电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电磁流量计量仪表励磁电路，包括电磁流量计量仪表中流量传感器的励磁线圈(L)，第一场效应管(UMP1)、第二场效应管(UMP2)、第三场效应管(UMN1)和第四场效应管(UMN2)，第三保护电阻(R3)、保护电容(C1)、静电保护管(RV)，其特征在于：还包括第一保护三极管(BG1)、第二保护三极管(BG2)、第五场效应管(UMN3)、运算放大器(U1)、第一保护电阻(R1)、第二保护电阻(R2)、第四精密电阻(R4)、第五保护电阻(R5)、第六精密电阻(R6)、第七精密电阻(R7)、第八保护电阻(R8)。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1、电路实现简单，成本低；2、精度高；3、开关元器件由于采用场效应管，一致性好，压降低；4、电路内置保护电阻和过流保护，防止短路电流过大损坏元器件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电磁流量计量仪表励磁电路。
背景技术
现有的电磁流量计量仪表励磁电路通常如附图1所示，其包括四个连接在电磁流量计量仪表流量传感器的励磁线圈L四周的开关元件——第一三极管BGN1、第二三极管BGN2、第三三极管BGN3和第四三极管BGN4。其工作原理如下：当第一三极管BGN1、第四三极管BGN4导通，励磁电流从K1流向K2；当第二三极管BGN2、第三三极管BGN3导通，励磁电流从K2流向K1，因此产生恒流矩形波，波形参见附图2所示；当第一三极管BGN1、第四三极管BGN4导通，励磁电流从K1流向K2；当第一三极管BGN1、第二三极管BGN2、第三三极管BGN3和第四三极管BGN4均不导通，无励磁电流，当第二三极管BGN2、第三三极管BGN3导通，励磁电流从K2流向K1，因此产生恒流三值波，波形参见附图3所示，第一、二、三、四三极管也可以是达林顿管。
上述电路的缺点有：1、对励磁恒流源要求较高，成本较高，实现困难；2、开关元器件采用三极管，压降大，恒流精度差，三极管Ibe电流的非线性使恒流一致性变差，三极管Ibe电流容易受温度影响。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种成本低、精度高、具有过流保护功能、能有效防止电流过大损坏元器件的电磁流量计量仪表励磁电路。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电磁流量计量仪表励磁电路，包括电磁流量计量仪表中流量传感器的励磁线圈，四个开关元件——第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管，第三保护电阻、保护电容、静电保护管，其中静电保护管连接在励磁线圈的两端，第三保护电阻的第一端与励磁线圈的第一端连接，第三保护电阻的第二端与保护电容的第一端连接，保护电容的第二端与励磁线圈的第二端连接，其特征在于：还包括第一保护三极管、第二保护三极管、第五场效应管、运算放大器、第一保护电阻、第二保护电阻、第四精密电阻、第五保护电阻、第六精密电阻、第七精密电阻、第八保护电阻，其中，第一保护电阻的第一端、第二保护电阻的第一端、第一保护三极管的发射极、第二保护三极管的发射极均与直流供电电源的正极相连，第一保护电阻的第二端与第一保护三极管的基极相连，第二保护电阻的第二端与第二保护三极管的基极相连，第一保护三极管的集电极与第一场效应管的栅极相连，第一场效应管的源极与第一保护三极管的基极相连，第一场效应管的漏极与励磁线圈的第一端相连；第二保护三极管的集电极与第二场效应管的栅极相连，第二场效应管的源极与第二保护三极管的基极相连，第二场效应管的漏极与励磁线圈的第二端相连；第三场效应管的漏极与励磁线圈的第一端相连，第三场效应管的源极与第五场效应管的漏极相连，第四场效应管的漏极与励磁线圈的第二端相连，第四场效应管的源极与第五场效应管的漏极相连，第五场效应管的栅极与第五保护电阻的第一端相连，第五场效应管的源极与第四精密电阻的第一端相连，第四精密电阻的第二端接地；第五保护电阻的第二端与运算放大器的输出端连接，第八保护电阻的第一端与第五场效应管的源极相连，第八保护电阻的第二端与运算放大器的反相输入端相连，第六精密电阻的第一端、第七精密电阻的第一端均与运算放大器的同相输入端相连，第六精密电阻的第二端接地，第七精密电阻的第二端与基准电压连接。
作为改进，所述第一场效应管的栅极连接第一限流电阻后与第一开关电压连接，所述第二场效应管的栅极连接第二限流电阻后与第二开关电压连接，所述第三场效应管的栅极连接第一下拉电阻后与地连接，所述第三场效应管的栅极连接第三限流电阻后与第三开关电压连接，所述第四场效应管的栅极连接第二下拉电阻后与地连接，所述第四场效应管的栅极连接第四限流电阻后与第四开关电压连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1、电路实现简单，成本低；2、精度高；3、开关元器件由于采用场效应管，一致性好，压降低；4、电路内置保护电阻和过流保护，防止短路电流过大损坏元器件；5、通过测量第四精密电阻两侧的电压值，可以监测电磁流量计量仪表励磁电路的变化和故障。
附图说明
图1为现有技术中电磁流量计量仪表励磁电路的电路原理图；
图2为现有技术中电磁流量计量仪表励磁电路产生的恒流矩形波波形图；
图3为现有技术中电磁流量计量仪表励磁电路产生的恒流三值波波形图；
图4为本实用新型实施例中电磁流量计量仪表励磁电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图4所示的电磁流量计量仪表励磁电路，包括电磁流量计量仪表中流量传感器的励磁线圈L，四个开关元件——第一场效应管UMP1、第二场效应管UMP2、第三场效应管UMN1、第四场效应管UMN2，第三保护电阻R3、保护电容C1、静电保护管RV，其中静电保护管RV连接在励磁线圈L的两端，第三保护电阻R3的第一端与励磁线圈L的第一端K1连接，第三保护电阻R3的第二端与保护电容C1的第一端连接，保护电容C1的第二端与励磁线圈L的第二端K2连接，另外，还包括第一保护三极管BG1、第二保护三极管BG2、第五场效应管UMN3、运算放大器U1、第一保护电阻R1、第二保护电阻R2、第四精密电阻R4、第五保护电阻R5、第六精密电阻R6、第七精密电阻R7、第八保护电阻R8，其中，第一保护电阻R1的第一端、第二保护电阻R2的第一端、第一保护三极管BG1的发射极、第二保护三极管BG2的发射极均与直流供电电源的正极V+相连，第一保护电阻R1的第二端与第一保护三极管BG1的基极相连，第二保护电阻R2的第二端与第二保护三极管BG2的基极相连，第一保护三极管BG1的集电极与第一场效应管UMP1的栅极相连，第一场效应管UMP1的源极与第一保护三极管BG1的基极相连，第一场效应管UMP1的漏极与励磁线圈L的第一端相连，所述第一场效应管UMP1的栅极连接第一限流电阻R9后与第一开关电压VGP1连接；第二保护三极管BG2的集电极与第二场效应管UMP2的栅极相连，第二场效应管UMP2的源极与第二保护三极管BG2的基极相连，第二场效应管UMP2的漏极与励磁线圈L的第二端相连，所述第二场效应管UMP2的栅极连接第二限流电阻R10后与第二开关电压VGP2连接；第三场效应管UMN1的漏极与励磁线圈L的第一端相连，第三场效应管UMN1的源极与第五场效应管UMN3的漏极相连，所述第三场效应管UMN1的栅极与第一下拉电阻R12的第一端相连，第一下拉电阻R12的第二端接地，所述第三场效应管UMN1的栅极连接第三限流电阻R11后与第三开关电压VGN1连接；第四场效应管UMN2的漏极与励磁线圈L的第二端相连，第四场效应管UMN2的源极与第五场效应管UMN3的漏极相连，所述第四场效应管UMN2的栅极与第二下拉电阻R14的第一端相连，第二下拉电阻R14的第二端接地，所述第四场效应管UMN2的栅极连接第四限流电阻R13后与第四开关电压VGN2连接；第五场效应管UMN3的栅极与第五保护电阻R5的第一端相连，第五场效应管UMN3的源极与第四精密电阻R4的第一端相连，第四精密电阻R4的第二端接地；第五保护电阻R5的第二端与运算放大器U1的输出端连接，第八保护电阻R8的第一端与第五场效应管UMN3的源极相连，第八保护电阻R8的第二端与运算放大器U1的反相输入端相连，第六精密电阻R6的第一端、第七精密电阻R7的第一端均与运算放大器U1的同相输入端相连，第六精密电阻R6的第二端接地，第七精密电阻R7的第二端与基准电压Vref连接。
第六精密电阻R6、第七精密电阻R7的作用是用来控制运算放大器U1的分压比例，第四精密电阻R4用来控制励磁电流大小，第五场效应管UMN3使第四精密电阻R4两端的电压达到设定值。
上述电路原理如下：
当第一场效应管UMP1、第四场效应管UMN2导通，励磁电流从K1流向K2，当第一场效应管UMP1、第二场效应管UMP2、第三场效应管UMN1、第四场效应管UMN2均不导通，无励磁电流，当第二场效应管UMP2、第三场效应管UMN1导通，励磁电流从K2流向K1，因此产生恒流三值波。测量第四精密电阻R4两端的电压值VR4，励磁电流为VR4/R4，VR4电压与基准电压Vref成正比，基准电压Vref的值恒定，VR4＝Vref*R6/(R6+R7)。本实施例中，第四精密电阻R4、第六精密电阻R6、第七精密电阻R7采用0.01％的精密电阻。流经励磁线圈L的励磁电流即为流经精密电阻R4的励磁电流IH，在五个场效应管和二个三极管漏电流及运算放大器U1的偏置电压忽略不计的前提下，励磁电流IH的精度仅由基准电压Vref，第六精密电阻R6和第七精密电阻R7决定。如果选取合适的基准电压Vref和第四精密电阻R4，还可省略第六精密电阻R6和第七精密电阻R7；例如：Vref＝2.5V，R3＝50.00Ω，IH需50.0mA时，可省略R6，R7则为1只1K左右的普通保护电阻。
第一保护电阻R1、第一保护三极管BG1和第二保护电阻R2、第二保护三极管BG2分别构成保护电路，两者原理一致；第一开关电压VGP1控制恒流电流IH的导通和关断，当VGP1＝V+时，第一场效应管UMP1截止，励磁电流IH＝0，若VGP1＝0时，第一场效应管UMP1导通，励磁电流流经第一保护电阻R1，第一保护三极管BG1的导通受Vbe的影响，常温下三极管的Vbe＝0.7V，则IH最大为0.7/R1,起到保护电路的作用。
通过测量VR4的值，可以监测电磁流量计量仪表励磁电路的变化和故障，例如：VR4＝0，说明励磁线圈L断开或第五场效应管UMN3故障；VR4变小，说明励磁线圈L电阻变大。
Claims (2)
1.一种电磁流量计量仪表励磁电路，包括电磁流量计量仪表中流量传感器的励磁线圈(L)，第一场效应管(UMP1)、第二场效应管(UMP2)、第三场效应管(UMN1)和第四场效应管(UMN2)，第三保护电阻(R3)、保护电容(C1)、静电保护管(RV)，其中静电保护管(RV)连接在励磁线圈(L)的两端，第三保护电阻(R3)的第一端与励磁线圈(L)的第一端(K1)连接，第三保护电阻(R3)的第二端与保护电容(C1)的第一端连接，保护电容(C1)的第二端与励磁线圈(L)的第二端(K2)连接，其特征在于：还包括第一保护三极管(BG1)、第二保护三极管(BG2)、第五场效应管(UMN3)、运算放大器(U1)、第一保护电阻(R1)、第二保护电阻(R2)、第四精密电阻(R4)、第五保护电阻(R5)、第六精密电阻(R6)、第七精密电阻(R7)、第八保护电阻(R8)，其中，第一保护电阻(R1)的第一端、第二保护电阻(R2)的第一端、第一保护三极管(BG1)的发射极、第二保护三极管(BG2)的发射极均与直流供电电源的正极(V+)相连，第一保护电阻(R1)的第二端与第一保护三极管(BG1)的基极相连，第二保护电阻(R2)的第二端与第二保护三极管(BG2)的基极相连，第一保护三极管(BG1)的集电极与第一场效应管(UMP1)的栅极相连，第一场效应管(UMP1)的源极与第一保护三极管(BG1)的基极相连，第一场效应管(UMP1)的漏极与励磁线圈(L)的第一端相连；第二保护三极管(BG2)的集电极与第二场效应管(UMP2)的栅极相连，第二场效应管(UMP2)的源极与第二保护三极管(BG2)的基极相连，第二场效应管(UMP2)的漏极与励磁线圈(L)的第二端相连；第三场效应管(UMN1)的漏极与励磁线圈(L)的第一端相连，第三场效应管(UMN1)的源极与第五场效应管(UMN3)的漏极相连，第四场效应管(UMN2)的漏极与励磁线圈(L)的第二端相连，第四场效应管(UMN2)的源极与第五场效应管(UMN3)的漏极相连，第五场效应管(UMN3)的栅极与第五保护电阻(R5)的第一端相连，第五场效应管(UMN3)的源极与第四精密电阻(R4)的第一端相连，第四精密电阻(R4)的第二端接地；第五保护电阻(R5)的第二端与运算放大器(U1)的输出端连接，第八保护电阻(R8)的第一端与第五场效应管(UMN3)的源极相连，第八保护电阻(R8)的第二端与运算放大器(U1)的反相输入端相连，第六精密电阻(R6)的第一端、第七精密电阻(R7)的第一端均与运算放大器(U1)的同相输入端相连，第六精密电阻(R6)的第二端接地，第七精密电阻(R7)的第二端与基准电压(Vref)连接。
2.根据权利要求1所述的电磁流量计量仪表励磁电路，其特征在于：所述第一场效应管(UMP1)的栅极连接第一限流电阻(R9)后与第一开关电压(VGP1)连接；所述第二场效应管(UMP2)的栅极连接第二限流电阻(R10)后与第二开关电压(VGP2)连接；所述第三场效应管(UMN1)的栅极与第一下拉电阻(R12)的第一端相连，第一下拉电阻(R12)的第二端接地，所述第三场效应管(UMN1)的栅极连接第三限流电阻(R11)后与第三开关电压(VGN1)连接；所述第四场效应管(UMN2)的栅极与第二下拉电阻(R14)的第一端相连，第二下拉电阻(R14)的第二端接地，所述第四场效应管(UMN2)的栅极连接第四限流电阻(R13)后与第四开关电压(VGN2)连接。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN110274643A (zh) * | 2018-03-13 | 2019-09-24 | 阿自倍尔株式会社 | 电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计 |
| US10712184B1 (en) | 2019-01-09 | 2020-07-14 | Georg Fischer Signet Llc | Magnetic flowmeter assembly having independent coil drive and control system |
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