CN206258144U - 一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路 - Google Patents

一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路,包括可调电压源、H桥电路、运算放大器、MOS管和LPC1754微控制器,其特征在于:可调电压源的Vin输入端连接供电电源,Vout输出端接H桥电路的Vin输入端;H桥电路Iout输出端接一号MOS管的漏极,Ctrl输入端接外部Ctrl控制信号,ext+输出端和ext‑输出端连接电磁流量传感器;运算放大器的输入正端接外部Vref基准电压,输入负端接一号MOS管的源极,输出端接一号MOS管的栅极,一号MOS管的源极通过一号电阻接地;LPC1754微控制器的Ain输入端接一号MOS管的漏极,Aout输出端接可调电压源的Vctrl输入端。

Description

一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路
技术领域
本实用新型涉及一种转换器中的励磁电路的改进,属电子测量领域,具体地说是一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路。
背景技术
电磁流量计一般由电磁流量转换器和传感器构成,其中传感器的电路可以简化为金属线圈,模型上可以认为是电阻与电感的串联,转换器给线圈提供激励电流,由线圈转化为磁场,导电流体在管道中流动时就会产生与流速成正比的感应电压,通过电压的测量得到流量值。转换器中的励磁电路用于提供激励电流,在实际应用中,一般采用方波恒流激励,但不同尺寸的传感器线圈的内阻不同,同一型号的传感器也因生产工艺原因内阻也有差别,且会随温度、老化等外界因素有所变化,应设计一种励磁电路,使之能适应不同内阻的传感器。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单,在维持恒流源能够建立的条件下,使落在H桥电路中的MOS管上的电压降到最低,以避免器件过热和功耗浪费的适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路。
为了达到以上目的,本实用新型所采用的技术方案是:该一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路,包括可调电压源、H桥电路、运算放大器、MOS管和LPC1754微控制器,其特征在于:所述可调电压源的Vin输入端连接电路的供电电源,可调电压源的Vout输出端与所述H桥电路的Vin输入端相连;所述H桥电路的Iout输出端与一号MOS管的漏极相连,H桥电路的Ctrl输入端接外部Ctrl控制信号,通过外部Ctrl控制信号控制H桥电路内部电流方向,H桥电路的ext+输出端和ext-输出端连接外部的电磁流量传感器;所述运算放大器的输入正端连接外部Vref基准电压,运算放大器的输入负端连接一号MOS管的源极,运算放大器的输出端连接一号MOS管的栅极,一号MOS管的源极通过一号电阻接地;所述LPC1754微控制器的Ain输入端连接一号MOS管的漏极,LPC1754微控制器的Aout输出端连接可调电压源的Vctrl输入端。
所述H桥电路,由反相器和二号MOS管、三号MOS管、四号MOS管、五号MOS管构成,所述二号MOS管的源极与四号MOS管的源极相连,并连接到H桥电路的Vin输入端;二号MOS管的漏极与三号MOS管的漏极相连,并连接到H桥电路的ext+输出端;三号MOS管的源极和五号MOS管的源极相连,并连接到H桥电路的Iout输出端;四号MOS管的漏极与五号MOS管的漏极相连,并连接到H桥电路的ext-输出端;二号MOS管的栅极与三号MOS管的栅极相连,并连接反相器的输出端;所述反相器的输入端连接H桥电路的Ctrl输入端;四号MOS管的栅极与五号MOS管的栅极相连,并连接反相器的输入端。
所述可调电压源,由GM7109电源芯片、二极管、二号电阻、三号电阻、电容和电感构成;其中GM7109电源芯片的Vi引脚连接可调电压源的Vin输入端,GM7109电源芯片的GND引脚、SD引脚都接地,GM7109电源芯片的Vo引脚通过电感连接到可调电压源的Vout输出端;二号电阻的一端连接可调电压源的Vout输出端,二号电阻的另一端分别与三号电阻的一端、GM7109电源芯片的FB引脚连接;三号电阻的另一端连接可调电压源的Vctrl输入端;二极管的阴极连接GM7109电源芯片的Vo引脚,二极管的阳极接地;电容的正极连接可调电压源的Vout输出端,电容的负极接地。
本实用新型的有益效果在于:与现有技术相比,本实用新型能够根据不同电磁流量传感器的内阻,自动调整励磁电压的值,从而使一套励磁电路可以配合不同的传感器使用,提高了设计的灵活性。
附图说明
图1为本实用新型的结构方框图。
图2为本实用新型的H桥电路原理图。
图3为本实用新型的可调电压源原理图。
具体实施方式
参照图1、图2、图3制作本实用新型。该一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路,包括可调电压源U0、H桥电路U1、运算放大器U3、MOS管和LPC1754微控制器U2,其特征在于:所述可调电压源U0的Vin输入端连接电路的供电电源VCC,可调电压源U0的Vout输出端与所述H桥电路U1的Vin输入端相连;所述H桥电路U1的Iout输出端与一号MOS管M1的漏极相连,H桥电路U1的Ctrl输入端接外部Ctrl控制信号,通过外部Ctrl控制信号控制H桥电路U1内部电流方向,H桥电路U1的ext+输出端和ext-输出端连接外部的电磁流量传感器;所述运算放大器U3的输入正端连接外部Vref基准电压,运算放大器U3的输入负端连接一号MOS管M1的源极,运算放大器U3的输出端连接一号MOS管M1的栅极,一号MOS管M1的源极通过一号电阻R1接地;所述LPC1754微控制器U2的Ain输入端连接一号MOS管M1的漏极,LPC1754微控制器U2利用内部的ADC测量一号MOS管M1的漏极电压,LPC1754微控制器U2的Aout输出端连接可调电压源U0的Vctrl输入端,LPC1754微控制器U2利用内部DAC的Aout输出信号控制可调电压源U0的Vout输出端的输出电压值。
如图1所示,运算放大器U3、一号MOS管M1和一号电阻R1构成恒流源,其输出电流由外部Vref基准电压和一号电阻R1确定,其电流值等于Vref/R1,该恒流源正常工作的条件是一号MOS管M1的漏极电压大于一个恒定值Vmin,恒定值Vmin由具体所选一号MOS管M1的器件参数确定;整个励磁电路目标是在维持恒流源能够正常工作的条件下,使落在H桥电路U1中的MOS管上的电压降到最低,以避免器件过热和功耗浪费;所述LPC1754微控制器U2利用内部的ADC检测一号MOS管M1漏极电压,LPC1754微控制器U2利用内部的DAC去调节可调电压源U0的Vout输出端电压,使一号MOS管M1漏极的电压维持在略高于恒定值Vmin,从而在不同阻抗的传感器接入,或者传感器阻抗发生变化时,总能保证恒流源能够正常工作。
图2所示为所述H桥电路的一种具体实现方式;所述H桥电路U1,由反相器U7和二号MOS管M2、三号MOS管M3、四号MOS管M4、五号MOS管M5构成,所述二号MOS管M2的源极与四号MOS管M4的源极相连,并连接到H桥电路U1的Vin输入端;二号MOS管M2的漏极与三号MOS管M3的漏极相连,并连接到H桥电路U1的ext+输出端;三号MOS管M3的源极和五号MOS管M5的源极相连,并连接到H桥电路U1的Iout输出端;四号MOS管M4的漏极与五号MOS管M5的漏极相连,并连接到H桥电路U1的ext-输出端;二号MOS管M2的栅极与三号MOS管M3的栅极相连,并连接反相器U7的输出端;所述反相器U7的输入端连接H桥电路U1的Ctrl输入端;四号MOS管M4的栅极与五号MOS管M5的栅极相连,并连接反相器U7的输入端。外部Ctrl控制信号是频率为规定励磁频率的方波,H桥电路U1的ext+输出端和H桥电路U1的ext-输出端在应用中连接电磁流量传感器,在外部Ctrl控制信号的控制下,电流只能沿着H桥电路U1的Vin输入端→二号MOS管M2→H桥电路U1的ext+输出端→电磁流量传感器→H桥电路U1的ext-输出端→五号MOS管M5→H桥电路U1的Iout输出端的方向,或者H桥电路U1的Vin输入端→四号MOS管M4→H桥电路U1的ext-输出端→电磁流量传感器→H桥电路U1的ext+输出端→三号MOS管M3→H桥电路U1的Iout输出端的方向流动。
图3所示为所述可调电压源U0的一种具体实现方式。所述可调电压源U0,由GM7109电源芯片U8、二极管D1、二号电阻R2、三号电阻R3、电容C1和电感L1构成;其中GM7109电源芯片U8的Vi引脚连接可调电压源U0的Vin输入端,GM7109电源芯片U8的GND引脚、SD引脚都接地,GM7109电源芯片U8的Vo引脚通过电感L1连接到可调电压源U0的Vout输出端;二号电阻R2的一端连接可调电压源U0的Vout输出端,二号电阻R2的另一端分别与三号电阻R3的一端、GM7109电源芯片U8的FB引脚连接;三号电阻R3的另一端连接可调电压源U0的Vctrl输入端;二极管D1的阴极连接GM7109电源芯片U8的Vo引脚,二极管D1的阳极接地;电容C1的正极连接可调电压源U0的Vout输出端,电容C1的负极接地。根据GM7109GADJ芯片U8的计算公式,可调电压源U0的Vout输出端的输出信号与可调电压源U0的Vctrl输入端的输入信号的关系为:Vout = (1.23-Vctrl)×(1+R2/R3)。

Claims (3)

1.一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路,包括可调电压源(U0)、H桥电路(U1)、运算放大器(U3)、MOS管和LPC1754微控制器(U2),其特征在于:所述可调电压源(U0)的Vin输入端连接电路的供电电源(VCC),可调电压源(U0)的Vout输出端与所述H桥电路(U1)的Vin输入端相连;所述H桥电路(U1)的Iout输出端与一号MOS管(M1)的漏极相连,H桥电路(U1)的Ctrl输入端接外部Ctrl控制信号,通过外部Ctrl控制信号控制H桥电路(U1)内部电流方向,H桥电路(U1)的ext+输出端和ext-输出端连接外部的电磁流量传感器;所述运算放大器(U3)的输入正端连接外部Vref基准电压,运算放大器(U3)的输入负端连接一号MOS管(M1)的源极,运算放大器(U3)的输出端连接一号MOS管(M1)的栅极,一号MOS管(M1)的源极通过一号电阻(R1)接地;所述LPC1754微控制器(U2)的Ain输入端连接一号MOS管(M1)的漏极,LPC1754微控制器(U2)的Aout输出端连接可调电压源(U0)的Vctrl输入端。
2.根据权利要求1所述的一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路,其特征在于:所述H桥电路(U1),由反相器(U7)和二号MOS管(M2)、三号MOS管(M3)、四号MOS管(M4)、五号MOS管(M5)构成,所述二号MOS管(M2)的源极与四号MOS管(M4)的源极相连,并连接到H桥电路(U1)的Vin输入端;二号MOS管(M2)的漏极与三号MOS管(M3)的漏极相连,并连接到H桥电路(U1)的ext+输出端;三号MOS管(M3)的源极和五号MOS管(M5)的源极相连,并连接到H桥电路(U1)的Iout输出端;四号MOS管(M4)的漏极与五号MOS管(M5)的漏极相连,并连接到H桥电路(U1)的ext-输出端;二号MOS管(M2)的栅极与三号MOS管(M3)的栅极相连,并连接反相器(U7)的输出端;所述反相器(U7)的输入端连接H桥电路(U1)的Ctrl输入端;四号MOS管(M4)的栅极与五号MOS管(M5)的栅极相连,并连接反相器(U7)的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路,其特征在于:所述可调电压源(U0),由GM7109电源芯片(U8)、二极管(D1)、二号电阻(R2)、三号电阻(R3)、电容(C1)和电感(L1)构成;其中GM7109电源芯片(U8)的Vi引脚连接可调电压源(U0)的Vin输入端,GM7109电源芯片(U8)的GND引脚、SD引脚都接地,GM7109电源芯片(U8)的Vo引脚通过电感(L1)连接到可调电压源(U0)的Vout输出端;二号电阻(R2)的一端连接可调电压源(U0)的Vout输出端,二号电阻(R2)的另一端分别与三号电阻(R3)的一端、GM7109电源芯片(U8)的FB引脚连接;三号电阻(R3)的另一端连接可调电压源(U0)的Vctrl输入端;二极管(D1)的阴极连接GM7109电源芯片(U8)的Vo引脚,二极管(D1)的阳极接地;电容(C1)的正极连接可调电压源(U0)的Vout输出端,电容(C1)的负极接地。
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