CN206258144U

CN206258144U - 一种适应不同阻抗传感器内阻的励磁电路

Info

Publication number: CN206258144U
Application number: CN201621401018.3U
Authority: CN
Inventors: 刘超越
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2026-12-20

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

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。