CN210426651U - 一种恒流控制电路及质量流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种恒流控制电路及质量流量计，桥式控制单元与质量流量计的驱动线圈并联，以控制质量流量计的驱动线圈的驱动方向，检测线圈采样单元与桥式控制单元连接，以采集质量流量计的检测线圈的幅值和相位，开关管的输入端接地，开关管的输出端与质量流量计的驱动线圈连接，主控单元根据接收到的幅值和相位输出控制信号，控制信号经数模转换及运算放大后输入所述开关管中，开关管输出驱动所述质量流量计的驱动线圈的驱动电流，可以达到快速跟踪驱动线圈相位和幅值，可达到输出电流稳定、快速；让质量流量计快速稳定的到达谐振状态，准确度、重复性更高，性能更稳定。

Description

一种恒流控制电路及质量流量计

技术领域

本实用新型涉及质量流量测量技术领域，尤其涉及一种恒流控制电路及质量流量计。

背景技术

质量流量测量技术是当今国家科技在过程控制领域中发展的重点，为实现对各种介质在复杂环境条件下的高准确度、高可靠性的测量，科里奥利质量流量计以其优越的性能成为该领域重点发展的新型测量仪表，且满足国家重大仪器仪表的支持需求；科里奥利质量流量计（以下简称科式流量计）是基于科里奥利原理测量流经管路中的介质（气体或液体）的质量、密度、温度等参数的新型智能仪表。具体地说，科式流量计直管型测量管做简谐振动（或圆周运动），当流体介质以某一速度流经直管型测量管时，介质一方面与直管型测量管作同步振动（简谐振动或圆周运动），另一方面继续以该速度通过管道，此时介质对管道产生与介质流动方向垂直的反作用力，即“科里奥利力”；在该力的作用下，直管型测量管对称位置处的同步振动转变为非同步振动，而这种非同步性体现在振动信号波形上即为相位差，相位差的数值与介质的质量流量成正比，通过检测电路计算信号的相位差，即可得到介质的质量流量；科式流量计利用上述原理可以实现对介质质量流量的精准测量，其中最常用的脉冲频率输出来表征不同的输出量，比如可以通过频率输出表征质量流量，质量累计、体积累计、温度等，因此稳定可靠、运用简单方便的恒流控制电路是非常重要的。

目前现有技术中，多采用软件采样检测驱动线圈的幅值和相位，采样驱动线圈的幅值和设定幅值做比较后调整驱动线圈电流。目前现有技术存在以下缺陷：

1、AD采样检测驱动线圈一般使用低速ADC芯片，采样速度慢。

2、主控芯片依据AD采样数据后计算传感器振动幅值和相位占用CPU资源和运行时间。

3、中控占用的计算时间可能造成驱动力不能及时响应检测驱动线圈的正确位置。

4、相位跟踪不及时，驱动线圈驱动电流不能在振荡中心点输出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种恒流控制电路及质量流量计，用于让质量流量计准确度、重复性更高，性能更稳定。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种恒流控制电路，用于向一质量流量计的驱动线圈输出驱动电流，包括主控单元、数模转换器、运算放大器、开关管、检测线圈采样单元及桥式控制单元，所述桥式控制单元与所述质量流量计的驱动线圈并联，以控制所述质量流量计的驱动线圈的驱动方向，所述检测线圈采样单元与所述桥式控制单元连接，以采集所述质量流量计的检测线圈的幅值和相位，所述检测线圈采样单元的输出端与所述主控单元的输入端连接，以将采集到的幅值和相位输入所述主控单元，所述主控单元的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的输出端与所述开关管的控制端相连，所述开关管的输入端接地，所述开关管的输出端与所述质量流量计的驱动线圈连接，所述主控单元根据接收到的幅值和相位输出控制信号，所述控制信号经数模转换及运算放大后输入所述开关管中，所述开关管输出驱动所述质量流量计的驱动线圈的驱动电流。

可选的，所述数模转换器和所述运算放大器之间具有第一低通滤波单元和第一电压保护单元，所述低通滤波单元包括第一电阻和第一电容，所述第一电压保护单元包括第二电阻，所述数模转换器的输出端与所述第一电容的一端及所述第一电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端及所述运算放大器的输出端连接，所述第二电阻的另一端接地。

可选的，所述运算放大器和所述开关管之间具有第二低通滤波单元和第二电压保护单元，所述低通滤波单元包括第三电阻和第二电容，所述第二电压保护单元包括第四电阻，所述运算放大器的输出端与所述第二电容的一端及所述第三电阻的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端及所述开关管的控制端连接，所述第四电阻的另一端接地。

可选的，所述开关管的控制端与输入端之间串联一第三电容。

可选的，所述开关管的输入端串联一第五电阻后接地。

一种质量流量计，包括驱动线圈及所述恒流控制电路。

在本实用新型提供的恒流控制电路及质量流量计中，包括主控单元、数模转换器、运算放大器、开关管、检测线圈采样单元及桥式控制单元，所述桥式控制单元与所述质量流量计的驱动线圈并联，以控制所述质量流量计的驱动线圈的驱动方向，所述检测线圈采样单元与所述桥式控制单元连接，以采集所述质量流量计的检测线圈的幅值和相位，所述开关管的输入端接地，所述开关管的输出端与所述质量流量计的驱动线圈连接，所述主控单元根据接收到的幅值和相位输出控制信号，所述控制信号经数模转换及运算放大后输入所述开关管中，所述开关管输出驱动所述质量流量计的驱动线圈的驱动电流，可以达到快速跟踪驱动线圈相位和幅值，可达到输出电流稳定、快速；让质量流量计快速稳定的到达谐振状态，准确度、重复性更高，性能更稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的恒流控制电路的电路图；

其中，附图标记为：

1-主控单元；2-数模转换器；3-运算放大器；4-检测线圈采样单元；5-桥式控制单元；6-驱动线圈。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

质量流量计内通常设置有两根平行的流量管，中部装有驱动线圈，两端装有检测线圈。

本实用新型实施例提供了一种恒流控制电路，用于向一质量流量计的驱动线圈6输出驱动电流，包括主控单元1、数模转换器2、运算放大器3、开关管Q、检测线圈采样单元4及桥式控制单元5，所述桥式控制单元与所述质量流量计的驱动线圈6并联，以控制所述质量流量计的驱动线圈6的驱动方向，所述检测线圈采样单元4与所述桥式控制单元5连接，以采集所述质量流量计的检测线圈的幅值和相位，所述检测线圈采样单元4的输出端与所述主控单元1的输入端连接，以将采集到的幅值和相位输入所述主控单元1，所述主控单元1的输出端与所述数模转换器2的输入端连接，所述数模转换器2的输出端与所述运算放大器3的输出端相连，所述运算放大器3的输出端与所述开关管Q的控制端相连，所述开关管Q的输入端接地，所述开关管Q的输出端与所述质量流量计的驱动线圈6连接，所述主控单元1根据接收到的幅值和相位输出控制信号，所述控制信号经数模转换及运算放大后输入所述开关管Q中，所述开关管Q输出驱动所述质量流量计的驱动线圈6的驱动电流。

具体地，开关管Q是场效应管，主控单元1是一单片机，其接收到的幅值和相位后计算检测线圈采样的原始值，对比设置参考值，进行PID算法控制来输出控制信号，控制信号通过运算放大器3转换成对应的驱动电流，从而实现驱动电流的调节。数模转换器2输出快速响应线圈的振动幅度和相位，快速跟踪并响应驱动线圈6的幅值和相位。

具体地，主控单元1采用的芯片型号是ADSP21479，数模转化器2采用的芯片型号是DAC7512N，运算放大器3采用的芯片型号是LMC662AIM，检测线圈采样单元4采用的芯片型号是PCM1808PM，桥式控制单元5采用的芯片型号是SI4599DY。

可选的，所述数模转换器2和所述运算放大器3之间具有第一低通滤波单元和第一电压保护单元，所述低通滤波单元包括第一电阻R1和第一电容C1，所述第一电压保护单元包括第二电阻R2，所述数模转换器2的输出端与所述第一电容C1的一端及所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电容C1的另一端接地，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的一端及所述运算放大器3的输出端连接，所述第二电阻R2的另一端接地。所述运算放大器3和所述开关管Q之间具有第二低通滤波单元和第二电压保护单元，所述低通滤波单元包括第三电阻R3和第二电容C2，所述第二电压保护单元包括第四电阻R4，所述运算放大器3的输出端与所述第二电容C2的一端及所述第三电阻R3的一端连接，所述第二电容C2的另一端接地，所述第三电阻R3的另一端与所述第四电阻R4的一端及所述开关管Q的控制端连接，所述第四电阻R4的另一端接地。

所述第一低通滤波单元和第二低通滤波单元对于干扰和电源噪声都有很好的抑制作用，使得驱动电流都是平滑上升和下降。所述第一电压保护单元和第二电压保护单元可以限制驱动电流的上限值，使得电路达到本安要求。

进一步，所述开关管Q的控制端与输入端之间串联一第三电容C3，可以防止开关管Q被击穿。

可选的，所述开关管Q的输入端串联一第五电阻R5后接地，所述开关管还反向串联有一二极管D。

一种质量流量计，包括驱动线圈6及所述恒流控制电路。

综上，在本实用新型提供的恒流控制电路及质量流量计中，包括主控单元、数模转换器、运算放大器、开关管、检测线圈采样单元及桥式控制单元，所述桥式控制单元与所述质量流量计的驱动线圈并联，以控制所述质量流量计的驱动线圈的驱动方向，所述检测线圈采样单元与所述桥式控制单元连接，以采集所述质量流量计的检测线圈的幅值和相位，所述开关管的输入端接地，所述开关管的输出端与所述质量流量计的驱动线圈连接，所述主控单元根据接收到的幅值和相位输出控制信号，所述控制信号经数模转换及运算放大后输入所述开关管中，所述开关管输出驱动所述质量流量计的驱动线圈的驱动电流，可以达到快速跟踪驱动线圈相位和幅值（无软件延时），可达到输出电流稳定、快速；让质量流量计快速稳定的到达谐振状态，准确度、重复性更高，性能更稳定。

Claims (6)

1.一种恒流控制电路，用于向一质量流量计的驱动线圈输出驱动电流，其特征在于：包括主控单元、数模转换器、运算放大器、开关管、检测线圈采样单元及桥式控制单元，所述桥式控制单元与所述质量流量计的驱动线圈并联，以控制所述质量流量计的驱动线圈的驱动方向，所述检测线圈采样单元与所述桥式控制单元连接，以采集所述质量流量计的检测线圈的幅值和相位，所述检测线圈采样单元的输出端与所述主控单元的输入端连接，以将采集到的幅值和相位输入所述主控单元，所述主控单元的输出端与所述数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的输出端与所述开关管的控制端相连，所述开关管的输入端接地，所述开关管的输出端与所述质量流量计的驱动线圈连接，所述主控单元根据接收到的幅值和相位输出控制信号，所述控制信号经数模转换及运算放大后输入所述开关管中，所述开关管输出驱动所述质量流量计的驱动线圈的驱动电流。

2.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于：所述数模转换器和所述运算放大器之间具有第一低通滤波单元和第一电压保护单元，所述低通滤波单元包括第一电阻和第一电容，所述第一电压保护单元包括第二电阻，所述数模转换器的输出端与所述第一电容的一端及所述第一电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端及所述运算放大器的输出端连接，所述第二电阻的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的恒流控制电路，其特征在于：所述运算放大器和所述开关管之间具有第二低通滤波单元和第二电压保护单元，所述低通滤波单元包括第三电阻和第二电容，所述第二电压保护单元包括第四电阻，所述运算放大器的输出端与所述第二电容的一端及所述第三电阻的一端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端及所述开关管的控制端连接，所述第四电阻的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的恒流控制电路，其特征在于：所述开关管的控制端与输入端之间串联一第三电容。

5.根据权利要求4所述的恒流控制电路，其特征在于：所述开关管的输入端串联一第五电阻后接地。

6.一种质量流量计，其特征在于：包括驱动线圈及如权利要求1~5中任一项所述的恒流控制电路。

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