CN214407623U - 一种电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计，电磁流量计的励磁电路包括主控模块、PWM脉宽调制器、D/A转换器、励磁驱动电路和励磁线圈；PWM脉宽调制器的信号输出端与D/A转换器的信号输入端连接，D/A转换器的信号输出端与励磁驱动电路的信号输入端连接，励磁驱动电路具有第一驱动端和第二驱动端，励磁驱动电路的第一驱动端与励磁线圈的一端连接，励磁驱动电路的第二驱动端与励磁线圈的另一端连接，主控模块分别与励磁驱动电路和PWM脉宽调制器连接。本实用新型能够对励磁线圈的励磁电流进行调节，减降低其他元器件的功耗，从而降低电路高温对测量精度的影响。

Description

一种电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计

技术领域

本实用新型涉及流量测量技术领域，尤其涉及一种电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计。

背景技术

电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。电磁流量计中设置有励磁电路，用来产生励磁电流，以激励励磁线圈产生磁场。

现有的电磁流量计的励磁电路，其通常由恒流源电路和H桥电路组成，由于励磁线圈的直流电阻范围较宽，现有励磁电路中，励磁电压不能调节，励磁电阻越小，在其他元器件(如晶体管)上损耗的功率就越大，从而容易导致电路高温而影响电磁流量计的测量精度。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计，能够对励磁线圈的励磁电流进行调节，实现合适的励磁电流，避免阻抗不同的励磁线圈产生不同励磁电流时影响其他元器件的功耗，减降低其他元器件的功耗，从而降低电路高温对测量精度的影响。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供一种电磁流量计的励磁电路，包括主控模块、PWM脉宽调制器、D/A转换器、励磁驱动电路和励磁线圈；

所述PWM脉宽调制器的信号输出端与所述D/A转换器的信号输入端连接，所述PWM脉宽调制器向所述D/A转换器输出数字编码后的脉宽调制信号；

所述D/A转换器的信号输出端与所述励磁驱动电路的信号输入端连接，所述D/A转换器将所述数字编码的脉宽调制信号转换为模拟直流信号并输出至所述励磁驱动电路；

所述励磁驱动电路具有第一驱动端和第二驱动端，所述励磁驱动电路的第一驱动端与所述励磁线圈的一端连接，所述励磁驱动电路的第二驱动端与所述励磁线圈的另一端连接；所述励磁驱动电路根据所述模拟直流信号产生励磁驱动信号传输至所述励磁线圈；所述励磁线圈在所述励磁驱动信号下产生励磁磁场；

所述主控模块分别与所述励磁驱动电路和所述PWM脉宽调制器连接，所述主控模块采集所述励磁线圈的励磁驱动信号并根据所述励磁驱动信号控制所述PWM脉宽调制器调节输出脉宽调制信号的占空比。

优选地，所述电磁流量计的励磁电路还包括采样电阻，所述采样电阻串联于所述励磁驱动电路的第一驱动端和所述励磁线圈的一端之间；

所述主控模块具有两个采样输入端，所述主控模块的两个采样输入端分别与所述采样电阻的两端连接，所述主控模块实时采集所述采样电阻的电压值并向所述PWM脉宽调制器发送脉宽调制占空比调节信号，以控制所述采样电阻两端的电压差值为预设电压差值。

优选地，所述采样电阻的两端与所述主控模块的两个采样输入端之间还分别连接有一个光电隔离器。

优选地，所述采样电阻的阻值为0.1mΩ-0.1Ω。

优选地，所述电磁流量计的励磁电路还包括信号放大电路，所述信号放大电路连接于所述D/A转换器的信号输出端和所述励磁驱动电路的信号输入端之间；所述信号放大电路用于放大所述模拟直流信号。

优选地，所述电磁流量计的励磁电路还包括连接于所述D/A转换器和所述信号放大电路之间的V/I转换器和I/V转换器；所述V/I转换器的信号输入端与所述D/A转换器的信号输出端连接，所述V/I转换器的信号输出端与所述I/V转换器的信号输入端连接，所述I/V转换器的信号输出端与所述信号放大电路的信号输入端连接。

根据本实用新型的第二个方面，本实用新型还提供一种电磁流量计，包括上述第一个方面任意一项所述的电磁流量计的励磁电路。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过PWM脉宽调制器、D/A转换器、励磁驱动电路以及励磁线圈，通过PWM脉宽调制器输出数字编码后的脉宽调制信号，然后由D/A转换器将数字编码的脉宽调制信号转换为模拟直流信号，控制励磁驱动电路产生励磁驱动信号加载在励磁线圈上，使励磁线圈产生励磁磁场，并且通过主控模块采集励磁线圈的励磁驱动信号，根据励磁线圈的励磁驱动信号控制PWM脉宽调制器调节输出脉宽调制信号的占空比，从而通过调节脉宽调制信号的占空比，可以对应调节励磁线圈上励磁电压的正反和大小，从而控制励磁线圈产生的励磁磁场的正反和大小。本实用新型实施例提供的励磁电路对于不同阻抗的励磁线圈可以对应调节励磁电压，从而调节励磁线圈通过的励磁电流，实现合适的励磁电流值，避免阻抗不同的励磁线圈产生不同励磁电流导致其他元器件的功耗过高，从而保证其他元器件工作于较低的功率损耗条件下，避免其他元器件温度过高而对电磁流量计的测量精度产生不良影响。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型一实施例中电磁流量计的励磁电路的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例中电磁流量计的励磁电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本实施例提供一种电磁流量计的励磁电路，其包括主控模块1、PWM脉宽调制器2、D/A转换器3、励磁驱动电路4和励磁线圈5；PWM脉宽调制器2的信号输出端与D/A转换器3的信号输入端连接，D/A转换器3的信号输出端与励磁驱动电路4的信号输入端连接，励磁驱动电路4具有第一驱动端和第二驱动端，励磁驱动电路 4的第一驱动端与励磁线圈5的一端连接，励磁驱动电路4的第二驱动端与励磁线圈5的另一端连接，主控模块1分别与励磁驱动电路4 和PWM脉宽调制器2连接；PWM脉宽调制器2在主控模块1的控制下向D/A转换器3输出数字编码后的脉宽调制信号，D/A转换器3将数字编码的脉宽调制信号转换为模拟直流信号并输出至励磁驱动电路 4，励磁驱动电路4根据模拟直流信号产生励磁驱动信号传输至励磁线圈5，励磁线圈5在励磁驱动信号下产生励磁磁场，主控模块1采集励磁线圈5的励磁驱动信号并根据励磁驱动信号控制PWM脉宽调制器2调节输出脉宽调制信号的占空比。

下面参考图1对该电磁流量计的励磁电路的工作原理进行介绍：

首先，PWM脉宽调制器2根据预设的占空比输出脉宽调制信号， D/A转换器3将数字编码的脉宽调制信号转换为模拟直流信号并输出该模拟直流的信号给励磁驱动电路4，具体地，该模拟直流信号的大小与脉宽调制信号的波形的占空比正相关；励磁驱动电路4的两个输出端连接有励磁线圈5，励磁驱动电路4可根据模拟直流信号的大小调节加载在励磁线圈5上的励磁驱动电压产生不同的励磁磁场，励磁线圈5的励磁磁场的正反向和大小即取决于该模拟直流信号，因此， PWM脉宽调制器2输出的脉宽调制信号的占空比最终决定了励磁线圈 5撒上的励磁磁场的正反及大小。然而，由于不同的励磁线圈5其自身存在不同的阻抗，不同阻抗的励磁线圈5会导致励磁电路上电流值的变化，从而使其他元器件上的损耗变化，因此对于不同阻抗的励磁线圈5，可以通过调节加载在励磁线圈5上的电压值控制励磁线圈5 通过恒定的励磁电流来实现励磁电路损耗的降低。具体通过主控模块 1检测励磁线圈5上的电流值，通过电流值计算加载在励磁线圈5两端的励磁电压的电压值，然后通过该电流值和电压值实时调节脉宽调制信号的占空比，最终使励磁线圈5上电流值达到目标电流值。

具体地，在本实施例中，主控模块1可以采用ARM9处理器，PWM 脉宽调制器2可以采用TI的高速PWM控制器UC3823A，D/A转换器3 可以采用型号为AD5623R的DAC器件。

本实施例中，通过PWM脉宽调制器2、D/A转换器3、励磁驱动电路4以及励磁线圈5，通过PWM脉宽调制器2输出数字编码后的脉宽调制信号，然后由D/A转换器3将数字编码的脉宽调制信号转换为模拟直流信号，控制励磁驱动电路4产生励磁驱动信号加载在励磁线圈5上，使励磁线圈5产生励磁磁场，并且通过主控模块1采集励磁线圈5的励磁驱动信号，根据励磁线圈5的励磁驱动信号控制PWM脉宽调制器2调节输出脉宽调制信号的占空比，从而通过调节脉宽调制信号的占空比，可以对应调节励磁线圈5上励磁电压的正反和大小，从而控制励磁线圈5产生的励磁磁场的正反和大小。本实用新型实施例提供的励磁电路对于不同阻抗的励磁线圈5可以对应调节励磁电压，从而调节励磁线圈5通过的励磁电流，实现合适的励磁电流值，避免阻抗不同的励磁线圈5产生不同励磁电流导致其他元器件的功耗过高，从而保证其他元器件工作于较低的功率损耗条件下，避免其他元器件温度过高而对电磁流量计的测量精度产生不良影响。

如图2所示，在一个实施例中，电磁流量计的励磁电路还包括采样电阻6，采样电阻6串联于励磁驱动电路4的第一驱动端和励磁线圈5的一端之间；主控模块1具有两个采样输入端，主控模块1的两个采样输入端分别与采样电阻6的两端连接，主控模块1实时采集采样电阻6的电压值并向PWM脉宽调制器2发送脉宽调制占空比调节信号，以控制采样电阻6两端的电压差值为预设电压差值。由于励磁线圈5两端的电压差决定了励磁线圈5产生的励磁磁场的正反向和大小，采样电阻6两端的电压取决于其本身的阻值和励磁线圈5的阻抗，因此，主控模块1通过实时采集采样电阻6两端的电压值，即可根据采样电阻6阻值和励磁线圈5阻抗的比值来确定励磁线圈5两端的电压，从而通过实时控制PWM脉宽调制器2改变脉宽调制信号的占空比来调节励磁线圈5两端的电压值至预设的电压差值，从而获得励磁线圈5的最优励磁电压值，以保证整个励磁电路功率损耗最低。这样的励磁电路无需设置H桥电路，仅通过调节PWM脉宽调制器2输出的脉宽调制信号的占空比即可实现励磁线圈5的正反向励磁，其电路结构更加简单，体积也相对较小。具体地，在一个实施例中，采样电阻6 的阻值为0.1mΩ-0.1Ω，其具体阻值可以结合实际使用需要根据采样电阻6的特性和成本综合考虑。采样电阻6采用自身阻值较小的电阻，可以降低采样电阻6自身的功耗，从而降低整个励磁电路的损耗，进一步避免励磁电路温度过高而影响检测精度。

如图2所示，在一个实施例中，采样电阻6的两端与主控模块1 的两个采样输入端之间还分别连接有一个光电隔离器7。具体地，光电隔离器7的输入端与采样电阻6的一端连接，光电隔离器7的输出端与主控模块1的采样输入端连接。光电隔离器7对输入、输出电信号有良好的隔离作用，由于光电隔离器7的输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力，有利于进一步提高采样信号的准确性，从而有效提高电磁流量计的检测精度。

如图2所示，在一个实施例中，电磁流量计的励磁电路还包括信号放大电路8，信号放大电路8连接于D/A转换器3的信号输出端和励磁驱动电路4的信号输入端之间；信号放大电路8用于放大模拟直流信号。由于PWM脉宽调制器2输出的脉宽调制信号经过D/A转换器 3(即数模转换器)转换后峰值通常在3.3V左右，因此模拟直流信号在0-3V，其不一定能够满足励磁驱动电路4的设计需求，因此，可以对D/A转换器3转换后的模拟直流信号进行信号放大，以满足励磁驱动电路4的电压需求。

如图2所示，在一个实施例中，电磁流量计的励磁电路还包括连接于D/A转换器3和信号放大电路8之间的V/I转换器9和I/V转换器10；V/I转换器9的信号输入端与D/A转换器3的信号输出端连接， V/I转换器9的信号输出端与I/V转换器10的信号输入端连接，I/V 转换器10的信号输出端与信号放大电路8的信号输入端连接。由于D/A转换器3输出的模拟直流信号的微弱电压信号在传输线传输过程中很容易受到外界各种因素的干扰，因此，增加V/I转换器9(即电压/电流转换器)和I/V转换器10(即电流/电压转换器)，先通过 V/I转换器9将D/A转换器3输出的模拟直流信号的电压信号转换为输出电阻很高的电流信号进行传输到电磁流量计的仪表端，再通过 I/V转换器10转换成电压信号送达信号放大电路8，利用电流信号的传输，降低外界干扰对检测检结果的影响，从而进一步提高电磁流量计的检测精度。

本实用新型实施例还提供一种电磁流量计，包括上述任意实施例中电磁流量计的励磁电路。由于该电磁流量计采用了本实用新型实施例提供的励磁电路，因此同样具备该励磁电路所具有的有益效果。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种电磁流量计的励磁电路，其特征在于，包括主控模块、PWM脉宽调制器、D/A转换器、励磁驱动电路和励磁线圈；

所述PWM脉宽调制器的信号输出端与所述D/A转换器的信号输入端连接，所述PWM脉宽调制器向所述D/A转换器输出数字编码后的脉宽调制信号；

所述D/A转换器的信号输出端与所述励磁驱动电路的信号输入端连接，所述D/A转换器将所述数字编码的脉宽调制信号转换为模拟直流信号并输出至所述励磁驱动电路；

所述励磁驱动电路具有第一驱动端和第二驱动端，所述励磁驱动电路的第一驱动端与所述励磁线圈的一端连接，所述励磁驱动电路的第二驱动端与所述励磁线圈的另一端连接；所述励磁驱动电路根据所述模拟直流信号产生励磁驱动信号传输至所述励磁线圈；所述励磁线圈在所述励磁驱动信号下产生励磁磁场；

所述主控模块分别与所述励磁驱动电路和所述PWM脉宽调制器连接，所述主控模块采集所述励磁线圈的励磁驱动信号并根据所述励磁驱动信号控制所述PWM脉宽调制器调节输出脉宽调制信号的占空比。

2.根据权利要求1所述的电磁流量计的励磁电路，其特征在于，还包括采样电阻，所述采样电阻串联于所述励磁驱动电路的第一驱动端和所述励磁线圈的一端之间；

所述主控模块具有两个采样输入端，所述主控模块的两个采样输入端分别与所述采样电阻的两端连接，所述主控模块实时采集所述采样电阻的电压值并向所述PWM脉宽调制器发送脉宽调制占空比调节信号，以控制所述采样电阻两端的电压差值为预设电压差值。

3.根据权利要求2所述的电磁流量计的励磁电路，其特征在于，所述采样电阻的两端与所述主控模块的两个采样输入端之间还分别连接有一个光电隔离器。

4.根据权利要求2所述的电磁流量计的励磁电路，其特征在于，所述采样电阻的阻值为0.1mΩ-0.1Ω。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的电磁流量计的励磁电路，其特征在于，还包括信号放大电路，所述信号放大电路连接于所述D/A转换器的信号输出端和所述励磁驱动电路的信号输入端之间；所述信号放大电路用于放大所述模拟直流信号。

6.根据权利要求5所述的电磁流量计的励磁电路，其特征在于，还包括连接于所述D/A转换器和所述信号放大电路之间的V/I转换器和I/V转换器；所述V/I转换器的信号输入端与所述D/A转换器的信号输出端连接，所述V/I转换器的信号输出端与所述I/V转换器的信号输入端连接，所述I/V转换器的信号输出端与所述信号放大电路的信号输入端连接。

7.一种电磁流量计，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的电磁流量计的励磁电路。

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