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雙頻電磁流量計設(shè)計方案介紹
系統(tǒng)硬件
2.1設(shè)計方案
該電磁流量計勵磁控制系統(tǒng)主要包括恒流源電路、勵磁線圈驅(qū)動電路、勵磁時序產(chǎn)生電路及檢流電路, 其框圖如圖 1所示。圖 1 電磁流量計勵磁控制系統(tǒng)框圖 Fig. 1 Diagram of excitation control system for electromagnetic flowmeter 系統(tǒng)由恒流源電路向勵磁線圈驅(qū)動電路供電 , 勵磁線圈驅(qū)動電路根據(jù)勵磁時序產(chǎn)生電路發(fā)出的勵磁時序控制信號 CT1和 CT2, 對勵磁線圈進行方波勵磁。檢流電路置于勵磁線圈驅(qū)動電路中 , 將流過勵磁線圈的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。勵磁時序產(chǎn)生電路基于 DSP設(shè)計, DSP同時進行電磁流量計的信號處理。
2.2恒流源電路
由于采用高頻勵磁 , 勵磁電流高達數(shù)百毫安 , 勵磁線圈為感性負載, 而采用 DC/DC器件或類似 PWM控制原理反饋控制構(gòu)建的恒流源電路會使勵磁電流響應(yīng)速度慢 , 因而采用高功率線性電源搭建恒流控制電路 , 以獲得較高的響應(yīng)速度。恒流源電路原理圖如圖 2所示。R1采用精密電阻 , 通過調(diào)整該電阻值即可獲得期望電流。輸入電壓 VCC為 36 V, D1為保護二極管 , D2防止電流反向。由于電流進入穩(wěn)態(tài)后負載端電壓較低 , 因而線性電源上固定散熱片以降低芯片工作溫度。圖 2 恒流源電路原理圖 Fig. 2 Schematic circuit diagram of constant-current source
2.3勵磁線圈驅(qū)動電路及檢流電路
勵磁線圈驅(qū)動電路主要由 H橋及其開關(guān)驅(qū)動電路組成, 其電路框圖如圖 3所示。H橋采用 PNP達林頓晶體管 , 以方便其開關(guān)驅(qū)動電路通過電流控制信號 CON1和 CON2控制其通斷 , 從而避免因感性負載造成電壓不穩(wěn)而較難控制的問題 ; 低端采用 N溝道 MOS管, 以方便直接通過電壓控制信號 CON3和 CON4控制其通斷; 由于 MOS管柵極電流很小, 從而可以在 H橋低端與地之間接入檢流電路以準確檢測勵磁電流。 H橋橋臂 PNP管和 MOS管均選用內(nèi)部反并肖特基二極管。檢流電路設(shè)計為低阻值, 以保證 H橋低端電壓波動幅值較小。 H橋接上限幅電路, 以保證 H橋正常工作 , 并且為勵磁線圈在電流方向切換時釋放能量提供回路。 H橋控制采用對臂聯(lián)動控制 , 以保證單雙頻勵磁時續(xù)流回路均具有高阻抗 , 進而保證零點穩(wěn)定性。CON1、CON2、 CON3、CON4由 H橋開關(guān)驅(qū)動電路根據(jù)接收的勵磁時序 CT1和 CT2產(chǎn)生。其中, CON1與 CON4由 CT1控制, CON2與 CON3由 CT2控制, 以實現(xiàn)單頻勵磁或雙頻勵磁時勵磁線圈中電流*流過檢流電路。 CD1 和 CD2直接接勵磁線圈, 以提供勵磁電流。