電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)裝置及其方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)裝置及其方法和應(yīng)用。裝置包括時(shí)序發(fā)生器、H橋驅(qū)動(dòng)器、線圈、直流電源、電阻、參考地、直流地。時(shí)序發(fā)生器的輸出連接H橋驅(qū)動(dòng)器的輸入，H橋驅(qū)動(dòng)器的輸出連接線圈。每個(gè)勵(lì)磁周期，時(shí)序發(fā)生器輸出固定時(shí)序的邏輯信號(hào)，控制H橋驅(qū)動(dòng)器依次輸出直流電壓、脈沖電壓。應(yīng)用于電磁測量原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表。該驅(qū)動(dòng)方法減少了勵(lì)磁電流建立時(shí)間，降低了勵(lì)磁電流，減少勵(lì)磁線圈的匝數(shù)，簡化了電路，從而降低了勵(lì)磁功耗和成本。
【專利說明】電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)裝置及其方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所述的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)裝置及其方法和應(yīng)用，涉及低功耗、低成本的電磁流量計(jì)領(lǐng)域。本發(fā)明適用于電磁流量計(jì)，以及電磁原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表、水表、污水表等。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁流量計(jì)是一種基于法拉第電磁感應(yīng)原理的流量測量儀表，其基本原理是:當(dāng)帶有導(dǎo)電介質(zhì)的流體通過磁場時(shí),流體切割磁力線,在磁場的垂直方向上產(chǎn)生感應(yīng)電勢,從而獲得流體的流速。為了克服零點(diǎn)的影響，電磁流量計(jì)一般采用交流勵(lì)磁方式，即交替的正向勵(lì)磁和反向勵(lì)磁，形成信號(hào)測量需要的磁場。一個(gè)采樣周期可以包含若干個(gè)交替的正向勵(lì)磁和反向勵(lì)磁。每個(gè)正向勵(lì)磁或者反向勵(lì)磁，定義為一個(gè)勵(lì)磁周期，包含開啟勵(lì)磁、電流穩(wěn)定、關(guān)閉勵(lì)磁三個(gè)過程狀態(tài)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的電磁流量計(jì)，勵(lì)磁一般采用恒流電路驅(qū)動(dòng)，開啟勵(lì)磁到電流穩(wěn)定的時(shí)間較長，特別是電感量較大的線圈，電流上升速度慢，導(dǎo)致勵(lì)磁功耗大。另外恒流電路本身存在電壓降，也消耗一定的電能，導(dǎo)致發(fā)熱、效率較低。為了達(dá)到較大的磁場，現(xiàn)有電磁流量計(jì)的勵(lì)磁線圈匝數(shù)較多，特別是低功耗的電磁流量計(jì)，需要的線圈匝數(shù)更多，導(dǎo)致制造復(fù)雜，成本高。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)也有采用電流反饋的脈寬調(diào)制恒流源方法，雖然可以解決勵(lì)磁時(shí)間長、發(fā)熱、電路電壓降和線圈匝數(shù)多的問題，但電路復(fù)雜、成本高，未見在電磁流量計(jì)產(chǎn)品中獲得應(yīng)用。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，無論是 恒流電路驅(qū)動(dòng)，還是脈寬調(diào)制恒流源方法，都采用電流反饋方式進(jìn)行勵(lì)磁電流的實(shí)時(shí)調(diào)整，即實(shí)時(shí)的電流閉環(huán)驅(qū)動(dòng)方式，需要電流反饋電路、恒流源實(shí)時(shí)調(diào)整電路等，導(dǎo)致電路復(fù)雜、成本高。這種勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法存在以下問題:
I)恒流電路驅(qū)動(dòng)，勵(lì)磁時(shí)間長，功耗大；
2)恒流電路驅(qū)動(dòng)，電路發(fā)熱、功耗大；
3 )恒流電路驅(qū)動(dòng)，線圈匝數(shù)多，成本高；
4)電流閉環(huán)驅(qū)動(dòng)，電路復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)裝置及其方法和應(yīng)用，解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，特別是解決電磁流量計(jì)、熱量表等的低功耗問題。
[0007]一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)裝置，包括時(shí)序發(fā)生器、H橋驅(qū)動(dòng)器、線圈、參考地、電阻；時(shí)序發(fā)生器的輸出連接H橋驅(qū)動(dòng)器的輸入出橋驅(qū)動(dòng)器的正輸出連接線圈的一端，負(fù)輸出連接線圈的另一端；電阻的一端連接橋驅(qū)動(dòng)器的ISEN，另一端連接參考地。線圈為電磁流量計(jì)的勵(lì)磁線圈。
[0008]一種所述裝置的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法，每個(gè)勵(lì)磁周期，時(shí)序發(fā)生器輸出一定時(shí)序的邏輯信號(hào)，控制H橋驅(qū)動(dòng)器，在線圈上依次輸出高電壓、脈沖電壓和零電壓。
[0009]優(yōu)選地，所述高電壓的持續(xù)時(shí)間，以及脈沖電壓的持續(xù)時(shí)間和占空比，在一個(gè)采樣周期內(nèi)為固定值。
[0010]一種所述的裝置，應(yīng)用于電磁測量原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表。
[0011]本發(fā)明的有益效果:解決現(xiàn)有技術(shù)中，采用恒流源勵(lì)磁，導(dǎo)致功耗大、成本高等問題。本發(fā)明采用電流開環(huán)勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方式，取消了電流反饋電路和恒流源調(diào)整電路，同時(shí)還減少了勵(lì)磁功耗、降低了勵(lì)磁電路成本。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
I)采用固定時(shí)序勵(lì)磁，相對恒流勵(lì)磁，減少勵(lì)磁時(shí)間；
2)沒有恒流電路的電壓降，發(fā)熱少；
3)相對恒流勵(lì)磁，可以減少線圈匝數(shù)，減低線圈成本；
4)電路簡單,成本低。
[0013]本發(fā)明的任一技術(shù)方案不一定能全部實(shí)現(xiàn)以上有益效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例圖。
[0015]圖2是勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0016]圖中，時(shí)序發(fā)生器1、H橋驅(qū)動(dòng)器2、線圈3、參考地4、電阻5、高電壓6、脈沖電壓7和零電壓8。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見圖1，為本發(fā)明電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法實(shí)施例圖。
[0018]參見圖2，為本發(fā)明電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)時(shí)序圖。
[0019]本實(shí)施例包括時(shí)序發(fā)生器1、H橋驅(qū)動(dòng)器2、線圈3、參考地4、電阻5。其中時(shí)序發(fā)生器I采用微處理器、邏輯陣列等邏輯器件構(gòu)造。以微處理器為例，依靠微處理器內(nèi)部的定時(shí)器，產(chǎn)生固定時(shí)序的波形，輸出給H橋驅(qū)動(dòng)器2。H橋驅(qū)動(dòng)器2由MOS管、以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路組成，如德州儀器公司的集成電路DRV8830和DRV8833，由于每種集成電路的邏輯略有區(qū)別，時(shí)序發(fā)生器2輸出的波形也略有不同。H橋驅(qū)動(dòng)器2的兩個(gè)輸出端分別連接線圈3的兩端，每個(gè)勵(lì)磁周期，在線圈3上依次輸出高電壓6、脈沖電壓7和零電壓8 (參見圖2)，t匕如:正輸出依次輸出高電壓、脈沖電壓和零電壓，負(fù)輸出連接零電壓。為了縮小勵(lì)磁時(shí)間，高電壓6的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該按線圈3的電感量和電阻，以及所需勵(lì)磁電流的大小來確定，比如按最小拍算法計(jì)算，該技術(shù)為本行業(yè)專業(yè)人士所熟識(shí)。脈沖電壓的占空比確定并不難，按所需勵(lì)磁電流的大小，結(jié)合線圈電阻既可以計(jì)算得到。由于線圈的電感量和電阻在線圈生產(chǎn)完成后幾乎不會(huì)變化，經(jīng)過計(jì)算可以確定波形的持續(xù)時(shí)間和占空比，從而形成固定的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，以最少的時(shí)間達(dá)到勵(lì)磁電流的穩(wěn)定。
[0020]另外，當(dāng)線圈3的電阻隨工作溫度發(fā)生變化、或H橋驅(qū)動(dòng)器2的供電電源發(fā)生變化時(shí)，線圈3電流會(huì)相應(yīng)變化，從而導(dǎo)致勵(lì)磁磁場的變化，為了修正這些因素引起的誤差，H橋驅(qū)動(dòng)器2的ISEN連接有電流采樣電阻4，電流采樣電阻4串聯(lián)在線圈3回路中，用于測量線圈電流。由于線圈3電流的大小和電磁流量計(jì)的電極感應(yīng)信號(hào)成正比關(guān)系，因此可以用線圈3電流采樣值修正電極信號(hào)的采樣值，從而修正線圈3電阻變化、H橋驅(qū)動(dòng)器2供電電壓變化等因素產(chǎn)生的信號(hào)誤差。由于本方法不采用電流反饋方式驅(qū)動(dòng)H橋驅(qū)動(dòng)器2，也不要求恒流，具有電路簡單、成本低、功耗低的特點(diǎn)。
[0021]本實(shí)施例的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法，由于H橋驅(qū)動(dòng)器2的接口邏輯差異，時(shí)序發(fā)生器I和H橋驅(qū)動(dòng)器2的連接方式有多種，如簡單邏輯、I2C、SPI接口等，均可實(shí)現(xiàn)H橋驅(qū)動(dòng)器2的輸出，該項(xiàng)技術(shù)為本領(lǐng)域?qū)I(yè)人士所熟知的技術(shù)，此類情況亦在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0022]本實(shí)施例的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法，如勵(lì)磁僅僅采用單方向勵(lì)磁，如僅用正向勵(lì)磁或者反向勵(lì)磁，線圈的其中一端可以直接接地，該技術(shù)為本領(lǐng)域?qū)I(yè)人士所熟知的技術(shù)，此類情況亦在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0023]本實(shí)施例的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法，電阻4的一端連接參考地，該參考地一般設(shè)計(jì)為直流電源的直流地，或者設(shè)計(jì)為電流采樣電路的信號(hào)參考端，此時(shí)該參考地并不固定連接某固定電壓，仍能完成電流采樣功能，該技術(shù)為本領(lǐng)域?qū)I(yè)人士所熟知的技術(shù)，此類情況亦在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0024]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:包括時(shí)序發(fā)生器(I)、H橋驅(qū)動(dòng)器(2)、線圈(3)、參考地(4)、電阻(5);時(shí)序發(fā)生器(I)的輸出連接H橋驅(qū)動(dòng)器(2)的輸入；H橋驅(qū)動(dòng)器(2)的正輸出連接線圈(3)的一端，負(fù)輸出連接線圈(3)的另一端；電阻(5)的一端連接H橋驅(qū)動(dòng)器(2)的ISEN，另一端連接參考地(4)，線圈(3)為電磁流量計(jì)的勵(lì)磁線圈。
2.—種權(quán)利要求1所述裝置的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:每個(gè)勵(lì)磁周期，時(shí)序發(fā)生器(O輸出一定時(shí)序的邏輯信號(hào)，控制H橋驅(qū)動(dòng)器(2),在線圈(3)上依次輸出高電壓(6)、脈沖電壓(7)和零電壓(8)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述高電壓(6)的持續(xù)時(shí)間，以及脈沖電壓(7)的持續(xù)時(shí)間和占空比，在一個(gè)采樣周期內(nèi)為固定值。
4.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，應(yīng)用于電磁測量原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表。
【文檔編號(hào)】G01F1/60GK103453954SQ201310362644
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】丁云, 陳麗君, 吳偉康 申請人:杭州云谷科技有限公司