冷凍鹽水流量計勵磁係統硬件研製
點擊次（cì）數：2432 發布（bù）時間：2021-09-06 07:22:38
KM-LDE冷凍鹽水流量計是（shì）我公司吸取（qǔ）國外先進（jìn）的生產工藝自主開發的一款高性能的流量計，在產（chǎn）品結構、選材、製定工藝、生（shēng）產裝配和出廠測試等過程中每一個環節我們都非常細致講（jiǎng）究，自（zì）行設計了一套專（zhuān）用於流量計的生產設備和流量實流標定裝置，在軟件和硬件（jiàn）上都能切實保證產品長期的高質量。
1、 高、低壓切換恒流控製電路（lù）
高、低壓切換恒流控製電路是勵磁（cí）控製係統中的關鍵部分（fèn），由高、低壓電源、能量回饋電路、高低壓切換電路、恒流控製電路、電流（liú）旁路電路和遲（chí）滯比（bǐ）較電路組（zǔ）成，其電路原理如圖2所示。
高、低（dī）壓電源來自於AC-DC模塊。其中，高壓源直接采用AC-DC的80V輸出電源（yuán）；低壓源則由DC-DC轉換器對AC-DC模塊的24V輸出電源進行轉換得到的可調電壓（yā）源。電壓大小則以保（bǎo）證勵磁穩態時，恒流控製電（diàn）路中的三端穩壓器（qì）輸入輸出（chū）壓（yā）差相對較小（xiǎo）為準，以降低電路損耗（hào）；能量回饋電路由儲（chǔ）能電容C1、保護二*管（guǎn）D1和能量泄放電阻R1組成。其中，電容C1用於儲存勵磁（cí）方向切換時，勵磁（cí）線圈中泄放的能量。齊納二*管D1用於（yú）防止勵磁線圈中能量泄放時，由於電（diàn）容C1的充（chōng）電電壓過（guò）高，而導（dǎo）致的電容擊穿。電阻R1用於在係統斷電不工作時，為電容C1提供能量泄放回路；高低壓切換電路主要由肖特基二*管（guǎn）和達林頓三*管（guǎn）組成高低壓平滑切換電路。當達林頓三*管導通時，將（jiāng）高壓源切（qiē）換為勵磁工作電源，肖特基二*管反（fǎn）向關斷，低壓源被切除。而當達林頓三*管關斷時，肖特（tè）基二*管重新正向導通，將低壓源切換（huàn）為勵（lì）磁工作電源。恒流控製（zhì）電（diàn）路由三端穩壓芯片、電阻R2與肖特基二*管D3構成。電阻R2用於設置恒流源輸出電流的大小，即勵磁電流的穩態值（zhí）；由於勵磁電流達到200mA左右，為防止長期勵磁導致電路溫升並影響電路參數，電阻R2選用大功率低（dī）溫漂（piāo）係數的精密電阻；肖特基二（èr）*管（guǎn）D3一方麵用於（yú）防止反向電流損壞三端穩壓器；另一方麵用於組成勵（lì）磁線圈的能量泄放回路的一部分；電流旁（páng）路電路主（zhǔ）要由（yóu）達林頓三*管組成，由遲滯比較電路控（kòng）製通斷；遲滯比較電路主要由運放和電阻等分立元件搭建而成。比較電路一端（duān）輸入為基準Vref，其值取決於勵磁電流的（de）穩態設定（dìng）值大小，另一端輸入則為檢流電（diàn）路檢測得到的勵磁電流信號Cur。
2、 H橋勵磁開關電路與檢流電路
H橋開關電路主要由H橋路及其驅動電路組成，用於實現對勵磁線圈進行方波勵磁。原理示意圖如圖3所（suǒ）示。
圖中，L1為勵磁線圈（quān）的示意符號。H橋路中，高端橋臂（bì）采用PNP型的達林頓三*管，以（yǐ）通過電流控製其通斷，從而克服（fú）因線圈的電（diàn）感特性導致H橋高端電壓大幅波動而較難控（kòng）製的問題。H橋驅動電路主要由達林頓陣列管和三*管等組成，為（wéi）H橋高端（duān）橋臂提供電流控製信號，為H橋低端橋臂提供電壓控製信號，且對H橋的控製（zhì）采用對臂（bì）聯動控製方式，即由控製信號（hào）CON1控製H橋T1管和T4管的通（tōng）斷，由（yóu）控（kòng）製信（xìn）號CON2控製（zhì）H橋T2和T3的通斷（duàn）。CON1和CON2為正交的PWM波，從而實現對勵（lì）磁線圈的方波勵磁。勵磁係統中檢流電（diàn）路（lù）主要由檢流電阻組成（chéng），檢流電阻同樣采（cǎi）用大（dà）功率低溫漂的精（jīng）密電阻以避免長期勵磁工（gōng）作時電路溫升引起電路參數的較大漂移（yí）。另外，檢流（liú）電阻取低阻值電阻以降低H橋低（dī）端電壓波（bō）動，從而保證H橋低（dī）端橋臂可靠（kào）通斷（duàn）。
3 、勵磁時序產生電路
勵磁時（shí）序產生電路用於產生勵（lì）磁控（kòng）製信號CON1和CON2以（yǐ）控製方波勵磁時序，其電路原理結構圖如圖4所示。
該電路主要由勵磁時序發生單元、三態緩衝（chōng）器及（jí）隔離光耦組成。勵磁時序由冷凍鹽水流量計係統的控製核心產生。采（cǎi）用DSP的EPWM外設模（mó）塊，通過設定其內部定時器的工作模（mó）式發出所要求的勵磁頻率的勵磁時序PWM信號CT_1和CT_2。由於勵磁控製係統中（zhōng）的勵（lì）磁工作電源的電壓要比DSP的工作電源電壓高得多，為防止勵磁（cí）電路故障（zhàng）對係統控製核心產生致命影響，采用光（guāng）耦將控（kòng）製部分與勵磁部（bù）分（fèn）進行隔離。另外，由於DSP引腳的驅動能力有限，所以在DSP與隔離光耦之（zhī）間加入三態緩衝（chōng）器以驅動隔離光耦的輸入級。並且，DSP能夠通過GPIO口控製三態（tài）緩（huǎn）衝（chōng）器上的（de）使能引腳來使能和禁止勵磁，以在檢測到電路故障時迅速關斷H橋所有橋臂。該勵磁時序產生電路通過軟件編程可產生如圖5所示的單頻矩形波。在（zài）實際應用中，由於組成H橋的達（dá）林頓（dùn）三*管與（yǔ）MOS管導（dǎo）通與關斷的時間不一致，易在勵磁方（fāng）向切換瞬間，產生上下（xià）橋臂同時導通的現（xiàn）象，反映在（zài）勵磁電流波形上為一幅值很高的窄脈衝。該脈衝電流不僅容易引（yǐn）起遲滯比較（jiào）電路的誤輸出，從而導致高低壓切換電路與電流旁路電路的誤動作（zuò），而（ér）且對恒流控製電路產（chǎn）生衝擊（jī），減小三端穩壓芯片的使用壽命（mìng），同時還會產生EMC電磁幹（gàn）擾，給（gěi）測量精度帶來影（yǐng）響。所以實際應用時，如圖5所示對方波勵磁時序添加死區，可以明顯（xiǎn）減小上述現象。
工業鹽水（shuǐ）流量計在聚（jù）乙烯醇生（shēng）產各工（gōng）段的的應用狀況 測量鹽水流量計在地下管道中的安裝 流場、磁（cí）場及介（jiè）質電導（dǎo）率對測量鹽（yán）水流量計（jì）測量的影（yǐng）響分（fèn）析 防腐鹽水流（liú）量表校準設備的重要性 除鹽水（shuǐ）流量（liàng）表的產品特點及應用範圍與精準測量解析 除鹽水流量表在特殊環境中需（xū）要考慮的一些因素 鹽水流量計在自來水供水企業中的（de）選型與應用 關於鹽水溶液（yè）流量計（jì）的誤差產生原因及調整方法 冷凍鹽水管道流量計在磷銨裝（zhuāng）置中（zhōng）的安裝與故障處理（lǐ） 如何通過（guò）測量電*接觸電阻分析脫鹽水流量計（jì）故障及解決方法 除鹽水流（liú）量計的測量電*的組成方式有（yǒu）幾種類型 鹽水流量計測量管的襯裏和電*加工工藝方法討論 雷擊對（duì）除鹽水電磁流量表的危害及如何有效應對雷擊的措施 冷凍鹽（yán）水流量計勵磁係統硬（yìng）件研製 關於幾（jǐ）類測鹽水流量用流量計的特點及選型的分析 環形電源工業鹽水流量計*大限度地提高了能量流量 測量除鹽水流量（liàng）用流量計的抗幹擾措施及其（qí）效果分析 正確理解測鹽水流量計的誤差產生原因及調整方法 使用耐腐蝕鹽水（shuǐ）流量計計量鋼廠工業水的（de）應用（yòng）分析 工業除鹽水流量計,測鹽水流量用什麽流量計 工業除鹽水流量計,測鹽水流量計 工業除鹽水流量計,高（gāo）精度鹽水流量計 除（chú）鹽水流量計 電廠化水除鹽水流量計 電廠除鹽水流量計選型 除（chú）鹽水流量計選型,電廠（chǎng）化水除鹽水流量計 除鹽水流量計,脫鹽水流量計 耐（nài）腐蝕鹽水流量計的調校方法與安全措施 鹽水計量表在汙水流量測量（liàng）中有什麽優勢 除鹽水流量計等流量儀表與管道連接有哪幾種方式
1、 高、低壓切換恒流控製電路（lù）
高、低壓切換恒流控製電路是勵磁（cí）控製係統中的關鍵部分（fèn），由高、低壓電源、能量回饋電路、高低壓切換電路、恒流控製電路、電流（liú）旁路電路和遲（chí）滯比（bǐ）較電路組（zǔ）成，其電路原理如圖2所示。
高、低（dī）壓電源來自於AC-DC模塊。其中，高壓源直接采用AC-DC的80V輸出電源（yuán）；低壓源則由DC-DC轉換器對AC-DC模塊的24V輸出電源進行轉換得到的可調電壓（yā）源。電壓大小則以保（bǎo）證勵磁穩態時，恒流控製電（diàn）路中的三端穩壓器（qì）輸入輸出（chū）壓（yā）差相對較小（xiǎo）為準，以降低電路損耗（hào）；能量回饋電路由儲（chǔ）能電容C1、保護二*管（guǎn）D1和能量泄放電阻R1組成。其中，電容C1用於儲存勵磁（cí）方向切換時，勵磁（cí）線圈中泄放的能量。齊納二*管D1用於（yú）防止勵磁線圈中能量泄放時，由於電（diàn）容C1的充（chōng）電電壓過（guò）高，而導（dǎo）致的電容擊穿。電阻R1用於在係統斷電不工作時，為電容C1提供能量泄放回路；高低壓切換電路主要由肖特基二*管（guǎn）和達林頓三*管（guǎn）組成高低壓平滑切換電路。當達林頓三*管導通時，將（jiāng）高壓源切（qiē）換為勵磁工作電源，肖特基二*管反（fǎn）向關斷，低壓源被切除。而當達林頓三*管關斷時，肖特（tè）基二*管重新正向導通，將低壓源切換（huàn）為勵（lì）磁工作電源。恒流控製（zhì）電（diàn）路由三端穩壓芯片、電阻R2與肖特基二*管D3構成。電阻R2用於設置恒流源輸出電流的大小，即勵磁電流的穩態值（zhí）；由於勵磁電流達到200mA左右，為防止長期勵磁導致電路溫升並影響電路參數，電阻R2選用大功率低（dī）溫漂（piāo）係數的精密電阻；肖特基二（èr）*管（guǎn）D3一方麵用於（yú）防止反向電流損壞三端穩壓器；另一方麵用於組成勵（lì）磁線圈的能量泄放回路的一部分；電流旁（páng）路電路主（zhǔ）要由（yóu）達林頓三*管組成，由遲滯比較電路控（kòng）製通斷；遲滯比較電路主要由運放和電阻等分立元件搭建而成。比較電路一端（duān）輸入為基準Vref，其值取決於勵磁電流的（de）穩態設定（dìng）值大小，另一端輸入則為檢流電（diàn）路檢測得到的勵磁電流信號Cur。
2、 H橋勵磁開關電路與檢流電路
H橋開關電路主要由H橋路及其驅動電路組成，用於實現對勵磁線圈進行方波勵磁。原理示意圖如圖3所（suǒ）示。
圖中，L1為勵磁線圈（quān）的示意符號。H橋路中，高端橋臂（bì）采用PNP型的達林頓三*管，以（yǐ）通過電流控製其通斷，從而克服（fú）因線圈的電（diàn）感特性導致H橋高端電壓大幅波動而較難控（kòng）製的問題。H橋驅動電路主要由達林頓陣列管和三*管等組成，為（wéi）H橋高端（duān）橋臂提供電流控製信號，為H橋低端橋臂提供電壓控製信號，且對H橋的控製（zhì）采用對臂（bì）聯動控製方式，即由控製信號（hào）CON1控製H橋T1管和T4管的通（tōng）斷，由（yóu）控（kòng）製信（xìn）號CON2控製（zhì）H橋T2和T3的通斷（duàn）。CON1和CON2為正交的PWM波，從而實現對勵（lì）磁線圈的方波勵磁。勵磁係統中檢流電（diàn）路（lù）主要由檢流電阻組成（chéng），檢流電阻同樣采（cǎi）用大（dà）功率低溫漂的精（jīng）密電阻以避免長期勵磁工（gōng）作時電路溫升引起電路參數的較大漂移（yí）。另外，檢流（liú）電阻取低阻值電阻以降低H橋低（dī）端電壓波（bō）動，從而保證H橋低（dī）端橋臂可靠（kào）通斷（duàn）。
3 、勵磁時序產生電路
勵磁時（shí）序產生電路用於產生勵（lì）磁控（kòng）製信號CON1和CON2以（yǐ）控製方波勵磁時序，其電路原理結構圖如圖4所示。
該電路主要由勵磁時序發生單元、三態緩衝（chōng）器及（jí）隔離光耦組成。勵磁時序由冷凍鹽水流量計係統的控製核心產生。采（cǎi）用DSP的EPWM外設模（mó）塊，通過設定其內部定時器的工作模（mó）式發出所要求的勵磁頻率的勵磁時序PWM信號CT_1和CT_2。由於勵磁控製係統中（zhōng）的勵（lì）磁工作電源的電壓要比DSP的工作電源電壓高得多，為防止勵磁（cí）電路故障（zhàng）對係統控製核心產生致命影響，采用光（guāng）耦將控（kòng）製部分與勵磁部（bù）分（fèn）進行隔離。另外，由於DSP引腳的驅動能力有限，所以在DSP與隔離光耦之（zhī）間加入三態緩衝（chōng）器以驅動隔離光耦的輸入級。並且，DSP能夠通過GPIO口控製三態（tài）緩（huǎn）衝（chōng）器上的（de）使能引腳來使能和禁止勵磁，以在檢測到電路故障時迅速關斷H橋所有橋臂。該勵磁時序產生電路通過軟件編程可產生如圖5所示的單頻矩形波。在（zài）實際應用中，由於組成H橋的達（dá）林頓（dùn）三*管與（yǔ）MOS管導（dǎo）通與關斷的時間不一致，易在勵磁方（fāng）向切換瞬間，產生上下（xià）橋臂同時導通的現（xiàn）象，反映在（zài）勵磁電流波形上為一幅值很高的窄脈衝。該脈衝電流不僅容易引（yǐn）起遲滯比較（jiào）電路的誤輸出，從而導致高低壓切換電路與電流旁路電路的誤動作（zuò），而（ér）且對恒流控製電路產（chǎn）生衝擊（jī），減小三端穩壓芯片的使用壽命（mìng），同時還會產生EMC電磁幹（gàn）擾，給（gěi）測量精度帶來影（yǐng）響。所以實際應用時，如圖5所示對方波勵磁時序添加死區，可以明顯（xiǎn）減小上述現象。
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