電（diàn）磁海水流量計勵（lì）磁係統硬件研製
點擊次數：2175 發布時間：2021-09-04 03:02:46
1、 高、低壓（yā）切換（huàn）恒流控製電路
高、低壓（yā）切換恒流控製電路是（shì）勵磁（cí）控製（zhì）係統中的關鍵部分，由高、低壓電源、能（néng）量回饋電路、高低壓切換電路、恒流控製電路、電流（liú）旁（páng）路電路和遲滯比較電路組成，其電路原（yuán）理如圖2所示。
高、低壓電源來自於AC-DC模塊。其中，高壓（yā）源直（zhí）接采用AC-DC的80V輸出電源；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（diào）電壓源。電壓大（dà）小則以保（bǎo）證勵磁穩態時，恒流控製電路中的三端穩壓（yā）器輸入輸出壓差相對較小為準，以（yǐ）降低電路損耗；能量回饋電路由（yóu）儲能電容C1、保護（hù）二*管D1和能量泄放電阻R1組（zǔ）成。其中，電容C1用於儲存勵磁方向切換時，勵磁線圈中泄放的能量。齊（qí）納二*管（guǎn）D1用於防止（zhǐ）勵（lì）磁線圈中能量泄放時，由於電容C1的充電電壓過高，而導致的電容擊穿。電阻R1用於在係統斷電不（bú）工作時，為電容C1提供能量（liàng）泄放（fàng）回路；高（gāo）低壓切換電路主要由肖特基二*管和達林頓三*管組（zǔ）成高（gāo）低（dī）壓平滑切換電路。當達林頓三*管導通時，將高壓源（yuán）切換為勵磁工作電源，肖特基二*管反向關斷，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，將低壓源切換為勵磁工作電源（yuán）。恒（héng）流控（kòng）製電路由三端穩壓芯片（piàn）、電阻R2與肖（xiāo）特（tè）基二*管D3構成。電阻R2用於設置恒流源輸（shū）出電流的大（dà）小，即勵磁電流的穩態值；由於勵磁電流達（dá）到200mA左右（yòu），為防（fáng）止長期勵磁導致電路溫升並影響電路參數，電阻R2選（xuǎn）用大功率低溫漂係數的精密電阻；肖特基二*管D3一方麵用於防止反向電流損壞（huài）三端穩壓器；另（lìng）一方麵用於組成勵磁線圈的能量泄放回路的一部分；電流旁路（lù）電路主要由達林頓三*管組成，由遲滯比（bǐ）較電路控製通斷；遲滯比較電路主要（yào）由運放和電阻等分立元件搭（dā）建而成。比較電路一端輸入為基準Vref，其值取決於勵磁（cí）電流的穩（wěn）態設定（dìng）值大小（xiǎo），另一端（duān）輸入則為檢（jiǎn）流電路檢測得到的勵磁電流信（xìn）號Cur。
2、 H橋勵磁開（kāi）關電路與檢流電路
H橋開關電路主要由H橋路（lù）及其驅（qū）動電路組成（chéng），用（yòng）於實現對勵磁線圈進行方（fāng）波勵磁。原理示意圖如圖3所（suǒ）示（shì）。
圖中，L1為勵磁線圈的示意符號。H橋（qiáo）路中，高端橋臂采用PNP型的達林頓三*管（guǎn），以（yǐ）通過電流控製其通斷，從而克服因線圈的電（diàn）感特性導致H橋高端（duān）電壓大幅波動而較難控製的問（wèn）題。H橋（qiáo）驅動電路主要由達林（lín）頓陣列管和三*管等組成，為H橋高端橋（qiáo）臂提供電流控製信號（hào），為H橋低端橋臂（bì）提供電壓控製信號，且（qiě）對H橋的控製采用對臂聯動控製（zhì）方式，即由（yóu）控製信號CON1控製（zhì）H橋T1管和（hé）T4管的通斷，由控製信（xìn）號CON2控製H橋T2和T3的通斷。CON1和CON2為正交的PWM波，從而實現對勵磁線圈的方波勵磁。勵磁（cí）係統中檢流（liú）電路主要由檢（jiǎn）流電阻組成，檢流電阻同樣采用大功率低溫漂的精密電阻以避免長期勵磁工作（zuò）時電路溫升引起電路參數的較大（dà）漂移。另外，檢流電（diàn）阻取低阻值電阻以降低H橋低端電壓（yā）波動，從而保證H橋低端橋臂可（kě）靠（kào）通（tōng）斷。
3 、勵（lì）磁時序產生（shēng）電路
勵磁時序產生電路用於（yú）產生勵磁控製信號CON1和CON2以控製方波（bō）勵磁時序，其電路原理結構（gòu）圖如圖4所示。
該電路主要由勵磁時序發（fā）生（shēng）單元、三（sān）態（tài）緩衝器（qì）及隔離光耦組成。勵磁時（shí）序由電磁海水（shuǐ）流量計係統的控製核心產生。采用（yòng）DSP的EPWM外設模塊，通過設定其內部（bù）定時器的工作模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的勵磁工作電源的（de）電壓要比DSP的工（gōng）作電源電壓高得多，為防止（zhǐ）勵磁電路故障（zhàng）對係統控製核心產生致命影響，采用光耦將控製部分與勵磁（cí）部分進行隔離。另外，由於DSP引腳的（de）驅（qū）動能力有限，所以在DSP與（yǔ）隔離光耦（ǒu）之間加入三態緩（huǎn）衝器以驅動隔離光耦的輸入級。並（bìng）且，DSP能夠通過GPIO口控製三態緩衝（chōng）器上的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（guān）斷H橋（qiáo）所有橋臂。該勵磁時序產生（shēng）電路通過軟件編程可（kě）產生如（rú）圖5所示的單頻（pín）矩形波。在實（shí）際（jì）應用中，由於組成H橋的達林頓三*管與MOS管導通與關斷的時間不一致，易在勵磁方向（xiàng）切（qiē）換瞬間，產生上下橋臂同時導通的現象，反映在勵（lì）磁電流波形（xíng）上為一幅值很高（gāo）的窄脈衝（chōng）。該脈衝電流不（bú）僅容（róng）易引起遲滯比較電路的誤（wù）輸出，從而導致高低壓切換電路與電流旁路電路的誤動作，而且對（duì）恒流控製電路產生衝擊，減小三端（duān）穩壓芯片的使用壽命，同時還（hái）會產生EMC電磁（cí）幹擾，給測量精度帶來影響。所以實際應（yīng）用時，如圖5所示對方波勵磁時序添加（jiā）死區，可以明顯（xiǎn）減小上述（shù）現象。
4個問題製約我國海水流（liú）量計等儀器儀表的（de）高速發展 汙水（shuǐ）處理中對於鹽水海水流量計的設（shè）計（jì）與應用 海水計量表選型時需要考慮的五個因素及一般（bān）步驟 海水流量計的勵磁係統研製的實驗與測試 電磁（cí）海水流（liú）量計勵（lì）磁係統硬件研製 定製海水流量（liàng）計勵磁控製方案設計 海水流量計的安裝與使用事項分析 海水智能計（jì）量表的（de）使用注（zhù）意事項及故障處理 正確理解海水流量計的（de）誤差產生原因及調整方法 管道測量介質的流體特（tè）征對電磁海水流量計的影響（xiǎng） 關於海水（shuǐ）流量計廠家的常（cháng）規的六種分類方法 測量海水流量計,海水流量表 海水流量計廠家,智能海水流量計 海水流量計價格,電磁海水流量計 測量海水流（liú）量計,海水流量計廠家 海水流量表,海水流（liú）量（liàng）計廠家 海水流量計價格 智能海水流（liú）量計,海水流（liú）量計廠家 海水流量（liàng）計價格（gé）,智能海水流量計 電磁海水流量計,海水流量計價格（gé） 測量海水流量計,電磁（cí）海水流量計 海水流（liú）量表,電磁海水流量計
高、低壓（yā）切換恒流控製電路是（shì）勵磁（cí）控製（zhì）係統中的關鍵部分，由高、低壓電源、能（néng）量回饋電路、高低壓切換電路、恒流控製電路、電流（liú）旁（páng）路電路和遲滯比較電路組成，其電路原（yuán）理如圖2所示。
高、低壓電源來自於AC-DC模塊。其中，高壓（yā）源直（zhí）接采用AC-DC的80V輸出電源；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（diào）電壓源。電壓大（dà）小則以保（bǎo）證勵磁穩態時，恒流控製電路中的三端穩壓（yā）器輸入輸出壓差相對較小為準，以（yǐ）降低電路損耗；能量回饋電路由（yóu）儲能電容C1、保護（hù）二*管D1和能量泄放電阻R1組（zǔ）成。其中，電容C1用於儲存勵磁方向切換時，勵磁線圈中泄放的能量。齊（qí）納二*管（guǎn）D1用於防止（zhǐ）勵（lì）磁線圈中能量泄放時，由於電容C1的充電電壓過高，而導致的電容擊穿。電阻R1用於在係統斷電不（bú）工作時，為電容C1提供能量（liàng）泄放（fàng）回路；高（gāo）低壓切換電路主要由肖特基二*管和達林頓三*管組（zǔ）成高（gāo）低（dī）壓平滑切換電路。當達林頓三*管導通時，將高壓源（yuán）切換為勵磁工作電源，肖特基二*管反向關斷，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，將低壓源切換為勵磁工作電源（yuán）。恒（héng）流控（kòng）製電路由三端穩壓芯片（piàn）、電阻R2與肖（xiāo）特（tè）基二*管D3構成。電阻R2用於設置恒流源輸（shū）出電流的大（dà）小，即勵磁電流的穩態值；由於勵磁電流達（dá）到200mA左右（yòu），為防（fáng）止長期勵磁導致電路溫升並影響電路參數，電阻R2選（xuǎn）用大功率低溫漂係數的精密電阻；肖特基二*管D3一方麵用於防止反向電流損壞（huài）三端穩壓器；另（lìng）一方麵用於組成勵磁線圈的能量泄放回路的一部分；電流旁路（lù）電路主要由達林頓三*管組成，由遲滯比（bǐ）較電路控製通斷；遲滯比較電路主要（yào）由運放和電阻等分立元件搭（dā）建而成。比較電路一端輸入為基準Vref，其值取決於勵磁（cí）電流的穩（wěn）態設定（dìng）值大小（xiǎo），另一端（duān）輸入則為檢（jiǎn）流電路檢測得到的勵磁電流信（xìn）號Cur。
2、 H橋勵磁開（kāi）關電路與檢流電路
H橋開關電路主要由H橋路（lù）及其驅（qū）動電路組成（chéng），用（yòng）於實現對勵磁線圈進行方（fāng）波勵磁。原理示意圖如圖3所（suǒ）示（shì）。
圖中，L1為勵磁線圈的示意符號。H橋（qiáo）路中，高端橋臂采用PNP型的達林頓三*管（guǎn），以（yǐ）通過電流控製其通斷，從而克服因線圈的電（diàn）感特性導致H橋高端（duān）電壓大幅波動而較難控製的問（wèn）題。H橋（qiáo）驅動電路主要由達林（lín）頓陣列管和三*管等組成，為H橋高端橋（qiáo）臂提供電流控製信號（hào），為H橋低端橋臂（bì）提供電壓控製信號，且（qiě）對H橋的控製采用對臂聯動控製（zhì）方式，即由（yóu）控製信號CON1控製（zhì）H橋T1管和（hé）T4管的通斷，由控製信（xìn）號CON2控製H橋T2和T3的通斷。CON1和CON2為正交的PWM波，從而實現對勵磁線圈的方波勵磁。勵磁（cí）係統中檢流（liú）電路主要由檢（jiǎn）流電阻組成，檢流電阻同樣采用大功率低溫漂的精密電阻以避免長期勵磁工作（zuò）時電路溫升引起電路參數的較大（dà）漂移。另外，檢流電（diàn）阻取低阻值電阻以降低H橋低端電壓（yā）波動，從而保證H橋低端橋臂可（kě）靠（kào）通（tōng）斷。
3 、勵（lì）磁時序產生（shēng）電路
勵磁時序產生電路用於（yú）產生勵磁控製信號CON1和CON2以控製方波（bō）勵磁時序，其電路原理結構（gòu）圖如圖4所示。
該電路主要由勵磁時序發（fā）生（shēng）單元、三（sān）態（tài）緩衝器（qì）及隔離光耦組成。勵磁時（shí）序由電磁海水（shuǐ）流量計係統的控製核心產生。采用（yòng）DSP的EPWM外設模塊，通過設定其內部（bù）定時器的工作模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的勵磁工作電源的（de）電壓要比DSP的工（gōng）作電源電壓高得多，為防止（zhǐ）勵磁電路故障（zhàng）對係統控製核心產生致命影響，采用光耦將控製部分與勵磁（cí）部分進行隔離。另外，由於DSP引腳的（de）驅（qū）動能力有限，所以在DSP與（yǔ）隔離光耦（ǒu）之間加入三態緩（huǎn）衝器以驅動隔離光耦的輸入級。並（bìng）且，DSP能夠通過GPIO口控製三態緩衝（chōng）器上的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（guān）斷H橋（qiáo）所有橋臂。該勵磁時序產生（shēng）電路通過軟件編程可（kě）產生如（rú）圖5所示的單頻（pín）矩形波。在實（shí）際（jì）應用中，由於組成H橋的達林頓三*管與MOS管導通與關斷的時間不一致，易在勵磁方向（xiàng）切（qiē）換瞬間，產生上下橋臂同時導通的現象，反映在勵（lì）磁電流波形（xíng）上為一幅值很高（gāo）的窄脈衝（chōng）。該脈衝電流不（bú）僅容（róng）易引起遲滯比較電路的誤（wù）輸出，從而導致高低壓切換電路與電流旁路電路的誤動作，而且對（duì）恒流控製電路產生衝擊，減小三端（duān）穩壓芯片的使用壽命，同時還（hái）會產生EMC電磁（cí）幹擾，給測量精度帶來影響。所以實際應（yīng）用時，如圖5所示對方波勵磁時序添加（jiā）死區，可以明顯（xiǎn）減小上述（shù）現象。
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