一种新型数字式电磁流量计驱动电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种新型数字式电磁流量计驱动电路，包括信号处理模块、供电模块、励磁电路模块和STC8系列微处理器模块。信号处理模块包括前置放大电路、主放大电路、滤波放大电路和反相电路；供电模块包括供电及信号耦合电路和电源产生电路。信号处理模块连接STC8系列微处理器模块，STC8系列微处理器模块分别连接供电模块中供电及信号耦合电路和励磁电路模块，供电模块中电源产生电路连接信号处理模块。本实用新型专利技术采用STC8系列微处理器模块可实现为励磁电路模块提供可调节方波控制信号、对流量信号进行采样保持和V/F转换等功能，使方波控制信号和V/F转换更便捷、标准和稳定，电路结构更简单，节省了驱动电路所占空间，适用于对流量和体积有严格要求的场合。

A new driving circuit of digital electromagnetic flowmeter

The utility model relates to a novel digital electromagnetic flowmeter driving circuit, which comprises a signal processing module, a power supply module, an excitation circuit module and a STC8 series microprocessor module. The signal processing module includes pre amplifier circuit, main amplifier circuit, filter amplifier circuit and reverse phase circuit; the power supply module includes power supply, signal coupling circuit and power generation circuit. The signal processing module is connected with STC8 series microprocessor module. The STC8 series microprocessor module is respectively connected with the power supply module, the signal coupling circuit and the excitation circuit module. The power generation circuit in the power supply module is connected with the signal processing module. Adopting STC8 series microprocessor module, the utility model can provide the excitation circuit module with the functions of adjustable square wave control signal, sampling and holding the flow signal, V / F conversion, etc., which makes the square wave control signal and V / F conversion more convenient, standard and stable, the circuit structure simpler, saves the space occupied by the driving circuit, and is suitable for the occasions with strict requirements on flow and volume.

【技术实现步骤摘要】
一种新型数字式电磁流量计驱动电路
本技术涉及一种油田测井领域的电磁流量计驱动电路，具体涉及一种以STC8系列微处理器为核心的数字式电磁流量计驱动电路。
技术介绍
电磁流量计是根据法拉第电磁感应的原理测量导电的液体体积的新型流量测量仪表。目前它广泛应用于工业领域如酸、碱、盐等腐蚀性介质及各种浆液等导电液体的流量测量。目前应用最广泛的励磁方式是低频方波励磁，相比较于传统的直流励磁，其避免了电极表面的极化现象；相比较于高频励磁，其零点稳定性较好。但目前使用的低频励磁电磁流量计对励磁电路的控制信号产生过程较复杂，而且需要对信号进行采样保持的电路和压/频转换电路的接入，使得电路相对复杂，所占空间相对较大。而驱动电路中引入了STC8系列微处理器，不仅使得励磁电路的控制方波信号输出更加稳定，而且使得驱动电路的体积变得更小，更加适用于对体积有严格要求的液体流量测量场合。
技术实现思路
本技术针对现有低频方波励磁驱动电路存在的不足，提出了一种基于STC8系列微处理器的数字式电磁流量计驱动电路，通过利用STC8系列微处理器代替以往采用复杂模拟电路实现方波信号产生、采样和保持以及压/频转换等功能，大大简化了电路结构，降低了电路调试难度。本技术技术方案是：新型数字式电磁流量计驱动电路，包括信号处理模块、供电模块、励磁电路模块和STC8系列微处理器模块。信号处理模块包括前置放大电路、主放大电路、滤波放大电路和反相电路；供电模块包括供电及信号耦合电路和电源产生电路。供电模块中供电及信号耦合电路，外接直流供电设备，其输出端一方面连接电阻和稳压管分别为低压差线性稳压器和直流-直流转换器供电，另一方面又连接到励磁模块中励磁方波产生电路，为励磁电路提供高电位，保证励磁电流正常工作，而且此电路利用稳压管作为后续电路的保护电路，避免瞬间高压烧毁电路，并将STC8系列微处理器模块的输出信号耦合至电源输入端，叠加到直流供电电路上输出，最终实现流量频率信号的叠加输出；电源产生电路包括+VCC电源产生电路，虚拟地G产生电路和VSS电源产生电路。+VCC电源产生电路中低压差线性稳压器的输出端和各个芯片的正电源端相连，虚拟地G产生电路输出端则和单电源供电电路的虚电位相连，VSS电源产生电路中DC-DC转换器的输出端与双电源供电的芯片的负电源相连。在励磁模块的励磁方波产生电路中，两个磁极线圈分别接在励磁方波产生电路的输出端电容的两端，同时恒流源电路产生恒定电流，并且微处理器1脚和2脚输出的相差半周期的控制方波使得上下两个工作在放大区的起到开关作用的三极管交替导通，与其对应的电路也随即导通，并且交替流过恒流源产生的稳定的励磁电流，驱动线圈工作，达到恒流励磁的目的。同时高压端反向串联两个稳压管，以保证磁极输出方波励磁信号时低电压不至于过低。信号处理模块中前置放大电路连接传感器的两个电极，将接收的信号经过带有电压串联负反馈的前级放大，再经过次级差分电路消除共模噪声，并将两路信号转化为一路接入到主放大电路中，对流量信号进行进一步放大并滤波，再将流量信号依次连接到引入偏置电压的单电源供电的滤波放大电路和反相电路，实现流量信号的单极性输出，并且得到了相差半周期的低频励磁信号。STC8系列微处理器模块为励磁电路模块的提供相差半个周期的方波控制信号。励磁电路模块中两个起到开关作用的三极管的基极端C和D直接连接到微处理器IC105的1脚和2脚接收方波控制信号；信号处理模块输出的两路相差半周期的信号连接到微处理器IC105的6引脚和8引脚，用STC8系列微处理器对流量信号的正负周期进行采样，并将流量信号转换成频率与其数值成正比的频率信号，再通过引脚3输出给供电模块的供电及信号耦合电路。在PCB板子上对电路元器件进行布局时，尽量对称，以防电磁干扰的出现。本技术电源供电和信号输出采用单芯电缆，而且引用一个9mm*9mm的STC8系列微处理器分别实现输出励磁电路的方波控制信号、流量信号的采样和压/频转换，不仅使得电路零点稳定性较好、测量精度高以及电路稳定，而且电路结构更加简单，体积变得更小，适用于井下对电路体积有要求的环境等。附图说明图1、本技术电磁流量计驱动电路的框图。图2、本技术供电模块中供电及信号耦合电路原理图。图3、本技术供电模块中+VCC电源产生电路原理图。图4、本技术供电模块中虚拟地G产生电路原理图。图5、本技术供电模块中VSS电源产生电路原理图。图6、本技术励磁电路模块原理图。图7、本技术信号处理模块中前置放大电路原理图。图8、本技术信号处理模块中主放大电路原理图。图9、本技术信号处理模块中滤波放大电路原理图。图10、本技术信号处理模块中反相电路原理图。图11、本技术STC8系列微处理器模块的输入输出引脚连接图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的说明：图1是本技术的框图。图1中信号处理模块1，前置放大电路3，主放大电路4，滤波放大电路5，反相电路6；供电模块2，供电及信号耦合电路7，电源产生电路8；励磁电路模块9；STC8系列微处理器模块10。图2为本技术中供电模块中的供电及信号耦合电路原理图。VINA为直流稳压电源输入端，接限流电阻R200、二极管D201和稳压管DW105,稳压管DW105构成保护电路，钳制供电电压，起到避免瞬间高压烧毁后续电路的作用，然后通过电阻R206、R204后接到三个三极管BG203、BG205、BG215的集电极上；另一路通过电阻R210、R211后分别接到三个三极管BG203、BG205、BG215的基极端，然后三个三极管的发射极分别串接负载电阻R205、R209、R226接到VIN1端。L为高频信号，当L为低电平时，三极管BG201、BG202都处于截止状态，R206作为三极管BG202的阻尼电阻，可以防止BG202工作在截止区时由于VINA过大而导致瞬间击穿。当BG201导通时，BG202的基极电压降低，使BG202饱和导通，BG202集电极电压升高，使得BG204饱和导通，BG204的集电极电位由于电容C201、C202的存在不能突变，使得VINA端电位通过BG204、电阻R227和二极管D201强制降到低电位。通过以上过程，实现了L端频率信号叠加到VINA端，同时也实现了电源供电和信号输出采用同一电缆。图3、图4、图5为供电模块中电源产生电路原理图，用于给各个芯片直接供电。图3是+VCC电源产生电路。VIN1串联电阻R214、稳压管DW203和低压差线性稳压器IC202，电容C206为旁路电容，起到改善瞬态响应和抑制噪声的作用，电容C207、C208为输出电容，用来稳定芯片内部反馈电路的作用，U1的输入范围在5.41V至10V之间，最终输出端产生稳定的+VCC电压供给各电路。图4是虚拟地产生电路。+VCC通过电阻R126、R125分压，并利用放大器IC201A构成电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型数字式电磁流量计驱动电路，包括信号处理模块、供电模块、励磁电路模块和STC8系列微处理器模块，其特征在于：信号处理模块包括前置放大电路、主放大电路、滤波放大电路和反相电路；供电模块包括供电及信号耦合电路和电源产生电路；信号处理模块连接STC8系列微处理器模块，STC8系列微处理器模块分别连接供电模块中供电及信号耦合电路和励磁电路模块，供电模块中电源产生电路连接信号处理模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型数字式电磁流量计驱动电路，包括信号处理模块、供电模块、励磁电路模块和STC8系列微处理器模块，其特征在于：信号处理模块包括前置放大电路、主放大电路、滤波放大电路和反相电路；供电模块包括供电及信号耦合电路和电源产生电路；信号处理模块连接STC8系列微处理器模块，STC8系列微处理器模块分别连接供电模块中供电及信号耦合电路和励磁电路模块，供电模块中电源产生电路连接信号处理模块。


2.根据权利要求1所述一种新型数字式电磁流量计驱动电路，其特征在于：供电模块中电源产生电路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英伟，孔维航，申升，杨韵桐，王延军，张玉辉，刘兴斌，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：新型
国别省市：河北;13