基于正负电源的超声波脉冲测量电路制造技术

本申请提出的基于正负电源的超声波脉冲测量电路，包括用于进行燃气流量测量的超声波传感器组，其中第一超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U9与GP22计时电路电连接，第二超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U10与超声波信号放大处理电路电连接；还包括基于锂电池供电的用于向超声波信号放大处理电路供电实现正电压脉冲和负电压脉冲输入下的流量测量的正负电源电路。通过使用正负电源的运放进行信号放大后再将放大后的信号经过比较器后再送到GP22进行时间测量期间提升了放大倍数，同时由于超声回波信号相邻的两个周期的峰值差别也会更大降低了比较器的Vos漂移对STOP信号的影响也会更小，提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
基于正负电源的超声波脉冲测量电路
本技术属于燃气表测量领域，尤其涉及基于正负电源的超声波脉冲测量电路。
技术介绍
在天然气计量行业中，超声波流量计正逐步替代掉古老的模式燃气表。超声波流量计在对传感器信号进行处理的时候，一种信号信号处理方法是使用正负电源的运放进行信号放大后再将放大后的信号经过比较器后送到时间计量芯片。还有一种信号处理方法是通过耦合的方法将信号的电平抬高，然后用单电源运放进行信号放大再通过比较之后再给到时间计量芯片。对于使用单电源运放进行信号放大再通过比较之后再给到时间计量芯片的方法，存在一个明显的问题，由于单电源一般会将参考点设置在VCC/2，这样就极大的限制了超声信号的幅值，超声信号放大后最大为VCC，由于放大倍数不够大，会存在比较器的阀值判断的波形容易出错。另外比较器在进行过零检测产生GP22芯片需要的STOP信号时，由于超声信号未达到更大，比较器的Vos漂移对STOP信号的影响也会更大，从而影响GP22的检测精度。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本技术提出了基于正负电源的超声波脉冲测量电路，通过内设的能够提供正负电压输出的正负电源电路，可以将正负脉冲电压信号转化为正脉冲信号，使得在基于双电源供电信号处理时超声信号有更大的放大倍数大，相邻周期的回波峰值相差相对更大，更加利于比较器的检测，提升了检测精度。具体的，本实施例提出的基于正负电源的超声波脉冲测量电路，所述超声波脉冲测量电路，包括：用于进行燃气流量测量的包括第一超声波传感器和第二超声波传感器的超声波传感器组，第一超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U9与GP22计时电路电连接，第二超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U10与超声波信号放大处理电路电连接；还包括基于锂电池供电的用于向超声波信号放大处理电路供电实现正电压脉冲和负电压脉冲输入下的流量测量的正负电源电路。可选的，所述超声波信号放大处理电路，包括：经耦合电容C104与运放U10电连接的超声波信号放大电路，在超声波信号放大电路的输出端电连接有对超声波信号放大电路输出信号进行比较的比较器检波电路；在比较器检波电路的输出端电连接有基于正负电源电路输出的正脉冲、负脉冲对比较器检波电路输出的波形进行选择输出的去除负脉冲整形电路。可选的，所述超声波信号放大电路，包括：比较器U11，U11的正向输入端经耦合电容C104与运放U10电连接，比较器U11的反向输入端经电容C98与比较器U11的输出端电连接，比较器U11的第一控制端与正负电源电路的负向电源电连接，同时经电容C107接地，比较器U11的第二控制端与正负电源电路的正向电源电连接，同时经电容C102接地；比较器U11的输出端经电容C103与比较器检波电路电连接，电容C103远离U11的一端经电阻R71接地，比较器U11的输出端还经电阻R69、电容C99接地；电容C98两端并联有电阻R70。可选的，所述比较器检波电路包括：比较器U12，U1,2的正向输入端与超声信号放大电路的输出端电连接，比较器U12的反向输入端接预先设置的阀值电平CMP_VOLT，比较器U12的第一控制端与正负电源电路的负向电源电连接，同时经电容C105接地，比较器U12的第二控制端与正负电源电路的正向电源电连接，同时经电容C100接地，比较器U12的的输出端作为比较器检波电路的输出端。可选的，所述去除负脉冲整形电路，包括：三极管Q12，Q12的射极与比较器检波电路的输出端电连接，同时Q12的射极依次经电阻R72、R74接地，其中R72并联在Q12的基极与射极之间；Q12的集电极连接有一级与门电路，一级与门电路的引脚3接地，一级与门电路的引脚5与正负电源电路的正向电源电连接，同时经电容C101接地，用于生成STOP信号的一级与门电路的引脚4作为输出端与GP22计时电路电连接。可选的，所述三极管Q12的型号为2S1610。可选的，所述GP22计时电路，包括：单片机IC22，IC22的FIRE_UP端用于生成控制第一超声波传感器经运放U9的驱动信号，IC22的STOP端用于接收超声波信号放大处理电路输出的STOP信号进行燃气流量测量。可选的，所述单片机IC22的型号为TDC-GP22。可选的，所述正负电源电路包括：LDO稳压器U7、U8，以及单片机IC20、IC21；U7、U8的输入端连接3.6V锂电池，U7的输出端输出向GP22计时电路的3.0V电压，U8的输出端输出2.5V电压，U7的输入端与接地端之间连接有电容C85，U7的输出端与接地端之间连接有电容C86，U8的输入端与接地端之间连接有电容C88，U8的输出端与接地端之间连接有电容C89；IC20的引脚3与引脚6之间设有电容C92，引脚2、引脚5与3.6V锂电池连接，引脚4接地，在引脚5与引脚4之间设有电容C95，在引脚,1与引脚4之间设有电容C93，引脚1与IC21的引脚2、引脚3电连接；IC21的引脚1接地，引脚5作为反向2.5V输出端，引脚5与引脚2之间设有电容C93。可选的，在所述超声波脉冲测量电路中，第一超声波传感器经运放U9上设有控制引脚CTRL1，第二超声波传感器经运放U10上设有控制引脚CTRL2。本技术提供的技术方案带来的有益效果是：1、使用正负电源的运放进行信号放大后再将放大后的信号经过比较器后再送到GP22进行时间测量时，超声信号最大可达-Vcc～+Vcc，是使用单电源运放时的两倍，同时放大倍数可以做到更大，超声回波信号相邻的两个周期的峰值差别也会更大，同时由于波形较大，比较器的Vos漂移对STOP信号的影响也会更小，从而有效的提高GP22的测量精度。2、超声波信号放大电路中的U11是正负电源供电的运算放大器，对输入的信号进行增益倍数为A＝1+R70/R69的增益。3、比较器检波电路中的CMP_VOLT为阀值电平设置，当输入信号高于阀值电平时输出为高，当输入信号低于阀值电平时输出为负。4、去除负脉冲整形电路中当输入脉冲信号为负电压-2.5V脉冲时，经过R72.R74分压，基极电压为-2.34V，此时Q12不导通，输出信号通过R73拉低，当输入为正2.5V脉冲信号时，经过R72.R74分压，此时发射结正偏，Q12导通，即正脉冲信号正常通过。在三极管开关电路后再加一级与门电路，将波形整形为标准的方波传递给GP22。5、正负电源电路中的U7为3VLDO，产生3V为MCU和GP22供电，U8、IC20、IC21分别产生±2.5V的电源为后端信号处理电路供电。附图说明为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于正负电源的超声波脉冲测量电路，其特征在于，所述超声波脉冲测量电路，包括：/n用于进行燃气流量测量的包括第一超声波传感器和第二超声波传感器的超声波传感器组，第一超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U9与GP22计时电路电连接，第二超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U10与超声波信号放大处理电路电连接；/n还包括基于锂电池供电的用于向超声波信号放大处理电路供电实现正电压脉冲和负电压脉冲输入下的流量测量的正负电源电路。/n

【技术特征摘要】
1.基于正负电源的超声波脉冲测量电路，其特征在于，所述超声波脉冲测量电路，包括：
用于进行燃气流量测量的包括第一超声波传感器和第二超声波传感器的超声波传感器组，第一超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U9与GP22计时电路电连接，第二超声波传感器同时连接有运放U9与运放U10，并经运放U10与超声波信号放大处理电路电连接；
还包括基于锂电池供电的用于向超声波信号放大处理电路供电实现正电压脉冲和负电压脉冲输入下的流量测量的正负电源电路。


2.根据权利要求1所述的基于正负电源的超声波脉冲测量电路，其特征在于，所述超声波信号放大处理电路，包括：
经耦合电容C104与运放U10电连接的超声波信号放大电路，在超声波信号放大电路的输出端电连接有对超声波信号放大电路输出信号进行比较的比较器检波电路；
在比较器检波电路的输出端电连接有基于正负电源电路输出的正脉冲、负脉冲对比较器检波电路输出的波形进行选择输出的去除负脉冲整形电路。


3.根据权利要求2所述的基于正负电源的超声波脉冲测量电路，其特征在于，所述超声波信号放大电路，包括：
比较器U11，U11的正向输入端经耦合电容C104与运放U10电连接，比较器U11的反向输入端经电容C98与比较器U11的输出端电连接，比较器U11的第一控制端与正负电源电路的负向电源电连接，同时经电容C107接地，比较器U11的第二控制端与正负电源电路的正向电源电连接，同时经电容C102接地；
比较器U11的输出端经电容C103与比较器检波电路电连接，电容C103远离U11的一端经电阻R71接地，比较器U11的输出端还经电阻R69、电容C99接地；电容C98两端并联有电阻R70。


4.根据权利要求2所述的基于正负电源的超声波脉冲测量电路，其特征在于，所述比较器检波电路包括：
比较器U12，U1,2的正向输入端与超声信号放大电路的输出端电连接，比较器U12的反向输入端接预先设置的阀值电平CMP_VOLT，
比较器U12的第一控制端与正负电源电路的负向电源电连接，同时经电容C105接地，比较器U12的第二控制端与正负电源电路的正向电源电连接，同时经电容C100接地，比较器U12的输出端作为比较器检波电路的输出端。


5.根据权利要求2所述的基于正负...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈榕，张良岳，光梦元，
申请(专利权)人：金卡智能集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33