智能电磁流量计制造技术

本实用新型专利技术公开的电磁流量计，包括有传感器，励磁电路，微机控制电路和输出电路，在单片机控制电路中，单片机芯片设有ＣＡＮ现场总线输出接口，输出总线的一个接端ＣＡＮ－Ｌ与其输出端ＣＲＸ０和Ｐ１口Ｐ１．６／ＣＴＸ０相连接，另一个接端ＣＡＮ－Ｈ与其输出端ＣＲＸ１和Ｐ１口Ｐ１．７／ＣＴＸ１相连接，连接方便；其单片机控制端输出控制信号经光电耦合器Ｕ９、Ｕ１０、Ｕ１１、Ｕ１２到励磁电路，再输出脉冲励磁电流到励磁线圈。它有效地解决了抗干扰，提高测量精度问题，和提高传输效率问题。它适用于新一代的智能式电磁流量计。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术属于电磁流量计。
技术介绍
流量测量种类的繁多，因原理不同而异。电磁流量计的文献也比较多，上世纪末的90年代以后组合进了新的技术，形成了集传感器技术、微机测量控制和数字通信传输为一体的新特点。中国专利ZL98225207公开了一种智能电磁流量计，与通常的一样，它包括有传感器，励磁电路，微机控制电路和输出电路；另外的文献中也有关于利用现场总线和HART协议实现通讯传输，以及利用低频矩形波励磁方式运行原理的应用。但现有的包括智能式电磁流量计存在着因电网电源干扰至使测量精度难以提高和点对点数据传输协议方式带来的通讯速率不高的两个问题仍然存在。
技术实现思路
本技术旨在提出一种可更好解决上述问题的电磁流量计技术方案。本技术的智能电磁流量计，包括有传感器，励磁电路，微机控制电路和输出电路，其特征在于所说单片机控制电路中，单片机芯片设有现场总线输出接口，输出总线的一个接端CAN-L与其输出端CRX0和P1口P1.6/CTX0相连接，另一个接端CAN-H与其输出端CRX1和P1口P1.7/CTX1相连接；其单片机U8控制端P0口P0.0/AD0接到励磁电路装置的光电耦合器U12、U9的输入端，P0口P0.1/AD1接到励磁电路装置的光电耦合器U10、U11的输入端，励磁电路装置的输出端K1、K2接往励磁线圈。本技术采用了数字脉冲电流励磁，其脉冲频率可以远离电网的交变频率，从而有效地减少了干扰，使传感信号更加稳定，提高了测量精度。利用了CAN现场总线，和相应的传输协议工作，使用性能改善，可支持分布式实时控制的串行通信网络，其通讯速率高，最高可达1Mbps，在5Kbps速率下，最大总线长度可达10Km。其通讯速率和传输距离明显高于Hart总线和RS485总线。附图说明图1是智能电磁流量计的电路结构框图。图2是智能电磁流量计的电路原理图。其中I、输入电路II、滤波放大电路III、采样保持和差动放大电路IV、A/D模数转换接口电路V、光电耦合电路VI、嵌入式单片机VII、同步电子开关电路VIII、数字励磁电路IX、CAN现场总线输出电路具体实施方式以下结合上述图示的实施例作进一步的说明。本电磁流量计根据法拉弟电磁感应原理工作的。导电液体沿测量管道流动时，通过切割磁力线而产生感应电动势，感应电动势的大小与其流速成正比，由管壁截面上下设置的电极测得感应电势便可以求得流量。即导电流体流经电极时，在励磁电流的作用下，从电极SIG1、SIG2得到电动势成为传感器的输出信号。其关系式为Q＝π/4(D2v)＝πDe/4B其中Q为流量，D为管路内径，B为磁通密度，v为平均流速，e为电动势。智能电磁流量计主要由包括传感器的测量段机械部分和检测电路装置部分组成，其结构和工作框图如图1所示。其测量管1为非磁性体的金属管，设有线圈、铁芯和电极。两个电极2在励磁线圈3的数字脉冲励磁电流作用下产生感应电压信号，进入前置信号放大器4进行信号前置放大，而后经低通滤波器5作滤波放大，提高信噪比和信号量，再通过电容器耦合，消除直流分量和零点漂移，在同步电子开关11的控制下输入到采样电路6采样保持，再由A/D转换器7作模/数转换，转换后的数字信号经光电耦合器8隔离后送到MCU单片机9作流量运算处理，单片机输出控制信号一路连通同步开关11，另一路连通数字励磁电路装置10，控制脉冲励磁电流的输出，再一路输出到12显示。通讯输出信号则由CAN现场总线13连接输出，通往远端控制中心。图2给出了智能电磁流量计实施例的电路原理图。主要由图示虚线框表示的九个部分组成，它们是I、输入电路，II、滤波放大电路，III、采样保持和差动放大电路，IV、A/D模数转换接口电路，V、光电耦合电路，VI、嵌入式单片机，VII、同步电子开关电路，VIII、数字励磁电路，IX、CAN现场总线输出电路。输入电路I由电阻R1、R2、R3和芯片U1(INA118U)构成，电阻R1、R2分别接往传感器的两个电极SIG1、SIG2，获取输入信号，经芯片前置放大，从其6脚输出的信号进入后级滤波放大电路II进行低通滤波，运放芯片U2进一步将信号放大。C3为耦合电容。后面框III是由芯片U3A、U3B(CD4066)和电阻R10、R11、电容C4、C5构成采样保持电路，芯片U6(INA118U)构成的放大电路再将取样信号差动放大。框IV中的芯片U7(MCP3201)用于A/D转换，本接口电路经过光电耦合电路V进行光电转换隔离再与框VI的嵌入式单片机嵌入式单片机U8(P87C592EFA)连接。其输入和控制部分的连接都采用了光电隔离措施。U8的10、9、8、7脚接操作控制按钮。嵌入式单片机U8的P5口脚65、66分别输出控制信号到框VII的同步电子开关电路去控制U3A、U3B采样。另外，数字控制的励磁电路VIII的励磁电流由单片机控制，框IX的CAN现场总线输出电路输出信号也由单片机控制输出。其控制端P0口P0.0/AD0接到励磁电路装置的光电耦合器U12(4N25)的输入端，P0口P0.1/AD1接到励磁电路装置的光电耦合器U10的输入端，通过控制驱动三极管VT1、VT2，VT3、VT4的基极产生脉冲电流，励磁电路装置的输出端K1、K2接往励磁线圈，由单片机精确输出控制励磁频率为6.25HZ，由于它来自于单片机而不是取自电网50HZ的分频，故不会受到电网的干扰。嵌入式单片机U8(P87C592EFA)设有CAN现场总线输出接口，CAN输出总线的一个接端CAN-L与U8输出端CRX0脚57和P1口P1.6/CTX0脚23相连接，另一个接端CAN-H与U8输出端CRX1脚56和P1口P1.7/CTX1脚24相连接。图中电阻R15、R17，R16、R18主要起阻抗匹配作用，以此顺利完成通信传输连接，并根据具体用户应用程序的接口情况完成信息处理的应用层任务。实践表明，本现场总线接口十分适合于对电磁敏感性、连线故障容错和抗瞬变过程有限制要求的应用场合。嵌入式单片机U8的P2口脚40、41、42分别对应为显示装置的CS、CLK和DATA端，供显示连接用。权利要求1.一种智能电磁流量计，包括有传感器，励磁电路，微机控制电路和输出电路，其特征在于所说单片机U8控制电路中，单片机芯片(P87C592EFA)设有现场总线输出接口，输出总线的一个接端CAN-L与其输出端CRX0和P1口P1.6/CTX0相连接，另一个接端CAN-H与其输出端CRX1和P1口P1.7/CTX1相连接；其单片机U8控制端P0口P0.0/AD0接到励磁电路装置的光电耦合器U12、U9的输入端，P0口P0.1/AD1接到励磁电路装置的光电耦合器U10、U11的输入端，励磁电路装置的输出端K1、K2接往励磁线圈。专利摘要本技术公开的电磁流量计，包括有传感器，励磁电路，微机控制电路和输出电路，在单片机控制电路中，单片机芯片设有CAN现场总线输出接口，输出总线的一个接端CAN－L与其输出端CRX0和P1口P1.6/CTX0相连接，另一个接端CAN－H与其输出端CRX1和P1口P1.7/CTX1相连接，连接方便；其单片机控制端输出控制信号经光电耦合器U9、U10、U11、U12到励磁电路，再输出脉冲励磁电流到励磁线圈。它有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电磁流量计，包括有传感器，励磁电路，微机控制电路和输出电路，其特征在于所说单片机Ｕ８控制电路中，单片机芯片（Ｐ８７Ｃ５９２ＥＦＡ）设有现场总线输出接口，输出总线的一个接端ＣＡＮ－Ｌ与其输出端ＣＲＸ０和Ｐ１口Ｐ１．６／ＣＴＸ０相连接，另一个接端ＣＡＮ－Ｈ与其输出端ＣＲＸ１和Ｐ１口Ｐ１．７／ＣＴＸ１相连接；其单片机Ｕ８控制端Ｐ０口Ｐ０．０／ＡＤ０接到励磁电路装置的光电耦合器Ｕ１２、Ｕ９的输入端，Ｐ０口Ｐ０．１／ＡＤ１接到励磁电路装置的光电耦合器Ｕ１０、Ｕ１１的输入端，励磁电路装置的输出端Ｋ１、Ｋ２接往励磁线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙向东，陈助青，
申请(专利权)人：义乌市仪表有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]