電磁流量計的勵磁驅動裝置及其方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁流量計的勵磁驅動裝置及其方法和應用。裝置包括時序發(fā)生器、H橋驅動器、線圈、直流電源、電阻、參考地、直流地。時序發(fā)生器的輸出連接H橋驅動器的輸入，H橋驅動器的輸出連接線圈。每個勵磁周期，時序發(fā)生器輸出固定時序的邏輯信號，控制H橋驅動器依次輸出直流電壓、脈沖電壓。應用于電磁測量原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表。該驅動方法減少了勵磁電流建立時間，降低了勵磁電流，減少勵磁線圈的匝數(shù)，簡化了電路，從而降低了勵磁功耗和成本。
【專利說明】電磁流量計的勵磁驅動裝置及其方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明所述的電磁流量計的勵磁驅動裝置及其方法和應用，涉及低功耗、低成本的電磁流量計領域。本發(fā)明適用于電磁流量計，以及電磁原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表、水表、污水表等。
【背景技術】
[0002]電磁流量計是一種基于法拉第電磁感應原理的流量測量儀表，其基本原理是:當帶有導電介質的流體通過磁場時,流體切割磁力線,在磁場的垂直方向上產生感應電勢,從而獲得流體的流速。為了克服零點的影響，電磁流量計一般采用交流勵磁方式，即交替的正向勵磁和反向勵磁，形成信號測量需要的磁場。一個采樣周期可以包含若干個交替的正向勵磁和反向勵磁。每個正向勵磁或者反向勵磁，定義為一個勵磁周期，包含開啟勵磁、電流穩(wěn)定、關閉勵磁三個過程狀態(tài)。
[0003]現(xiàn)有技術的電磁流量計，勵磁一般采用恒流電路驅動，開啟勵磁到電流穩(wěn)定的時間較長，特別是電感量較大的線圈，電流上升速度慢，導致勵磁功耗大。另外恒流電路本身存在電壓降，也消耗一定的電能，導致發(fā)熱、效率較低。為了達到較大的磁場，現(xiàn)有電磁流量計的勵磁線圈匝數(shù)較多，特別是低功耗的電磁流量計，需要的線圈匝數(shù)更多，導致制造復雜，成本高。
[0004]現(xiàn)有技術也有采用電流反饋的脈寬調制恒流源方法，雖然可以解決勵磁時間長、發(fā)熱、電路電壓降和線圈匝數(shù)多的問題，但電路復雜、成本高，未見在電磁流量計產品中獲得應用。
[0005]現(xiàn)有技術中，無論是 恒流電路驅動，還是脈寬調制恒流源方法，都采用電流反饋方式進行勵磁電流的實時調整，即實時的電流閉環(huán)驅動方式，需要電流反饋電路、恒流源實時調整電路等，導致電路復雜、成本高。這種勵磁驅動方法存在以下問題:
I)恒流電路驅動，勵磁時間長，功耗大；
2)恒流電路驅動，電路發(fā)熱、功耗大；
3 )恒流電路驅動，線圈匝數(shù)多，成本高；
4)電流閉環(huán)驅動，電路復雜。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電磁流量計的勵磁驅動裝置及其方法和應用，解決現(xiàn)有技術的問題，特別是解決電磁流量計、熱量表等的低功耗問題。
[0007]一種電磁流量計的勵磁驅動裝置，包括時序發(fā)生器、H橋驅動器、線圈、參考地、電阻；時序發(fā)生器的輸出連接H橋驅動器的輸入出橋驅動器的正輸出連接線圈的一端，負輸出連接線圈的另一端；電阻的一端連接橋驅動器的ISEN，另一端連接參考地。線圈為電磁流量計的勵磁線圈。
[0008]一種所述裝置的勵磁驅動方法，每個勵磁周期，時序發(fā)生器輸出一定時序的邏輯信號，控制H橋驅動器，在線圈上依次輸出高電壓、脈沖電壓和零電壓。
[0009]優(yōu)選地，所述高電壓的持續(xù)時間，以及脈沖電壓的持續(xù)時間和占空比，在一個采樣周期內為固定值。
[0010]一種所述的裝置，應用于電磁測量原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表。
[0011]本發(fā)明的有益效果:解決現(xiàn)有技術中，采用恒流源勵磁，導致功耗大、成本高等問題。本發(fā)明采用電流開環(huán)勵磁驅動方式，取消了電流反饋電路和恒流源調整電路，同時還減少了勵磁功耗、降低了勵磁電路成本。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
I)采用固定時序勵磁，相對恒流勵磁，減少勵磁時間；
2)沒有恒流電路的電壓降，發(fā)熱少；
3)相對恒流勵磁，可以減少線圈匝數(shù)，減低線圈成本；
4)電路簡單,成本低。
[0013]本發(fā)明的任一技術方案不一定能全部實現(xiàn)以上有益效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實施例圖。
[0015]圖2是勵磁驅動時序圖。
[0016]圖中，時序發(fā)生器1、H橋驅動器2、線圈3、參考地4、電阻5、高電壓6、脈沖電壓7和零電壓8。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1，為本發(fā)明電磁流量計的勵磁驅動方法實施例圖。
[0018]參見圖2，為本發(fā)明電磁流量計的勵磁驅動方法的勵磁驅動時序圖。
[0019]本實施例包括時序發(fā)生器1、H橋驅動器2、線圈3、參考地4、電阻5。其中時序發(fā)生器I采用微處理器、邏輯陣列等邏輯器件構造。以微處理器為例，依靠微處理器內部的定時器，產生固定時序的波形，輸出給H橋驅動器2。H橋驅動器2由MOS管、以及相應的驅動電路組成，如德州儀器公司的集成電路DRV8830和DRV8833，由于每種集成電路的邏輯略有區(qū)別，時序發(fā)生器2輸出的波形也略有不同。H橋驅動器2的兩個輸出端分別連接線圈3的兩端，每個勵磁周期，在線圈3上依次輸出高電壓6、脈沖電壓7和零電壓8 (參見圖2)，t匕如:正輸出依次輸出高電壓、脈沖電壓和零電壓，負輸出連接零電壓。為了縮小勵磁時間，高電壓6的持續(xù)時間應該按線圈3的電感量和電阻，以及所需勵磁電流的大小來確定，比如按最小拍算法計算，該技術為本行業(yè)專業(yè)人士所熟識。脈沖電壓的占空比確定并不難，按所需勵磁電流的大小，結合線圈電阻既可以計算得到。由于線圈的電感量和電阻在線圈生產完成后幾乎不會變化，經過計算可以確定波形的持續(xù)時間和占空比，從而形成固定的驅動時序，以最少的時間達到勵磁電流的穩(wěn)定。
[0020]另外，當線圈3的電阻隨工作溫度發(fā)生變化、或H橋驅動器2的供電電源發(fā)生變化時，線圈3電流會相應變化，從而導致勵磁磁場的變化，為了修正這些因素引起的誤差，H橋驅動器2的ISEN連接有電流采樣電阻4，電流采樣電阻4串聯(lián)在線圈3回路中，用于測量線圈電流。由于線圈3電流的大小和電磁流量計的電極感應信號成正比關系，因此可以用線圈3電流采樣值修正電極信號的采樣值，從而修正線圈3電阻變化、H橋驅動器2供電電壓變化等因素產生的信號誤差。由于本方法不采用電流反饋方式驅動H橋驅動器2，也不要求恒流，具有電路簡單、成本低、功耗低的特點。
[0021]本實施例的電磁流量計的勵磁驅動方法，由于H橋驅動器2的接口邏輯差異，時序發(fā)生器I和H橋驅動器2的連接方式有多種，如簡單邏輯、I2C、SPI接口等，均可實現(xiàn)H橋驅動器2的輸出，該項技術為本領域專業(yè)人士所熟知的技術，此類情況亦在本專利的保護范圍內。
[0022]本實施例的電磁流量計的勵磁驅動方法，如勵磁僅僅采用單方向勵磁，如僅用正向勵磁或者反向勵磁，線圈的其中一端可以直接接地，該技術為本領域專業(yè)人士所熟知的技術，此類情況亦在本專利的保護范圍內。
[0023]本實施例的電磁流量計的勵磁驅動方法，電阻4的一端連接參考地，該參考地一般設計為直流電源的直流地，或者設計為電流采樣電路的信號參考端，此時該參考地并不固定連接某固定電壓，仍能完成電流采樣功能，該技術為本領域專業(yè)人士所熟知的技術，此類情況亦在本發(fā)明的保護范圍內。
[0024]以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種電磁流量計的勵磁驅動裝置，其特征在于:包括時序發(fā)生器(I)、H橋驅動器(2)、線圈(3)、參考地(4)、電阻(5);時序發(fā)生器(I)的輸出連接H橋驅動器(2)的輸入；H橋驅動器(2)的正輸出連接線圈(3)的一端，負輸出連接線圈(3)的另一端；電阻(5)的一端連接H橋驅動器(2)的ISEN，另一端連接參考地(4)，線圈(3)為電磁流量計的勵磁線圈。
2.—種權利要求1所述裝置的勵磁驅動方法，其特征在于:每個勵磁周期，時序發(fā)生器(O輸出一定時序的邏輯信號，控制H橋驅動器(2),在線圈(3)上依次輸出高電壓(6)、脈沖電壓(7)和零電壓(8)。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于:所述高電壓(6)的持續(xù)時間，以及脈沖電壓(7)的持續(xù)時間和占空比，在一個采樣周期內為固定值。
4.一種如權利要求1所述的裝置，應用于電磁測量原理的熱量表、平衡熱量表、冷量表。
【文檔編號】G01F1/60GK103453954SQ201310362644
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】丁云, 陳麗君, 吳偉康 申請人:杭州云谷科技有限公司