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双频電磁流量計驅動電路整體設計电路图

作者:江蘇創輝自動化儀表有限公司
双频電磁流量計驅動電路整體設計
電磁流量計量仪器工作的基本原理:运动的导体垂直切割磁感线产生感应电压,从而根据所得电压来计算出导体切割磁感线的运动速度。具体对電磁流量計来说其励磁线圈内通过交变的双频励磁电流,使得线圈之间产生与励磁电流相对应的磁场B,被测流体流过仪器管道及垂直通过磁场时,仪器电极处产生感应电压E,感应电压传输至信号处理电路处理,并经过一些参数计算,zui终得到和流量成正比的易读输出信号。无论采用低频方波还是采用高频方波電磁流量計亦或是双频方波,它们都是针对特定的外部环境来说具有某些优势,,故本文设计的双频励磁电磁計量仪器相对于以往的电磁計量仪器来说,增加了励磁方式调节功能,在本章紧测试分析其作为双频励磁計量仪器的性能。根据大庆油田现有油井实况我们选定使用外内径为28mm、15mm的小管径流量計量仪器。在励磁选择方面本设计要求既可以实现单频矩形波励磁,又要求可以实现双频矩形波励磁,以适应不同的工况需求,故在励磁控制信号产生部分使用可编程器件以实现对励磁波形的控制以达到此目的,其他部分主要采用小模块电路,驱动电路整体如图1所示,

主要由勵磁控制部分和信號處理部分兩部分構成,勵磁控制部分實現勵磁波形的産生、輸岀等功能,主要包括供電、勵磁控制等部分。信號處理部分對電極接收到的信號進行放大、濾波、采樣等處理然後將信號耦合到電源模塊輸出主要包括濾波、放大、采樣保持、壓頻轉換等部分。兩部分相輔相成,實現流量的計量要求。
下面介绍下整个测量系统的工作过程,信号处理电路中的可编程器件产生双频励磁控制波形,双频励磁控制波形连接到励磁电路中,再由励磁电路产生双频励磁控制电压,励磁控制电压加到线圈两端,线圈内励磁电流随着励磁控制电压的变化而变化,励磁磁场也随着励磁电压和电流相应变化,zui终,电磁計量仪器电极处输出流体经过时感应的电压信号,然后经过信号处理电路处理并将信号耦合至电源线输出。其中,驱动电路中的供电和电源产生电路均采用三端稳压器产生电压为励磁及信号处理电路提供稳定的电压以保证整体电路的稳定运行。根据前两章提到的各部分电路的实现方案,我们设计了两种双频电磁流量讠驱动电路,由于第 一种方案为课题开始吋使用的方案,故在设计时未能充分考虑其电路板的具体尺寸问题,第二版电路板在设计绘制时,详细考虑了实际生产使用中油井内径的大小,故本文在考虑了各种因素的条件下设计了长245mm,宽l8mm的电路板,器件放置在板子的两面,并再考虑了模拟和数字之间的干扰问题前提下,将数字地和模拟地分块儿布线,再考虑到板子电路功耗问题的前提下设计大部分器件采用贴片封裝形式,而且对器件的布局、屏蔽问题都做了较为细致的安排。图2和图3是本文所设计两版的电路板实物图。其中图2为第版(未改进)电路实物图,图3为第二版(改进)电路实物图。在每一版中图a)均为双频励磁电路板,图b)为双频信号处理电路实物图。其中在第 一版中除了-5V电源外,其他所有电源产生模块均位于励磁电路板,在板子布局布线时,数字地模拟地未做分离处理;在第二版电路中P1端是电源供电端,VINA为励磁板供电,VINB为信号处理板供电,其他所需电压均由三端稳压器件产生,芯片U4B与外围电路产生电路所需要的虚拟地,同时在这块板子上模拟地与数字地分开,防止对微弱信号产生影响。
 
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