研发电磁流量计励磁自动控制系统 , 明确提出根据线性稳压电源设计方案直流电源电路 , 并选用髙压源鼓励使系统软件具备快速响应特性, 根据 H桥设计方案励磁线圈驱动器电路以开展波形鼓励 , 设计方案检流电路以完成励磁电流量的精确检验 , 根据 DSP设计方案励磁时序造成电路完成单频或双频精准励磁。经试验认证 , 该励磁自动控制系统可完成精准的高频率或双频励磁并确保电磁流量计輸出信号具备平稳零点, 进而为提升其精确测量速率和测量精度打下基础。　　现阶段 , 中国的电磁流量计大部分选用低頻波形励磁方法, 以得到平稳的零点 [2-6]?？墒? 低頻波形根据法拉第电流的磁效应基本定律 , 电磁流量计根据励励磁没法完成迅速精确测量和确保浆体精确测量的精密度。为磁电磁线圈将电磁场释放给被测流体力学 , 进而根据检验电磁场此, 海外明确提出高频率励磁和双频励磁方法 , 比如, 日本国中健身运动流体力学的感应电流来精确测量导电性液體容积横河的双频电磁流量计 [7]和飞利浦的高频率电磁流量计。　　殊不知, 在高频率励磁 (双频励磁中也存有高频率励磁 )时, 因为励磁线圈的感性负载特点 , 励磁电流量在励磁半周期时间内没办法做到恒定 , 进而使信号没办法得到平稳的零点。因此 , 恒流控制的快速响应特点是高频率励磁自动控制系统的设计方案重中之重。另外 , 励磁电流量的精确检验及励磁頻率的精准操纵是得到高精密信号事件处理的前提条件?？墒?, 海外企业沒有公布这种核心技术的实际关键点[8-9]。对于恒流控制的高频率性、励磁电流量检验的精确性及励磁頻率操纵的准确性的目地 , 根据线性稳压电源设计方案了恒流控制电路、并选用髙压源鼓励 , 使其具备快速响应特性 , 根据 H桥设计方案完成波形励磁驱动器电路, 在 H桥中低端与地中间连接检流电路 , 并根据操纵 H桥工作方式完成精确检流 , 根据 DSP融合外场元器件设计方案励磁时序造成电路完成单频或双频精准励磁?！　?系统硬件配置　　2.1方案设计　　该电磁流量计励磁自动控制系统关键包含直流电源电路、励磁线圈驱动器电路、励磁时序造成电路及检流电路, 其框架图如图所示 1图示。图 1 电磁流量计励磁操纵系统框图 Fig. 1 Diagram of excitation control system for electromagnetic flowmeter 系统软件由直流电源电路向励磁线圈驱动器电路供电系统 , 励磁线圈驱动器电路依据励磁时序造成电路传出的励磁时序操纵信号 CT1和 CT2, 对励磁线圈开展波形励磁。检流电路放置励磁线圈驱动器电路中 , 将穿过励磁线圈的电流量变换为工作电压信号輸出。励磁时序造成电路根据 DSP设计方案, DSP另外开展电磁流量计的信号解决?！　?.2直流电源电路　　因为选用高频率励磁 , 励磁电流量达到百余mAh , 励磁线圈为感性负载, 而选用 DC/DC元器件或相近 PWM操纵基本原理反馈调节搭建的直流电源电路会使励磁电流量响应时间慢 , 因此选用大功率线性稳压电源构建恒流控制电路 , 以得到较高的响应时间。直流电源电路电路原理图如图所示 2图示。R1选用精密电阻 , 根据调节该阻值就可以得到期待电流量。键入工作电压 VCC为 36 V, D1为维护二极管 , D2避免电流量反方向。因为电流量进到恒定后负荷直流电压较低 , 因此线性稳压电源上固定不动散热器以减少集成ic操作温度。图 2 直流电源电路电路原理图 Fig. 2 Schematic circuit diagram of constant-current source　　2.3励磁线圈驱动器电路及检流电路　　励磁线圈驱动器电路关键由 H桥以及电源开关驱动器电路构成, 其电路框架图如图所示 3图示。H桥高档选用 PNP达林顿三极管 , 以便捷其电源开关驱动器电路根据电流量操纵信号 CON1和 CON2操纵其导通 , 电磁远传水表进而防止因感性负载导致高档短路而较难操纵的难题 ; 中低端选用 N沟道 MOS管, 以便捷立即根据工作电压操纵信号 CON3和 CON4操纵其导通; 因为 MOS管栅极电流量不大, 进而能够 在 H桥中低端与地中间连接检流电路以精确检验励磁电流量。 H桥桥臂 PNP管和 MOS管均采用內部反并肖特基二极管。检流电路设计方案为低电阻值, 以确保 H桥低直流电压起伏幅度值较小。 H桥高档接好限幅电路, 以确保 H桥一切正常工作中 , 而且为励磁线圈在电流的方向转换时释放出来动能出示控制回路。 H桥操纵选用对臂连动操纵 , 以确保单双频励磁时续流控制回路均具备高特性阻抗 , 从而确保零点可靠性。CON1、CON2、 CON3、CON4由 H桥电源开关驱动器电路依据接受的励磁时序 CT1和 CT2造成。在其中, CON1与 CON4由 CT1操纵, CON2与 CON3由 CT2操纵, 以完成单频励磁或双频励磁时励磁线圈中电流量穿过检流电路。 CD1 和 CD2立即接励磁线圈, 以出示励磁电流量。图　　3 励磁线圈驱动器电路及检流电路框架图 Fig. 3 Block diagram of excitation coil’s drive circuit and current measuring circuit　　2.4励磁时序造成电路励磁时序造成电路关键由 DSP芯片 TMS320F 2812(下称 F2812)融合多通道电源开关及脉冲信号配对电路构成, 以造成励磁时序操纵信号 CT1和 CT2, 其硬件配置基本原理框架图如图所示 4图示。图上 , 多通道电源开关的輸出使能信号 OEn由 DSP的 GPIO操纵, 安全通道挑选信号 SLE和键入信号 SIG由 DSP的 EV控制?？橐约爸械?GP Timer依据励电磁远传水表磁方法的不一样根据 PWM輸出造成 , 进而缓解 CPU承担。脉冲信号配对电路用以将 DSP的 3.3V CMOS逻辑性脉冲信号变换为 5 V逻辑性脉冲信号以操纵励磁线圈驱动器电路。因为系统软件通电校准时 , DSP各脚位輸出上拉电阻 , 因此多通道电源开关各安全通道輸出呈高阻情况 , 故系统软件在脉冲信号配对电路前根据下拉菜单电路将操纵信号 CES2和 CES2下拉菜单, 以使 CT1和 CT2为高电平 , 进而使励磁线圈驱动器电路中的 H桥各桥臂均关闭?？舳?, OEn置低, 多通道电源开关被使能。 SLE为高电平时 , CES1与 SIG互通, 进而使 CT1追随 SIG转变, CT2为高电平; SLE为上拉电阻时 , CES2与 SIG互通, 进而使 CT2追随 SIG转变, CT1为高电平。由此 , 根据造成不一样的 SIG与 SLE信号波型就可以开展不一样方法的励磁操纵。图 4 励磁时序造成电路硬件配置基本原理框架图 Fig. 4 Block diagram of exciting scheduling generating circuit　　3系统手机软件　　根据硬件配置电路设计方案之中 , 本系统软件选用手机软件复位 DSP及外场硬件配置控制?？槭?DSP根据其片上 EV控制模块以及中通用性计时器 (GP Timer)操纵 PWM輸出以造成励磁时序操纵信号。那样 , 系统软件在起动励磁后不用手机软件再度干涉 , 进而确保励磁頻率的精密度 , 并缓解 CPU的承担, 便于开展电磁流量计的信号解决每日任务。系统软件通电校准后 , 先复位 GPIO口, 使操纵信号 OEn为高电平, 以使能多通道电源开关輸出。单频励磁: 复位 SIG为上拉电阻并维持不会改变; 复位 F2812的上面 EV控制?？橐约爸?GP Timer4, 由 T4PWM輸出造成 SLE信号。 SLE信号頻率由 GP Timer4复位时设置 , 即是励磁頻率。那样 , 在系统软件复位进行后 , 起动 GP Timer4就可以起动励磁。单频励磁的时序波形图如图所示 5图示。图 5 单频励磁时序波形图 Fig. 5 Scheduling curves of single-frequency exciting 双频励磁: SIG和 SLE均由 F2812上面 EV模复位设定为低頻 , GP Timer4复位为随 GP 块中 PWM輸出操纵造成 , 且各自由 GP Timer3 和 Tim电磁远传水表er3另外起动。系统软件复位进行后起动 GP GP Timer4操纵信号頻率。在其中 , SIG信号頻率由 Timer3就可以起动双频励磁。双频励磁的时序波型GP Timer3复位设定为高频率 , SLE由 GP Timer4图如图所示 6图示。图 6 双频励磁时序波形图 Fig. 6 Scheduling curves of dual-frequency exciting　　4试验結果　　系统软件研发进行后 , 为调查其性能参数 , 对于重庆川仪自动化技术股权有限责任公司生产制造的规格为 40 mm的容栅智能化电磁流量计一次仪表盘(励磁线圈电感器值约为 250 mH)开展了励磁操纵试验 , 励磁电流量由图 2中 R1明确为 320 mA上下。试验在江西省流量器厂生产制造的 XBT DN15-50Ⅱ型出水量校准设备上开展。实验步骤: 1)将电磁流量计一次仪表盘装在校准设备上 , 并与该励磁自动控制系统接上线 , 另外将一次仪表盘的磁感应輸出信号引至电磁流量计信号收集控制?？?; 2)起动校准设备并手动式操纵闸阀调整至某一水流量 ; 3)起动系统软件刚开始对一次仪表盘开展励磁。系统软件中 , 检流电路与控制器輸出信号均由电磁流量计系统软件历经调养变大收集 , 并根据 RS232通讯传输至上位机软件储存。系统软件采样率为 4 800 Hz。试验中, 各自根据手机软件设置选用单频 25 Hz和双频 6.25 Hz/75 Hz开展波形励磁 , 并在仪表盘测量范围范畴内取好几个总流量点开展试验。试验数据显示 , 对于所述电磁流量计一次仪表盘 , 励磁电流量在励磁方位转换后增益值(0%~90%)约为 2.3 ms,调整時间 (进到恒定±0.5%偏差带 )约为 4.5 ms。因为励磁电流量调整時间只与电路主要参数相关 , 因此下边只得出水流量约为 30 m3/H状况下 , 高频率励磁和双频励磁时系统软件所收集的励磁电流量信号和一次仪表盘輸出信号趋势图各自如图所示 7、图 8图示。由图 3图示检流基本原理所知 , 检流电阻器上所检验的电流量信号恒定时只将会为零或正 , 而其可以依据己知的励磁环节开展旋转转化成具体励磁线圈中的电流量信号 (与控制器輸出信号波型类似 )。图 7 高频率(25Hz)励磁信号波形图 Fig. 7 Signal waveform of high-frequency(25Hz) exciting 图 8 双频(6.25Hz/75Hz)励磁信号波形图 Fig. 8 Signal waveform of dual-frequency(6.25Hz/75Hz) exciting 在重庆川仪自动化技术股权有限责任公司 100规格(电由图所知 , 文中所研发的励磁系统软件在 25 Hz励磁时感值约为 353.5 mH)校准网上 , 各自对该励磁系统软件能迅速进到励磁恒定 , 且励磁电流量超调小 , 而目前和目前技术性中选用 DC/DC变压意见反馈恒流电源控制系统技术性励磁电流量超调量大且在 12.5 Hz励磁时即没法的励磁系统软件开展励磁试验 , 试验結果如图所示 9图示。进到恒定。 (a) 文中技术性 25Hz励磁結果 (b)目前技术性。