[发明专利]一种基于线性电源的单/双频电磁流量计励磁控制系统

权利要求书

1.一种基于线性电源的单/双频电磁流量计励磁控制系统，用于向励磁线圈提供励磁电流，从而给被测流体提供周期变化的磁场，包括恒流源电路、电流旁路电路、励磁线圈驱动电路、励磁时序产生电路、检流电路，其特征在于：

采用高电压源供电，恒流源电路由线性电源搭建向励磁线圈驱动电路供电；电流旁路电路并接于线性电源输入输出端以解决能量耗散问题；励磁线圈驱动电路由H桥及其控制电路组成，H桥高端由电流控制器件PNP三极管T1和T2组成，低端由电压控制器件N沟道MOS管Q1和Q2组成；三极管T1、T2内部射集极间均反并保护二极管，N沟道MOS管Q1、Q2内部漏源极间均反并保护二极管；控制电路由达林顿阵列管U2、三极管T3、T4及电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12组成；其中，H桥高端即T1、T2管的射极由恒流源电路(1)供电，其低端即Q1、Q2的源极通过检流电阻R2接参考地；T1的集电极与Q1的漏极相连，接驱动励磁线圈L1的CD1端；T2的集电极与Q2的漏极相连，接驱动励磁线圈L1的另一端CD2；T1的开关控制电路由电阻R3、R4、R5及三极管T3组成，通过接收励磁时序产生电路(3)的时序控制信号CON1控制T3的通断，进而控制T1的基极电流，使其工作在饱和导通或截止的状态，从而开关T1；T2的开关控制电路由电阻R6、R7、R8及三极管T4组成，通过接收励磁时序产生电路(3)的时序控制信号CON2控制T4的通断，进而控制T2的基极电流，使其工作在饱和导通或截止的状态，从而开关T2；Q1的开关控制电路由达林顿阵列管U2及电阻R11、R12组成，通过接收励磁时序产生电路的时序控制信号CON2，将其转化为高电平VDD的同相时序控制信号CON3，进而控制Q1的通断，实现与T2的联动控制；Q2的开关控制电路由达林顿阵列管U2及电阻R9、R10组成，通过接受激励时序产生电路的时序控制信号CON1，将其转化为高电平VDD的同相时序控制信号CON4，进而控制Q2的通断，实现与T1的联动控制；达林顿阵列管U2接收激励时序产生电路的时序控制信号CON1和CON2齐纳二极管Z1起H桥激励电源的激励电压限幅作用，进而保证H桥在励磁线圈下正常工作，电容C2起稳幅滤波作用；检流电路跨接在H桥低端与参考地之间，励磁时序产生电路由用于流量信号处理的数字信号处理器配合多路开关产生时序，控制励磁线圈驱动电路动作。

2.如权利要求1所述的电磁流量计励磁控制系统，其特征在于：恒流源电路由线性电源U1和电阻R1组成，其中电阻R1决定恒流源输出电流的大小。

3.如权利要求1所述的电磁流量计励磁控制系统，其特征在于：电流旁路电路由三极管T5、T6、T7、T8、电阻R13、R14、R15及可调电阻R16、电容C3组成，其中各三极管功耗及旁路电流大小均可通过电阻R14、R15、R16调节，电阻R13决定流过恒流源电路中U1的电流大小。

4.如权利要求1所述的电磁流量计励磁控制系统，其特征在于：检流电路由电阻R2组成，电阻R2跨接在H桥低端与参考地之间，根据H桥对角联动控制方式及H桥组成方式，其两端电压反映励磁线圈中各励磁阶段的电流大小。

5.如权利要求1所述的电磁流量计励磁控制系统，其特征在于：励磁时序产生电路由核心控制部件数字信号处理器芯片U3--TMS320F2812，多路开关芯片U4及电平匹配器件U5，电容C4、C5、C6及电阻R17、R18组成；其中，DSP芯片U3--TMS320F2812为励磁控制核心；C4、C5、C6分别为多路开关U4及电平匹配器件U5的电源退耦电容；U5的输入引脚7(A6)、8(A7)分别通过电阻R17、R18下拉；系统工作时，U3输出的高电平为3.3V，U3先发出使能信号CBT_OEn使能U4；由数字信号处理器芯片U3上外设发出励磁控制信号，结合多路开关产生励磁时序，并进行电平匹配，实现单/双频励磁；当单频高频励磁时，U3的53脚GPIOB6-T3PWM_T3CMP始终发出高电平控制信号CE_SIG；U3的定时器GP Timer4控制U3的55脚GPIOB7-T4PWM_T4CMP发出PWM波CE_DIR输入至U4引脚1(S)，切换U4的通道；当CE_DIR为低电平时，CE_SIG与CES1接通，使得U5的输入脚7(A6)为高电平，而U5的输入脚8(A7)由于R18的下拉作用呈低电平输入；当CE_DIR为高电平时，CE_SIG与CES2接通，使得U5的输入脚8(A7)为高电平，而U5的输入脚7(A6)由于R17的下拉作用呈低电平输入；依此不断地切换，则U5的输出引脚14(B6)、13(B7)随着输入引脚7(A6)、8(A7)高低的跳变而变化，产生单频励磁时序控制信号CON1、CON2；当双频励磁时，U3的定时器GP Timer3控制U3的53脚GPIOB6-T3PWM_T3CM，发出PWM波CE_SIG，接至U4引脚9(3A)；U3的定时器GP Timer4控制U3的55脚GPIOB7-T4PWM_T4CMP，发出PWM波CE_DIR，接至U4引脚1(S)，切换U4的通道；当CE_DIR为低电平时，CE_SIG与CES1接通，使PWM波信号CE_SIG输入至U5的输入脚7(A6)，而U5的引脚8(A7)由于R18的下拉作用呈低电平输入；当CE_DIR为高电平时，CE_SIG与CES2接通，使得PWM波信号CE_SIG输入至U5的输入脚8(A7)，而U5的引脚7(A6)由于R17的下拉作用呈低电平输入；依此不断切换，使得U5的输出引脚14(B6)、13(B7)随着输入引脚7(A6)、8(A7)的高低跳变而变化，产生双频励磁时序控制信号CON1、CON2；励磁过程中无需软件程序控制，从而提高励磁频率的精度；数字信号处理器芯片U3的第45脚、第53脚、第55脚分别与多路开关芯片U4第15脚、第9脚、第1脚连接；多路开关芯片U4的第11脚、第10脚分别与电平匹配器件U5的第7脚、第8脚连接；电平匹配器件U5的第14脚、第13脚分别输出时序控制信号CON1，CON2。