[实用新型]一种多声道超声波流量计换能器驱动电路

说明书

本实用新型属于电子电路技术领域，涉及多声道超声波流量计换能器驱动电路，包括PWM驱动信号发生电路，与PWM驱动信号发生电路连接的限流电阻，与限流电阻连接的超声波换能器驱动电路，及为超声波换能器驱动电路提供电源的电源电路。PWM驱动信号发生电路通过多个GPIO端口分时输出同一个PWM定时器产生的PWM信号，每一个GPIO端口通过限流电阻控制一路超声波换能器驱动电路产生超声波换能器驱动信号，进而控制一个超声波换能器发出超声波。多个GPIO端口与多个超声波换能器驱动电路一一对应连接，多个超声波换能器驱动电路与多个超声波换能器一一对应连接，从而实现对多声道超声波流量计换能器的控制。

技术领域

本实用新型属于电子电路技术领域，涉及超声波换能器驱动电路，具体涉及一种多声道超声波流量计换能器驱动电路。

背景技术

近年来，随着超声波测量技术的发展，各类基于超声波技术的测量仪表也得到迅猛发展，如超声波水表、超声波气体流量表、超声波热量表等。在一些对测量精度要求较高的应用中，基于超声波时差法测量技术为首选，同时增加超声波测量输出通道也可大大提高测量精度。国内市场应用最多的为基于超声波时差法的双声道、四声道、六声道超声波流量计。

在基于时差法的多声道超声波流量计应用中，要求每个声道布置2个超声波换能器，此处将2个超声波换能器标记为换能器A和换能器B，超声波流量计通过测量换能器A和换能器B发出的超声波信号沿介质流动方向的顺流传播时间和沿介质流动反方向的逆流传播时间，并根据顺流传播时间和逆流传播时间的差值来计算管道内介质的流量。对于单声道的流量计需要控制2个超声波换能器发声、收声，对于两声道或四声道的流量计，需要控制4个或8个超声波换能器发声、收声。目前，业内对多个传感器的控制多采用模拟开关切换方法，具体实施为：MCU控制器通过GPIO端口输出1路PWM信号，驱动多路超声波换能器驱动电路，每一路超声波换能器驱动电路控制一个超声波换能器；MCU控制器通过GPIO端口控制模拟开关输出通道的开关，将连接至模拟开关输入端的直流电源，分时输出到模拟开关的输出端，进而施加到与模拟开关输出端连接的超声波换能器驱动电路。当超声波换能器驱动电路电源被模拟开关接通，且有PWM驱动施加时，超声波换能器将输出超声波换能器驱动信号至超声波换能器，进而控制超声波换能器发出超声波。

上述方法通过模拟开关控制换能器驱动电路的电源，进而控制换能器发声。该方法缺点为：1)使用1路PWM驱动信号，同时驱动多个换能器驱动电路，对输出该PWM信号的GPIO驱动能力要求较高，当换能器个数增加，对应换能器驱动电路增加，当增加的超声波换能器驱动电路所需的驱动电流超出输出PWM信号的GPIO所能提供的最大驱动电流时，还须在该GPIO与超声波换能器驱动电路之间增加额外的驱动电路，用于增强GPIO的驱动能力，而增加的驱动电路会导致硬件成本增加，系统可靠性降低；2)一般超声波驱动电路电源都为较高的直流电源，如24V、36V较常用。当使用模拟开关对这类直流电源切换时，在电路系统中会引起较大切换噪声，同时在模拟开关相邻输出通道中也会引起较大干扰，即对模拟开关的输出通道隔离度提出较高要求；3)任何模拟开关都存在导通电阻，当导通电阻较大时，导通电阻将消耗部分需要施加到超声波换能器上的电源能量，进而影响超声波换能器发声。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多声道超声波流量计换能器驱动电路。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供了一种多声道超声波流量计换能器驱动电路，包括：PWM驱动信号发生电路，所述PWM驱动信号发生电路包括多个GPIO端口，每个GPIO端口分别输出一路PWM信号，每路PWM信号经过限流电阻与一路超声波换能器驱动电路的控制端连接；所述超声波换能器驱动电路与电源电路连接。