一种电磁水表检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及流量测量领域，特别的公开了一种电磁水表检测电路。


背景技术：

2.电磁水表是根据法拉第电磁感应原理工作的，测量管中流动的液体切割由恒定磁场产生的磁感线时，会在信号电极上产生感应电动势，由于感应电动势e与恒定磁场的磁感应强度b、介质的平均流速v成正比，因此根据测定感应电动势的强弱来确定被测介质的流速，进而求得流量值。电磁水表因其测量精度高，无机械部件，反应速度快，动态特性好的特点使得其在流量测量领域广受欢迎。目前的电磁水表检测电路普遍面临着信号处理和励磁部分功耗大，极化电压对流量测量影响大的困难，为了解决上述问题，我司研发出一种电磁水表检测电路。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种电磁水表检测电路。
4.本发明为了解决其技术难题所采取的技术方案是：
5.一种电磁水表检测电路由电源电路、恒流励磁电路、信号放大电路、ad转换电路、励磁检测电路和空管检测电路组成。其特征是：电源电路为整个检测电路提供能量；励磁电路产生的恒定电流通过h桥，实现对线圈恒流励磁进而使其产生恒定的磁场；信号放大电路通过对信号电极感应的信号进行滤波放大；ad转换电路将经过滤波放大后的模拟信号转换成数字信号；励磁检测电路和空管检测电路检测整个测量系统的运行状况，将故障信息及时的传递给微处理器u43，使其能够对整个检测电路做出相应调控以及发出警报。
6.1、电源电路
7.电源电路分为数字和模拟电源电路两部分；在数字电源电路中，锂电池vbat经过电容c11，c12，c13稳压滤波后作为vdd，vdd依次经过电感l14，l15，l16，l17的隔离和电容c115，c116，c119，c120，c121，c122，c123，c124，c125的稳压滤波后依次产生iovdd，avdd1，dvdd和avdd，其中iovdd和avdd1向微处理器u43和ad芯片供电；在模拟电源电路中，微处理器u43的62脚控制q6导通，由vdd产生受控的avcc，作为运放的正电源；负电源avss是由avcc经过u11产生；励磁电源evcc是由vdd经过u12得到的，其工作时也受微处理器u43控制。
8.2、恒流励磁电路
9.主要由恒流源电路和h桥电路组成；微处理器u43的54脚接基准芯片u31的1脚，其输出经电阻r35，r36分压后作为基准电压，连接在运放u32的5脚，u32的6脚接r38到地，u32的7脚通过电阻r37接mos管q37的1脚，q37的3脚接mos管q31和mos管q33的2脚；h桥电路主要是由q31，q32，q33和q34四个mos管组成h桥式开关，线圈的一端跟q31和q32的3脚接在一起，另一端跟q33和q34的3脚接在一起；电阻r312和电容c38串接在一起又并接在线圈的两端；恒流励磁的时候，微处理器u43的26脚，27脚，28脚，29脚和mos管q35，mos管q36分别控制着q32、q33和q31、q34交替地导通和截止，由此实现正负交替的低频矩形波励磁。
10.3、信号放大电路
11.信号放大电路主要由低通滤波电路，前置放大电路和流量信号放大电路组成，电极感应的两路流量信号先经过由电阻r515、电容c518和电阻r516、电容c520构成的两路低通滤波器后接在仪表放大器u54的2脚和3脚作为输入，u54的6脚串接电阻r59后跟运放u52的3脚和电阻r58的一端接在一起；u52的输出4脚和电阻r57的一端接在一起，电阻r57的另一端作为流量信号flow 接ad芯片u21的23脚;avcc先进过电容c510，c511接地后再接基准芯片u53的1脚作输入，u53的3脚接地，u53的2脚先进过电容c58，c59接地后作为1.25v基准电压接在r510，r511之间，r510的另一端作为流量信号flow
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接u21的24脚。
12.4、ad转换电路
13.主要是由外部基准电压源和ad芯片组成，avcc先经过电容c214，c215接地后再接线性稳压器u22的1脚作输入，u22的3脚接地，u22的2脚先经过电容c216，c217接地后得到的ref2.5v，ref2.5v接到ad芯片的3脚上，作为外部基准电压源；流量信号flow ,flow
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先经过电容c25，c27和c26滤除差模和共模干扰后作为一对差分信号接在u21的23脚，24脚，做输入；u21的输出11脚接微处理器u43的70脚，将转换后的数字信号送给微处理器u43。
14.5、励磁检测电路
15.运放u32b的7脚串接电阻r34，r33到地，将电阻r33上分的电压作为运放u32a第2脚的输入；微处理器u43的53脚的输出经过电阻r31，r32到地，将电阻r32上的分压作为u32a第3脚的输入；励磁检测，微处理器u43的53脚的输出作为比较器u32a的电源，同时又经过电阻r31，r32接地，将r32上的分压作为比较器u32a的基准电压；比较器u32a的输入是由采样电阻r38上的压降和r35，r36上的分压经u32b比较放大后的电压值再经r34，r33分压后得到的；比较器u32a的输出接微处理器u43的52脚，通过微处理器u43来检测u32a输出电平来实现励磁报警检测的。
16.6、空管检测电路
17.空管检测电路是由空管信号产生及转换电路和微处理器u43内部的ad转换电路组成；微处理器u43的87脚控制q51导通，avcc接在u55的3脚和7脚上，分别使com2跟nc2闭合，com1跟nc1闭合，微处理器u43的86脚、88脚的输出通过u55加载在信号电极上，两电极上的空管信号也分别经过由电阻r515，电容c518和电阻r516，电容c520构成的两路低通滤波器，滤除高频干扰后再输入到u54进行阻抗变换，变换为单端信号后再经过交流耦合电容c52，隔离掉极化电压及其它直流干扰，输入u51进行交流放大后作为空管信号epd_sing输入到微处理器u43内部的ad进行模数转换，通过比较转换后的电压大小来判断是空管还是满管，实现空管检测。
18.本实用新型的有益效果：
19.（1）功耗低，利用测量间隙，通过微处理器对模拟信号部分和励磁部分电路进行控电，能起到降低功耗，提高能源利用率的目的。
20.（2）抑制共模干扰、隔离极化电压，提高测量精度，利用高共模抑制比的仪表放大器，进行阻抗变换，抑制共模干扰，单端的信号再经交流耦合电容，隔离掉极化电压及其它直流干扰，进一步提高测量精度。
21.（3）h桥电路使用分离元器件，调整方便，性能更好。
附图说明
22.附图1为本实用新型一种电磁水表检测电路的框图；
23.附图2为本实用新型一种电磁水表检测电路电源电路；
24.附图3为本实用新型一种电磁水表检测电路恒流励磁电路；
25.附图4为本实用新型一种电磁水表检测电路ad转换电路和微处理器电路。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述,本实用新型的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
27.如图1,一种电磁水表检测电路由电源电路、恒流励磁电路、信号放大电路、ad转换电路、励磁检测电路和空管检测电路组成。电源电路为整个检测电路提供能量；励磁电路产生的恒定电流通过h桥，实现对线圈恒流励磁进而使其产生恒定的磁场；信号放大电路通过对信号电极感应的信号进行滤波放大；ad转换电路将经过滤波放大后的模拟信号转换成数字信号；励磁检测电路和空管检测电路检测整个测量系统的运行状况，将故障信息及时的传递给微处理器u43，使其能够对整个检测电路做出相应调控以及发出警报。
28.1、电源电路
29.电源电路分为数字电路和模拟电路电源，如图2，数字电源一路是由u12，电容c11、c12、c13、c15、c16、c17、c18和电阻r13、r14、r15组成；vbat跟电容c11、c12、c13的一端接在一起后作为vdd接在u12的4脚上，电容c11、c12、c13的另一端接地；u12的3脚串接电感l11；电感l11的另一端跟电容c15、c16、c17、c18、电阻r14的一端接在一起，接evcc；u12的5脚接电阻r13、r14的一端，电阻r13的另一端接地；u12的1脚连接微处理器u43的56脚后再经r15接地；u12的2脚直接接地；另一路是由电感l14、l15、l16、l17和电容c115、c116、c119、c120、c121、c122、c123、c124、c125组成；vdd先经过电容c115到地再串接电感l14，l14的另一端作为iovdd，iovdd又串接电感l15后作为avdd1，avdd1又串接电感l16后作为dvdd，dvdd又串接电感l17后作为avcc。
30.模拟电路电源由正电源avcc和负电源avss电路组成的，正电源avcc是由mos管q6，电阻r16、r17和电容c117、c118组成；其中iovdd接q6的2脚，q6的3脚接电容c117和c118的一端作为正电源avcc，电容c117，c118的另一端接地，电阻r16接在q6的1脚和2脚之间，同时q6的1脚接电阻r17的一端，电阻r17另一端接微处理器u43的62脚；负电源avss电路是由u11，电感l12和电容c112、c113、c114、c110、c111、c19组成；负电源avss是由正电源avcc经过u11产生的,avcc分别接在电感l13和电容c112的一端,电容c112的另一端接地，电感l13另一端接u11的2脚,u11的2脚又经c113接地；u11的3脚和4脚通过电容c114接在一起；u11的1脚接电容c19和电感l12的一端，电容c19的另一端接地，电感l12的另一端先经过电容c110，c111接地后作为avss。
31.2、恒流励磁电路
32.主要由恒流源电路和h桥电路组成，其中恒流源电路是由基准电路，采样电路，比较放大电路和恒流调整器组成；如图3，微处理器u43的54脚接u31的1脚和电容c32一端，电容c32的另一端接地；u31的2脚先经过电容c33接地，再串接电阻r35，r36到地，u32b的5脚接在电阻r35，r36的中间跟电容c34的一端；q37的2脚跟u32b的6脚都接在电容c35和采样电阻
r38的一端，电容c35和采样电阻r38的另一端接地；q37的3脚跟电阻r39的一端接在一起。h桥电路主要是由q31，q32，q33和q34四个mos管组成；q31、q33的2脚也和电阻r39的一端接在一起；q31、q33的3脚分别接在线圈两端，q31的1脚接微处理器u43的28脚,q33的1脚接微处理器u43的29脚；r39的另一端接电容c36，电容c36的另一端也接采样电阻r38；q37的1脚经电阻r37接在u32b的7脚；电阻r312和电容c38串接在一起并联在励磁线圈两端，励磁线圈又接在h桥式开关的对角线上；q32的2脚跟q34的2脚连在一起接evcc,q32的1脚通过上拉电阻r310接evcc,evcc又经过电容c37到地，同时q32的1脚接q36的3脚，q36的2脚接地，q36的1脚接微处理器u43的26脚；q32的3脚跟q31的3脚接在一起，q34的3脚跟q33的3脚接在一起；q35的1脚接微处理器u43的27脚，q31，q32的1脚分别接微处理器u43的28脚,29脚。
33.3、信号放大电路
34.信号放大电路主要由低通滤波电路，前置放大电路和流量信号放大电路组成；低通滤波电路是由电阻r515、电容c518和电阻r516、电容c520组成的；电阻r515串接电容c518，电容c518另一端接地组成一路低通滤波电路；电阻r516串接电容c520，电容c520另一端接地组成另一路低通滤波电路。前置放大电路是由u54，电阻r56，电容c512、c513、c514、c515、c516、c517组成的；经过低通滤波后的两路信号分别接在u54的2脚和3脚；avss先经过电容c516、c517接地后接u54的4脚；avcc先经过电容c512、c513、c514、c515接地后接u54的7脚；电阻r56串接在u54的1脚和8脚之间；u54的5脚接地；u54的6脚串接电阻r59，一路接u52的3脚，另一路串接电阻r58，r58的另一端跟u52的4脚和电阻r57的一端接在一起，电阻r57的另一端作为流量信号flow 接u21的23脚;avcc先经过电容c510、c511接地后再接u53的1脚；u53的3脚接地；u53的2脚先进过电容c58、c59接地后作为1.25v基准电压接在电阻r510跟r511之间，r510的另一端作为流量信号flow
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接u21的24脚，其中电阻r510、r511、r512串联接在一起，r512的另一端接地，同时电阻r512的一端也接u52的1脚;avcc先经过电容c56接地后再接u52的5脚；avss先经过电容c57接地后再接u52的2脚。
35.4、ad转换电路
36.主要是由外部基准电压源u22和ad芯片u21组成，外部基准电压源u22主要是由电容c214，c215，c216，c217和基准电压源u22组成；如图4，avcc先经过电容c214，c215接地后再接u22的1脚；u22的3脚接地；u22的2脚先经过电容c216，c217接地后得到ref2.5v。u21为ad芯片，ref2.5v接到u21的3脚上；avdd1先经过电感l21隔离后再通过电容c28，c29接地后接u21的7脚，8脚；iovdd经过电容c21，c22接地，再接到u21的16脚；流量信号flow ,flow
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先经过电容c25，c27和c26滤波后分别接在u21的23脚，24脚；u21的21脚,22脚和1脚接地;u21的10脚,11脚,12脚,13脚,14脚和15脚分别接微处理器u43的72脚，70脚，71脚，69脚，68脚和67脚。
37.5、励磁检测电路和空管检测电路
38.励磁检测电路和空管检测电路，这部分电路的具体实施方式使用我司基于2020年5月22日提出的一种电磁水表检测电路专利方案cn 212340375 u。
39.本电路应用流量计量场合，利用本电路所开发的电磁流量计及电磁水表亦在本发明的保护范围之内。