一种高精度低成本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，特别的公开了一种高精度低成本电磁水表检测电路。


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，再根据管道横截面积计算出体积流量。电磁水表的测量需要管道中充满液体。在实际测量中，很难保证管道始终充满液体，因此实时检测空管状态，并给出空管报警信息对电磁水表的信号处理来说也是必须的。
3.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受到欢迎。但目前的电磁水表整体成本偏高，影响电磁水表进一步的市场推广。电磁水表流量测量电路的常用做法是，中心电极接0v地电平，信号电极采集的信号先经过滤波，再经过仪表放大器、运算放大器等电路，最后输入到模数转换芯片，将其转换为数字信号。这种常用电路略显复杂、成本较高，为此我司研发出一种高精度低成本电磁水表检测电路。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种高精度低成本电磁水表检测电路。
5.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下所述：
6.一种高精度低成本电磁水表检测电路，由流量信号调理电路、信号放大及ad转换集成电路、空管检测电路及微处理器主控电路组成，其特征是：流量信号调理电路通过信号电极采集测量管中流动液体切割恒定磁场产生的感应电动势，对信号进行滤波处理；信号放大及ad转换集成电路，对处理过的流量信号进行放大并转换为数字信号；空管检测电路接收微处理器主控电路发送的空管检测信号，将其信号施加到电极上，并反馈回微处理器主控电路；微处理器主控电路，对反馈回的空管检测信号进行ad检测，从而判断测量管中是否空管，对转换为数字信号的流量信号进行进一步处理为测量管中流动液体的流速值和流量值。
[0007] 1、流量信号调理电路
[0008]
流量信号调理电路中电极接口j4有三个电极，其中电极接口j4的1脚、5脚为两个信号电极，3脚为中心电极；电极接口j4的3脚中心电极接vref非0v电平，vref为电压基准芯片u24产生的基准电压经电容c214滤波得到的电压信号；电极接口j4的1脚、5脚两个信号电极产生两路信号，电极接口j4的1脚经电容c216和电极接口j4的5脚经过电阻r27相连作为一路信号，电极接口的5脚作为另一路信号；两路信号经过电阻r25、电阻r26、电容c24、电容c25、电容c26组成的两路低通滤波器直接进入ad转换芯片u21的差分输入引脚。
[0009]
2、信号放大及ad转换集成电路
[0010]
信号放大及ad转换集成电路中u21是内置可编程增益放大器（pga）的超低噪声、 24位σ-δ型模拟数字转换芯片，信号经过差分输入引脚进入ad转换芯片u21后，经过其内部的增益放大器对输入的信号进行放大，再进行ad转换，将模拟信号转换为数字信号后，通过通讯接口与微处理器u20相连。
[0011]
3、空管检测电路及微处理器主控电路
[0012]
空管检测电路中epd_sour为微处理器u20的io口发出的空管检测信号，其经电阻r28、电容c219、电阻r29、电容c221施加到信号电极j4的5脚上，经电阻r210、电容c220、电阻r211得到的epd_sign信号与微处理器u20内置adc口相连。微处理器主控电路，对反馈回的空管检测信号进行ad检测，从而判断测量管中是否空管；对转换为数字信号的流量信号进行进一步处理为测量管中流动液体的流速值和流量值。
[0013]
本实用新型的有益效果：
[0014]
（1）本实用新型一种高精度低成本电磁水表检测电路中流量测量电路使用ad转换芯片内部集成的可编程增益放大器，并且中心电极采用非0v电平设计，可省去单独的仪表放大器芯片、负电源芯片、多个运算放大器芯片等及其相关电路。减少元器件数量，提高系统集成度，不仅可以减小电路板尺寸，使电磁水表更加小型化，降低成本，同时器件越少引入的器件噪声也越小，流量性能精度更高更稳定。
[0015]
（2）本实用新型一种高精度低成本电磁水表检测电路中空管检测电路使用电阻电容网络施加和反馈空管检测信号，可省去模拟开关芯片、运放芯片等电路，降低系统的复杂程度，使对空管信号的测量更加简单精准。
[0016]
附图说明
[0017]
附图1为本实用新型一种高精度低成本电磁水表检测电路图。
具体实施方式
[0018]
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。
[0019]
如图1, 一种高精度低成本电磁水表检测电路由流量信号调理电路、信号放大及ad转换集成电路、空管检测电路及微处理器主控电路组成。其特征是：流量信号调理电路通过信号电极采集测量管中流动液体切割恒定磁场产生的感应电动势，对信号进行滤波处理；信号放大及ad转换集成电路，对处理过的流量信号进行放大并转换为数字信号；空管检测电路接收微处理器主控电路发送的空管检测信号，将其信号施加到电极上，并反馈回微处理器主控电路。微处理器主控电路，对转换为数字信号的流量信号进行进一步处理为测量管中流动液体的流速值和流量值；对反馈回的空管检测信号进行ad检测，从而判断测量管中是否空管。
[0020]
1、流量信号调理电路
[0021]
流量信号调理电路中电极接口j4有三个电极，其中电极接口j4的1脚、5脚为两个信号电极，3脚为中心电极；电极接口j4的3脚中心电极接非0v电平vref，vref为电压基准芯片u24第2脚产生的基准电压经电容c214滤波得到的电压信号；电极接口j4的1脚接电容c216，电容c216的另一端与电阻r27相连，电阻r27的另一端与电极接口j4的5脚相连。电阻
r26一端与电容c216、电阻r27的公共端相连，另一端与ad转换芯片u21的第18脚相连；电阻r25一端与电容电极接口j4的5脚相连，另一端与ad转换芯片u21的第17脚相连；ad转换芯片u21的第18脚同时对地接电容c26，ad转换芯片u21的第17脚同时对地接电容c25；ad转换芯片u21的第18脚、17脚之间接电容c24。
[0022]
2、信号放大及ad转换集成电路
[0023]
信号放大及ad转换集成电路中u21是内置可编程增益放大器（pga）的超低噪声、 24位σ-δ型模拟数字转换芯片ad7193，信号经过差分输入引脚17脚、18脚进入ad转换芯片u21后，经过其内部的增益放大器对输入的信号进行放大，再进行ad转换，将模拟信号转换为数字信号后，通过ad转换芯片u21的第3脚、4脚、26脚、27脚、28脚的spi通讯接口与微处理器u20相连。ad转换芯片u21的第2脚主时钟引脚与微处理器u20的smclk时钟输出引脚相连。ad转换芯片u21的第7脚基准电压引脚与电压基准芯片u22的第2脚经电容c210滤波后相连。
[0024]
3、空管检测电路及微处理器主控电路
[0025]
空管检测电路中epd_sour接微处理器u20的io口，其发出空管检测信号；epd_sign接微处理器u20的adc口，其接收反馈回来的空管信号。epd_sour经电阻r28、电阻r29、电阻r210、电阻r211与epd_sign相连。电容c219一端接电阻r28、电阻r29的公共端，另一端接地；电容c220一端接电阻r210、电阻r211的公共端，另一端接地；电容c221一端接电阻r29、电阻r210的公共端，另一端接电极接口j4的5脚。微处理器主控电路，对反馈回的空管检测信号进行ad检测，从而判断测量管中是否空管；对转换为数字信号的流量信号进行进一步处理为测量管中流动液体的流速值和流量值。