CN212179985U - 高温型电磁流量计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了高温型电磁流量计，包括流量传感器、流量信号处理单元、温压补偿单元和单片机，流量信号处理单元包括滤波差分放大电路和模数转换电路，滤波差分放大电路的输入端连接流量传感器的信号输出端，用于对流量传感器的输出信号进行RC滤波后送入MOS管Q1中进行初步放大，MOS管Q1放大后的信号送入运放器U1中进行二次差分放大，在提高检测信号强度的同时保证信号的准确输出；模数转换电路包括运放器U2、U3，模数转换电路对滤波差分放大电路的输出信号利用电压跟随器原理对信号进行隔离输出，有效地提高了信号输出的抗干扰能力，同时增加了温压补偿单元为流量测量提供温度和压力补偿信息，提高了电磁流量计测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及流量计技术领域，特别是涉及高温型电磁流量计。
背景技术
电磁流量计由于测量精度高，压损小等优点，广泛应用于国家法定计量机构和相关计量器具生产企业中。在一些高精度电磁流量测量过程中，高温会给电磁流量计带来测量误差，尤其在电磁流量计信号调理电路的处理过程中，流量检测信号的放大过程会受到温度变化的干扰，造成灵敏度低、抗干扰能力差、测量出现误差等问题。
所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供高温型电磁流量计。
其解决的技术方案是：高温型电磁流量计，包括流量传感器、流量信号处理单元、温压补偿单元和单片机，所述流量信号处理单元包括滤波差分放大电路和模数转换电路，所述滤波差分放大电路的输入端连接所述流量传感器的信号输出端，用于对所述流量传感器的输出信号进行RC滤波后送入MOS管Q1中进行初步放大，MOS管Q1放大后的信号送入运放器U1中进行二次差分放大；所述模数转换电路包括运放器U2、U3，运放器U2用于对运放器U1的输出信号进行隔离输出，运放器U3将运放器U2输出的模拟信号转换为数字量后送入所述单片机中。
优选的，所述滤波差分放大电路还包括电阻R1、电容C1，电阻R1、电容C1的一端连接所述流量传感器的正极信号输出端，并通过并联的电阻R2、电容C2连接电阻R3、电容C3的一端和MOS管Q1的栅极，电阻R1、电容C1的另一端连接所述流量传感器的负极信号输出端、电容C3的另一端和MOS管Q1的源极，电阻R3的另一端连接电阻R4、电容C4的一端和+5V电源，电阻R4的另一端连接电感L1的一端，MOS管Q1的漏极连接电感L1、电容C4的另一端，并通过电阻R6连接运放器U1的反相输入端，MOS管Q1的源极通过电阻R5接地，并通过电阻R7连接运放器U1的同相输入端，运放器U1的反相输入端、输出端之间还设置有电容C5。
优选的，所述运放器U2同相输入端连接电阻R8、电容C6的一端，电阻R8的另一端连接运放器U1的输出端、电容C6的另一端接地，运放器U2的反相输入端、输出端通过电阻R9连接运放器U3的反相输入端。
优选的，所述运放器U3的同相输入端连接变阻器RP1的引脚3，变阻器RP1的引脚1连接+5V电源，并通过电容C7接地，变阻器RP1的引脚2接地，运放器U3的输出端连接电阻R10、R11的一端和所述单片机，电阻R10的另一端连接+5V电源，电阻R11的另一端接地。
优选的，所述温压补偿单元包括温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器的信号输出端均连接所述单片机。
通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.流量传感器J1送入滤波差分放大电路中进行处理，利用RC滤波网络进行降噪处理，然后送入MOS管Q1中进行初步放大，有效降低外界温度变化对信号放大的影响，并运用差分放大原理进行次级放大，很好地降低了信号放大误差，在提高检测信号强度的同时保证信号的准确输出；
2.模数转换电路对滤波差分放大电路的输出信号利用电压跟随器原理对信号进行隔离输出，有效地提高了信号输出的抗干扰能力。
附图说明
图1为本实用新型滤波差分放大电路原理图。
图2为本实用新型模数转换电路原理图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
高温型电磁流量计，包括流量传感器J1、流量信号处理单元、温压补偿单元和单片机。流量信号处理单元包括滤波差分放大电路和模数转换电路，滤波差分放大电路的输入端连接流量传感器J1的信号输出端，用于对流量传感器J1的输出信号进行RC滤波后送入MOS管Q1中进行初步放大，MOS管Q1放大后的信号送入运放器U1中进行二次差分放大。模数转换电路包括运放器U2、U3，运放器U2用于对运放器U1的输出信号进行隔离输出，运放器U3将运放器U2输出的模拟信号转换为数字量后送入单片机中。温压补偿单元包括温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器的信号输出端均连接单片机。
如图1所示，滤波差分放大电路的具体结构还包括电阻R1、电容C1，电阻R1、电容C1的一端连接流量传感器J1的正极信号输出端，并通过并联的电阻R2、电容C2连接电阻R3、电容C3的一端和MOS管Q1的栅极，电阻R1、电容C1的另一端连接流量传感器J1的负极信号输出端、电容C3的另一端和MOS管Q1的源极，电阻R3的另一端连接电阻R4、电容C4的一端和+5V电源，电阻R4的另一端连接电感L1的一端，MOS管Q1的漏极连接电感L1、电容C4的另一端，并通过电阻R6连接运放器U1的反相输入端，MOS管Q1的源极通过电阻R5接地，并通过电阻R7连接运放器U1的同相输入端，运放器U1的反相输入端、输出端之间还设置有电容C5。
流量传感器J1的输出信号送入由电阻R1-R3和电容C1-C3形成的RC滤波网络中进行降噪处理，有效降低外界噪声干扰影响。RC滤波后的信号送入MOS管Q1中进行初步放大，由于MOS管具有良好的温度特性，因此可有效降低外界温度变化对信号放大的影响，同时由电感L1与电容C4形成的LC并联谐振对MOS管Q1的放大信号进行选频处理，极大地提高流量检测信号的准确性。运放器U1运用差分放大原理对MOS管Q1的输出信号进行次级放大，对流量传感器J1输出的共模信号具有很强的抑制能力，电容C5在运放过程中起到反馈补偿的作用，从而很好地降低了信号放大误差，在提高检测信号强度的同时保证信号的准确输出。
如图2所示，运放器U2同相输入端连接电阻R8、电容C6的一端，电阻R8的另一端连接运放器U1的输出端、电容C6的另一端接地，运放器U2的反相输入端、输出端通过电阻R9连接运放器U3的反相输入端。其中，电阻R8与电容C6形成RC滤波对运放器U1的输出信号进行低通处理，然后运放器U2利用电压跟随器原理对信号进行隔离输出，有效地提高了信号输出的抗干扰能力。
运放器U3的同相输入端连接变阻器RP1的引脚3，变阻器RP1的引脚1连接+5V电源，并通过电容C7接地，变阻器RP1的引脚2接地，运放器U3的输出端连接电阻R10、R11的一端和单片机，电阻R10的另一端连接+5V电源，电阻R11的另一端接地。其中，运放器U3运用比较器原理对运放器U2的输出信号进行整形输出，调节变阻器RP1阻值可使运放器U3输出0～5 V的信号幅值大小，从而使单片机所需要的标准的数字信号。
本实用新型在具体使用时，流量传感器J1首先送入滤波差分放大电路中进行处理，利用RC滤波网络进行降噪处理，然后送入MOS管Q1中进行初步放大，有效降低外界温度变化对信号放大的影响，并运用差分放大原理进行次级放大，很好地降低了信号放大误差，在提高检测信号强度的同时保证信号的准确输出。模数转换电路对滤波差分放大电路的输出信号利用电压跟随器原理对信号进行隔离输出，有效地提高了信号输出的抗干扰能力，最后将模拟量检测信号转换为数字量后送入单片机中运算处理，单片机利用现有的FFT频谱分析技术，通过幅值比较得到准确的涡街流量信号频率，进而得到相应的流量值。同时增加了温压补偿单元为流量测量提供温度和压力补偿信息，提高了电磁流量计测量精度。
以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.高温型电磁流量计，包括流量传感器、流量信号处理单元、温压补偿单元和单片机，其特征在于：所述流量信号处理单元包括滤波差分放大电路和模数转换电路，所述滤波差分放大电路的输入端连接所述流量传感器的信号输出端，用于对所述流量传感器的输出信号进行RC滤波后送入MOS管Q1中进行初步放大，MOS管Q1放大后的信号送入运放器U1中进行二次差分放大；所述模数转换电路包括运放器U2、U3，运放器U2用于对运放器U1的输出信号进行隔离输出，运放器U3将运放器U2输出的模拟信号转换为数字量后送入所述单片机中。
2.根据权利要求1所述高温型电磁流量计，其特征在于：所述滤波差分放大电路还包括电阻R1、电容C1，电阻R1、电容C1的一端连接所述流量传感器的正极信号输出端，并通过并联的电阻R2、电容C2连接电阻R3、电容C3的一端和MOS管Q1的栅极，电阻R1、电容C1的另一端连接所述流量传感器的负极信号输出端、电容C3的另一端和MOS管Q1的源极，电阻R3的另一端连接电阻R4、电容C4的一端和+5V电源，电阻R4的另一端连接电感L1的一端，MOS管Q1的漏极连接电感L1、电容C4的另一端，并通过电阻R6连接运放器U1的反相输入端，MOS管Q1的源极通过电阻R5接地，并通过电阻R7连接运放器U1的同相输入端，运放器U1的反相输入端、输出端之间还设置有电容C5。
3.根据权利要求2所述高温型电磁流量计，其特征在于：所述运放器U2同相输入端连接电阻R8、电容C6的一端，电阻R8的另一端连接运放器U1的输出端、电容C6的另一端接地，运放器U2的反相输入端、输出端通过电阻R9连接运放器U3的反相输入端。
4.根据权利要求3所述高温型电磁流量计，其特征在于：所述运放器U3的同相输入端连接变阻器RP1的引脚3，变阻器RP1的引脚1连接+5V电源，并通过电容C7接地，变阻器RP1的引脚2接地，运放器U3的输出端连接电阻R10、R11的一端和所述单片机，电阻R10的另一端连接+5V电源，电阻R11的另一端接地。
5.根据权利要求1-4任一所述高温型电磁流量计，其特征在于：所述温压补偿单元包括温度传感器和压力传感器，所述温度传感器和压力传感器的信号输出端均连接所述单片机。
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