電磁流量計(jì)作為一種主要的測(cè)量?jī)x表,在國內(nèi)市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速。由于國內(nèi)生產(chǎn)廠家以進(jìn)口關(guān)鍵零部件(轉(zhuǎn)換器)組裝為主,產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)由國外大公司控制。所以研究開發(fā)國產(chǎn)電磁流量計(jì)具有重要意義。 論文分析了電磁流量計(jì)基本工作原理,研制開發(fā)過程中存在關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)化需要解決的問題。在此基礎(chǔ)上提出了合理的解決方案,同時(shí)實(shí)踐方案,*終實(shí)現(xiàn)電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)。
電磁流量計(jì)的設(shè)計(jì)分析了不同種類的電磁流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn),*終選擇低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)為研究重點(diǎn)。 論文分為以下幾部分:首先,分析了國內(nèi)外電磁流量計(jì)產(chǎn)品的現(xiàn)狀。其次,分析了電磁流量計(jì)的工作原理。得出按權(quán)重函數(shù)分布規(guī)律的傳感器,在流速非中心軸對(duì)稱分布時(shí),感應(yīng)電勢(shì)僅與平均流速呈正比,而與流速分布無關(guān)的結(jié)論,從而從原理上解決電磁流量計(jì)了高精度測(cè)量的問題。
第三,分析了電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)的主要難點(diǎn)是小信號(hào)測(cè)量的問題。在實(shí)際測(cè)量過程當(dāng)中,感應(yīng)信號(hào)屬于微伏級(jí)信號(hào),該信號(hào)與大地不隔離,容易引入各種干擾。本章著重分析了影響信號(hào)測(cè)量的主要干擾構(gòu)成。第四,根據(jù)對(duì)流量測(cè)量問題分析的,深入研究了設(shè)計(jì)過程中需要解決的主要問題。如內(nèi)阻分析與測(cè)量;勵(lì)磁頻率的選擇;穩(wěn)定信號(hào)基準(zhǔn)點(diǎn)與抑制共模干擾;串模干擾與工頻干擾抑制;流量信號(hào)傳輸與屏蔽;恒流勵(lì)磁與磁場(chǎng)補(bǔ)償;流量測(cè)量點(diǎn)的選擇等。*終選擇了合理的解決問題的方法并形成設(shè)計(jì)方案;*后,根據(jù)設(shè)計(jì)方案施施設(shè)計(jì)。本章主要介紹了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的系統(tǒng)構(gòu)成,同時(shí)重點(diǎn)闡述了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分、可靠性、電磁兼容性、儀表校準(zhǔn)等幾方面的問題。*終設(shè)計(jì)完成可以用于產(chǎn)業(yè)化制造的產(chǎn)品。 論文在分析了電磁流量計(jì)原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)完成了低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì),為其他種類的電磁流量計(jì)的研究奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)完成的產(chǎn)品考慮了可靠性等相關(guān)產(chǎn)業(yè)化所涉及的問題,設(shè)計(jì)產(chǎn)品具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)**——電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路以及電磁流量計(jì)。該**由阿自倍爾株式會(huì)社申請(qǐng)，并于2016年11月9日獲得授權(quán)公告。
內(nèi)容說明
本發(fā)明涉及在各種工序系統(tǒng)中對(duì)具有導(dǎo)電性的流體的流量進(jìn)行測(cè)量的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路以及具備該勵(lì)磁電路的電磁流量計(jì)。
發(fā)明背景
一般地，在對(duì)具有導(dǎo)電性的流體的流量進(jìn)行測(cè)量的電磁流量計(jì)中，向勵(lì)磁線圈供給極性交替切換的勵(lì)磁電流，檢測(cè)與來自勵(lì)磁線圈的產(chǎn)生磁場(chǎng)正交并配置在測(cè)量管內(nèi)的一對(duì)電極之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，將該電極之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)放大后，通過取樣信號(hào)處理，對(duì)流過測(cè)量管內(nèi)的流體的流量進(jìn)行測(cè)量，所述勵(lì)磁線圈被配置成使得磁場(chǎng)產(chǎn)生方向垂直于在測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)的流體的流動(dòng)方向。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題：在這種現(xiàn)有技術(shù)中，由于勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)，在開關(guān)電路SW61～SW64的接點(diǎn)端子側(cè)和勵(lì)磁信號(hào)SA、SB被輸入的控制端子側(cè)之間會(huì)產(chǎn)生高電壓差。在勵(lì)磁電流Iex的極性切換時(shí)，在端子L1、L2之間會(huì)產(chǎn)生高反電動(dòng)勢(shì)，電容元件C的充電電壓VC的峰值變得比電源電位VP還要高。例如，在電源電位VP是10V的情況下，有時(shí)充電電壓VC會(huì)因勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)而上升到100V左右。
在此，對(duì)于SW63、SW64，由于被施加高電壓的接點(diǎn)端子一般會(huì)變成MOSFET( N溝道)的漏極端子，因此即使不采用高耐壓做法，MOSFET也不會(huì)受到損傷。但是，對(duì)于SW61、SW62，由于通過電流輸入端子Tin從電容元件C施加了高電壓的接點(diǎn)端子一般會(huì)變成MOSFET( P溝道)的源極端子，因此存在產(chǎn)生SW61、SW62的損傷的問題。
圖為**實(shí)施形態(tài)所涉及的勵(lì)磁電路的結(jié)構(gòu)的電路圖
作為用于回避這種由高電壓導(dǎo)致的SW61～SW64的損傷的一個(gè)方法，考慮有進(jìn)行限制充電電壓VC的峰值等保護(hù)對(duì)策的方法。然而，根據(jù)這種方法，由于充電至電容元件C的電壓被削減，因此存在無法將勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)作為勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)電力有效地利用的問題。
此外，作為用于回避這種由高電壓導(dǎo)致的SW61、SW62的損傷的其他方法，也考慮使用由具有充分耐壓性能的MOSFET、即高耐壓MOSFET構(gòu)成的耐壓開關(guān)電路作為這些SW61、SW62，使得即使在施加了勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)的情況下也會(huì)不產(chǎn)生損傷。作為一例，通常的MOSFET的漏極·源極之間電壓的***大規(guī)格( VDS )為20V左右，高耐壓MOSFET的VDS為100V左右或100V以上。
但是，由于高耐壓MOSFET的導(dǎo)通電阻有增大的傾向，因此由于該導(dǎo)通電阻，勵(lì)磁電流Iex被削減，其結(jié)果，存在無法利用電源電位VP高效率地驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈的問題。
此外，如前所述，成為用構(gòu)成開關(guān)電路的MOSFET進(jìn)行開/關(guān)控制的對(duì)象的接點(diǎn)端子側(cè)的電壓在從電源電位VP的10V至充電電壓VC的峰值的100V的范圍內(nèi)大范圍地變動(dòng)。
另一方面，高耐壓MOSFET在開/關(guān)控制高電壓時(shí)，需要與該電壓相符地將高電壓施加于柵極端子。因此，要控制大幅度變動(dòng)的電壓，也需要切換柵極端子側(cè)的電壓，存在控制系統(tǒng)極為復(fù)雜化的問題。
本發(fā)明是為解決這樣的問題而做出的，其目的在于提供一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，能夠回避由高電壓導(dǎo)致的開關(guān)電路的損傷，同時(shí)有效地利用勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)，使勵(lì)磁電流的上升快速進(jìn)行。
為了達(dá)到這種目的，本發(fā)明所涉及的勵(lì)磁電路是用于電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，所述電磁流量計(jì)將勵(lì)磁電流供給至配置在測(cè)量管的外側(cè)的勵(lì)磁線圈，用配置于該測(cè)量管的一對(duì)電極對(duì)與此相應(yīng)地在該測(cè)量管內(nèi)的流體中產(chǎn)生的、與該勵(lì)磁線圈的磁場(chǎng)正交的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)，基于該電動(dòng)勢(shì)測(cè)量該流體的流量值，所述勵(lì)磁電路具有：切換電路，所述切換電路基于由具有勵(lì)磁頻率的脈沖信號(hào)構(gòu)成的勵(lì)磁信號(hào)，對(duì)從外部供給的驅(qū)動(dòng)電流的電流輸入端子以及電流輸出端子與所述勵(lì)磁線圈的一端以及另一端的連接進(jìn)行切換，由此，從該驅(qū)動(dòng)電流生成交流的勵(lì)磁電流并供給至所述勵(lì)磁線圈；和充放電電路，所述充放電電路將由所述勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)向電容元件充電，且基于所述勵(lì)磁信號(hào)，將從該電容元件放電的放電電流作為所述勵(lì)磁電流向所述勵(lì)磁線圈的所述一端或所述另一端切換供給。
所述切換電路具有：**開關(guān)電路，所述**開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸入端子，所述**開關(guān)電路與所述勵(lì)磁信號(hào)相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作；第二開關(guān)電路，所述第二開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸入端子，所述第二開關(guān)電路與所述**開關(guān)電路反相位地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作；**二極管，所述**二極管的陽極端子連接于所述**開關(guān)電路的另一個(gè)接點(diǎn)端子，陰極端子連接于所述勵(lì)磁線圈的所述一端；第二二極管，所述第二二極管的陽極端子連接于所述第二開關(guān)電路的另一個(gè)接點(diǎn)端子，陰極端子連接于所述勵(lì)磁線圈的所述另一端；第三開關(guān)電路，所述第三開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述**二極管的陰極端子以及所述勵(lì)磁線圈的所述一端，另一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸出端子，所述第三開關(guān)電路與所述**開關(guān)電路反相位地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作；以及第四開關(guān)電路，所述第四開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述第二二極管的陰極端子以及所述勵(lì)磁線圈的所述另一端，另一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸出端子，所述第四開關(guān)電路與所述**開關(guān)電路同相位地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作，所述充放電電路具有：二極管電橋，所述二極管電橋?qū)Ξa(chǎn)生于所述勵(lì)磁線圈的兩端的反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行整流并向所述電容元件充電；**耐壓開關(guān)電路，所述**耐壓開關(guān)電路與所述**開關(guān)同相位地對(duì)從所述電容元件向所述勵(lì)磁線圈的所述一端的所述放電電流的供給進(jìn)行開/關(guān)控制；以及第二耐壓開關(guān)電路，所述第二耐壓開關(guān)電路與所述**開關(guān)電路反相位地對(duì)從所述電容元件向所述勵(lì)磁線圈的所述另一端的所述放電電流的供給進(jìn)行開/關(guān)控制。
根據(jù)本發(fā)明，通過**以及第二二極管，能夠防止由來自勵(lì)磁線圈的反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的高電壓向**以及第二開關(guān)電路的接點(diǎn)端子施加。又，由勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)通過充放電電路的二極管電橋向電容元件充電，電容元件的充電電力通過充放電電路的**以及第二耐壓開關(guān)電路被向勵(lì)磁線圈供給。因此，能夠回避由高電壓導(dǎo)致的開關(guān)電路的損傷，同時(shí)有效利用勵(lì)磁線圈的反電動(dòng)勢(shì)，使勵(lì)磁電流的上升快速進(jìn)行。
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電磁流量計(jì)如何接線，電磁流量計(jì)接線方式圖
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輕松了解插入式電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)和分類
