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電磁流量計前置電路設(shè)計

來源:開封市中儀流量儀表有限公司   2021年12月24日 08:32  

電磁流量計前置電路設(shè)計

電磁流量計前置電路設(shè)計
   3.2.1采樣保持電路設(shè)計
   采樣保持電路設(shè)計的目的在于存儲上一個控制時序的信號,由此提供負(fù)反饋電路的給定值,并和本測量時序的測量結(jié)果相減,以達(dá)到每次的極化電壓都盡量為零。因此,采樣保持器的高精度對控制極化電壓到穩(wěn)定值從而準(zhǔn)確測量感應(yīng)電動勢顯得非常重要。
   采樣保持器的作用:在采樣期間,其輸出能跟隨輸入的變化而變化;而在保持狀態(tài),能使其輸出值保持不變。圖3.2(a)所示為簡單的采樣保持電路。Vref2.5V — K03 一KD4 在這種簡單的采樣保持電路中,電容C10對采樣保持結(jié)果的精度有很大的影響,因為電容值過大,其時間常數(shù)大,當(dāng)信號變化頻率較高時,電容充放電時間就會加長,這將會影響輸出信號對輸入信號的跟隨特性,在采樣的瞬間,電容兩端的電壓會與輸入電壓信號有一定的誤差;而當(dāng)處于保持狀態(tài)時,如果電容的漏電流太大,負(fù)載電阻太小,都會引起保持信號電平的變化。為了使采樣保持器擁有足夠的精度,一般在其輸入級和輸出級都連接緩沖器,以減少信號源的輸出阻抗,增加負(fù)載的輸入阻抗。在電容的選擇時,使其選擇容量大小適宜,以保證其時間常數(shù)適中。
   3.2.2保護(hù)電路設(shè)計
   圖3.2(b)所示為過壓保護(hù)電路。它是由兩個二極管反向串聯(lián)起來的,這種方式可以起到雙向過壓保護(hù)電路的作用,當(dāng)電壓(無論是哪個方向的電壓)超過二極管的反向電壓時,就會把相應(yīng)的二極管擊穿,形成回路,從而把電源給旁路了,不會把過壓信號傳送到下一元器件,這樣就保護(hù)了與之相聯(lián)的電路上的元器件。當(dāng)電流超過二極管的反向電流時二極管被擊穿損壞。在本系統(tǒng)設(shè)計中保證0.2.5V的電壓信號通過。.
   3.2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
   在智能電磁流量計中,經(jīng)過處理后的外部模擬信號,就必須要通過A/D轉(zhuǎn)換, 變換為數(shù)字信號。.電磁流量計轉(zhuǎn)換器測量的信號通常是低速緩慢變化的,采樣時間一般在幾個到幾十個毫秒,通常可以選用低速A/D轉(zhuǎn)換器。但是,考慮到電磁流量計轉(zhuǎn)換器需要的寬測量范圍和高的精度,以及在不均勻流量下的集中采樣, 這就需要選擇盡量高位A/D轉(zhuǎn)換器以滿足要求。因而,ADC的選擇非常重要。其主要性能指標(biāo)包括分辨率、轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換精度等。按照工作原理,ADC主要包括逐次逼近式、并行比較、V/F轉(zhuǎn)換、雙積分式和Σ.△幾種類型。
   逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率不高,輸入帶寬也較低,它的優(yōu)點是原理簡單、便于實現(xiàn)、不存在延遲問題,適用于中速率而分辨率要求較高的場合。并行比較A/D轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)今速度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,其采樣速率在1 GSPS以上,通常稱為“閃爍式’’A/D轉(zhuǎn)換器。其優(yōu)點是轉(zhuǎn)換速度,缺點是分辨率低(一般在10位以下)、功耗大、需要的比較器的數(shù)目多、電路復(fù)雜、成本高。V/F轉(zhuǎn)換器也即電壓/頻率式模數(shù)轉(zhuǎn)換器,它是把模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號的器件,內(nèi)部電路的積分電容如果漏電流大,將會直接影響轉(zhuǎn)換精度,因此要選擇漏電流小的電容。
    雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器又稱為雙斜率或多斜率ADC,它是應(yīng)用比較廣泛的一類轉(zhuǎn)換器。由于在輸入端口采用了積分器,所以對交流噪聲的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。若把積分器定時積分的時間取為工頻信號的整數(shù)倍,可把由工頻噪聲引起的誤差減小到最小,從而有效地抑制電網(wǎng)的工頻干擾。這類ADC主要應(yīng)用于低速、精密測量等領(lǐng)域,如數(shù)字電壓表。其優(yōu)點是分辨率高(可達(dá)到22位甚至更高)、功耗低、成本低;缺點是轉(zhuǎn)換速率低,轉(zhuǎn)換速率在12位時為100~-300SPS。Σ.△型A/D轉(zhuǎn)換器由積分器、比較器、1位.D/A轉(zhuǎn)換器等組成。原理上近似于積分型,將輸入電壓轉(zhuǎn)換為時間脈沖后得到的數(shù)字值。對含有比較器的單片機(jī)可以使用很少的零件構(gòu)成Σ.△型AD轉(zhuǎn)換器,而得到比較高的分辨率。雖然所用的單片機(jī)MSP430F149具有內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器,但其內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器只能將模擬電壓轉(zhuǎn)換成一個12位的數(shù)字量,這對于電磁流量計和本設(shè)計的要求要來說,其精度和分辨率是達(dá)不到要求的,所以綜合考慮本系統(tǒng)設(shè)計采用的是ADI公司的AD7790,AD7790是一種低功耗16位的Σ.△型A/D轉(zhuǎn)換器,它包括由緩沖器和增益可編程放大器(PGA)組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路、Σ-△調(diào)制器、可編程數(shù)字濾波器等部件。可以直接將傳感器測量到的微小信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換, 同時還具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、自校準(zhǔn)、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓、低功耗等特點,非常適合應(yīng)用在儀表測量、工業(yè)控制等領(lǐng)域。主要特點包括: 全差分輸入通道的ADC、內(nèi)部震蕩時鐘、可編程增益、可編程輸出數(shù)據(jù)更新率及自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)功能;同時還具備三線串行接口且與DSP相互兼容,與CPU 的接口電路十分簡單。黼9Q
    AD7790的串行數(shù)據(jù)接口包括5個信號,其中片選輸入CS、數(shù)據(jù)輸入DIN、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出NDOUT、串行時鐘輸入SCLK,分別與單片機(jī)的P3.0121、P3.1口、P3.2口、P3.3口相連,用以實現(xiàn)片選信號、為傳輸數(shù)據(jù)提供時鐘、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)葎幼鳌.?dāng)片選信號接低時,三線模式就會起作用。系統(tǒng)的測量信號經(jīng)過濾波等處理后進(jìn)入ADC的模擬輸入AIN+端:模擬輸入AIN.端直接接模擬地AGND;同時,還須為ADC提供穩(wěn)定的2.5V參考電壓以及3.3V的電源電壓。A/D基準(zhǔn)電壓的精度和穩(wěn)定性是保證A/D轉(zhuǎn)換精度的重要條件,在這里的3.3V基準(zhǔn)電源由外部電路單獨提供,與數(shù)字部分采用的3.3V電源分開了。具體實現(xiàn)如圖3.3上述設(shè)計的AD轉(zhuǎn)換電路能夠?qū)崿F(xiàn)16位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換工作,完成了數(shù)字邏輯控制板中將模擬信號處理板處理過的模擬信號數(shù)字化的設(shè)計要求。--擴(kuò)展閱讀:開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品,更多有關(guān)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網(wǎng)站:

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