電磁流量計(jì)前置電路設(shè)計(jì)

電磁流量計(jì)前置電路設(shè)計(jì)
   3．2．1采樣保持電路設(shè)計(jì)
   采樣保持電路設(shè)計(jì)的目的在于存儲(chǔ)上一個(gè)控制時(shí)序的信號(hào)，由此提供負(fù)反饋電路的給定值，并和本測(cè)量時(shí)序的測(cè)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(duì)控制極化電壓到穩(wěn)定值從而準(zhǔn)確測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(jiǎn)單的采樣保持電路。Vref2．5V — K03 一KD4 在這種簡(jiǎn)單的采樣保持電路中，電容C10對(duì)采樣保持結(jié)果的精度有很大的影響，因?yàn)殡娙葜颠^(guò)大，其時(shí)間常數(shù)大，當(dāng)信號(hào)變化頻率較高時(shí)，電容充放電時(shí)間就會(huì)加長(zhǎng)，這將會(huì)影響輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的跟隨特性，在采樣的瞬間，電容兩端的電壓會(huì)與輸入電壓信號(hào)有一定的誤差；而當(dāng)處于保持狀態(tài)時(shí)，如果電容的漏電流太大，負(fù)載電阻太小，都會(huì)引起保持信號(hào)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(jí)和輸出級(jí)都連接緩沖器，以減少信號(hào)源的輸出阻抗，增加負(fù)載的輸入阻抗。在電容的選擇時(shí)，使其選擇容量大小適宜，以保證其時(shí)間常數(shù)適中。
   3．2．2保護(hù)電路設(shè)計(jì)
   圖3．2(b)所示為過(guò)壓保護(hù)電路。它是由兩個(gè)二極管反向串聯(lián)起來(lái)的，這種方式可以起到雙向過(guò)壓保護(hù)電路的作用，當(dāng)電壓(無(wú)論是哪個(gè)方向的電壓)超過(guò)二極管的反向電壓時(shí)，就會(huì)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(huì)把過(guò)壓信號(hào)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(guò)二極管的反向電流時(shí)二極管被擊穿損壞。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中保證0．2．5V的電壓信號(hào)通過(guò)。．
   3．2．3 A／D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
   在智能電磁流量計(jì)中，經(jīng)過(guò)處理后的外部模擬信號(hào)，就必須要通過(guò)A／D轉(zhuǎn)換， 變換為數(shù)字信號(hào)。．電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器測(cè)量的信號(hào)通常是低速緩慢變化的，采樣時(shí)間一般在幾個(gè)到幾十個(gè)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(jì)轉(zhuǎn)換器需要的寬測(cè)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(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)、不存在延遲問(wèn)題，適用于中速率而分辨率要求較高的場(chǎng)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(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度，缺點(diǎn)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(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)的器件，內(nèi)部電路的積分電容如果漏電流大，將會(huì)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(duì)交流噪聲的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。若把積分器定時(shí)積分的時(shí)間取為工頻信號(hào)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(cè)量等領(lǐng)域，如數(shù)字電壓表。其優(yōu)點(diǎn)是分辨率高(可達(dá)到22位甚至更高)、功耗低、成本低；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速率低，轉(zhuǎn)換速率在12位時(shí)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(shí)間脈沖后得到的數(shù)字值。對(duì)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(gè)12位的數(shù)字量，這對(duì)于電磁流量計(jì)和本設(shè)計(jì)的要求要來(lái)說(shuō)，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(jì)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(cè)量到的微小信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換， 同時(shí)還具有高分辨率、寬動(dòng)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(diǎn)，非常適合應(yīng)用在儀表測(cè)量、工業(yè)控制等領(lǐng)域。主要特點(diǎn)包括： 全差分輸入通道的ADC、內(nèi)部震蕩時(shí)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(shí)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(jiǎn)單。黼9Q
    AD7790的串行數(shù)據(jù)接口包括5個(gè)信號(hào)，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(shí)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(shí)現(xiàn)片選信號(hào)、為傳輸數(shù)據(jù)提供時(shí)鐘、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)葎?dòng)作。當(dāng)片選信號(hào)接低時(shí)，三線模式就會(huì)起作用。系統(tǒng)的測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)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(shí)，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(dú)提供，與數(shù)字部分采用的3．3V電源分開(kāi)了。具體實(shí)現(xiàn)如圖3．3上述設(shè)計(jì)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(hào)處理板處理過(guò)的模擬信號(hào)數(shù)字化的設(shè)計(jì)要求。--擴(kuò)展閱讀：開(kāi)封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、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(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開(kāi)封中儀網(wǎng)站：