基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，該流量計(jì)包括開(kāi)關(guān)電源電路、主控電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4~20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，主控電路上依電回路方式聯(lián)接開(kāi)關(guān)電源電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4~20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，整體構(gòu)成電磁流量計(jì)的電回路。本實(shí)用新型采用快速傅里葉變換(FFT)分析方法分析出混有干擾信號(hào)的流量信號(hào)頻譜，根據(jù)流量信號(hào)和勵(lì)磁信號(hào)的頻率一致，在流量信號(hào)頻率已知的基礎(chǔ)上將干擾信號(hào)和流量信號(hào)分離出來(lái)，通過(guò)FFT運(yùn)算流量信號(hào)的幅值，擴(kuò)展電磁流量計(jì)量程比，實(shí)現(xiàn)微小流量高精度測(cè)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及流量檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002 ]電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。電磁流量計(jì)廣泛采用的勵(lì)磁方式有低頻方波勵(lì)磁和三值波勵(lì)磁。這兩種勵(lì)磁方式在一定程度上克服了正交干擾、微分干擾、同相干擾、串模干擾等等干擾信號(hào)，提高了測(cè)量精度，但是在低流速時(shí)，由于傳感器信號(hào)微弱，使得傳感器輸出信號(hào)的信噪比下降，傳統(tǒng)的測(cè)量方式無(wú)法區(qū)分出干擾信號(hào)和流量信號(hào)，使得電磁流量計(jì)量程比和微小流量高精度測(cè)量受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是:提供一種基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，采用快速傅里葉變換(FFT)分析方法分析出混有干擾信號(hào)的流量信號(hào)頻譜，根據(jù)流量信號(hào)和勵(lì)磁信號(hào)的頻率一致，在流量信號(hào)頻率已知的基礎(chǔ)上將干擾信號(hào)和流量信號(hào)分離出來(lái)，通過(guò)FFT運(yùn)算流量信號(hào)的幅值，擴(kuò)展電磁流量計(jì)量程比，實(shí)現(xiàn)微小流量高精度測(cè)量。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:該基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)包括開(kāi)關(guān)電源電路、主控電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4?20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，主控電路上依電回路方式聯(lián)接開(kāi)關(guān)電源電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4?20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，整體構(gòu)成電磁流量計(jì)的電回路。
[0005]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0006]1、開(kāi)關(guān)電源電路將市電220￥變換成+14￥、-1狀、+5￥、+25￥，再通過(guò)穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓成+12 V、-12V、+3.3V、+24V，給勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4?20mA輸出電路、HART通信電路、RS485通信電路提供電源。
[0007]2、勵(lì)磁電路為傳感器線圈提供低頻方波勵(lì)磁。
[0008]3、前置放大電路將流量信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波后通過(guò)AD變換成數(shù)字量然后FFT運(yùn)算計(jì)算出流速流量再由4?20mA輸出電路實(shí)現(xiàn)模擬遠(yuǎn)傳，也可以通過(guò)頻率輸出電路和HART通信電路、RS485通信電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字遠(yuǎn)傳。
[0009]4、采用快速傅里葉變換FFT算法數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電磁流量信號(hào)從時(shí)域到頻域轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)處理，通過(guò)頻譜分析能夠在微小流量測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確的將流量信號(hào)分離出來(lái)，擴(kuò)寬量程比，實(shí)現(xiàn)微小流量的高精度測(cè)量，具有測(cè)量精度高、可靠性高、一致性好、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型硬件框圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型電源整流濾波電路。
[0012]圖3為本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)電源電路。
[0013]圖4為本實(shí)用新型勵(lì)磁電路。
[0014]圖5為本實(shí)用新型前置放大電路。
[0015]圖6為本實(shí)用新型4?20mA輸出電路。
[0016]圖7為本實(shí)用新型RS485通信電路。
[0017]圖8為本實(shí)用新型HART通信電路。
[0018]圖9為本實(shí)用新型主控電路。
[0019]圖10為本實(shí)用新型頻率輸出電路。
[0020]圖11為本實(shí)用新型報(bào)警輸出電路。
[0021]圖12為本實(shí)用新型勵(lì)磁控制和AD采樣控制時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0023]本實(shí)用新型的核心是:將快速傅里葉變換技術(shù)應(yīng)用到電磁流量計(jì)信號(hào)處理上，由電磁流量計(jì)的原理可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與流體流速成正比，常規(guī)的方案是直接測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)大小然后計(jì)算出流量，本實(shí)用新型根據(jù)信號(hào)頻率和勵(lì)磁頻率一致的特性，通過(guò)快速傅里葉變換算法實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波直接將對(duì)應(yīng)勵(lì)磁頻率的流量信號(hào)的幅值計(jì)算出來(lái)。
[0024]本實(shí)用新型的總體硬件框圖如圖1所示，包括開(kāi)關(guān)電源電路、主控電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4?20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，主控電路上依電回路方式聯(lián)接開(kāi)關(guān)電源電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4?20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，整體構(gòu)成電磁流量計(jì)的電回路。
[0025]本實(shí)用新型的電源電路設(shè)計(jì)性能關(guān)系到整個(gè)流量計(jì)的性能。流量計(jì)電路需要多組不同的電壓，有的電壓相互直接還需要隔離，電源的紋波系數(shù)直接影響放大電路的靈敏度，所以相比較其他儀表電源電路要復(fù)雜的多。開(kāi)關(guān)電源電路的前端電路如圖2所示，整流濾波電路的連接關(guān)系是:220V接插件Jl的一端接熱敏電阻RTl，中間直接接地，另一端接保險(xiǎn)絲FUl; RTI的另一端接壓敏電阻RVl、RV3和電容C5、濾波電感輸入腳的一端;壓敏電阻RV3的另一端接氣體放電管和壓敏電阻RV2的一端;保險(xiǎn)絲FUl的另一端接壓敏電阻RVl、RV2和電容C5、濾波電感輸入的另一端;氣體放電管的另一端接地;濾波電感輸出的一端接電容C3、C4和整流橋DI的交流輸入一端;濾波電感輸出另一端接電容C4另一端接C6—端和整流橋DI交流輸入另一端；電容C3和C6另一端接地;整流橋DI輸出一端接電容C9正端，整流橋DI另一端接電容C9負(fù)端;電容CYl —端接電容C9正端;一端接電容C9負(fù)端。
[0026]圖3為開(kāi)關(guān)電源電路，產(chǎn)生需要的+12V、-12V、+24、+25V、5V，其電路連接關(guān)系是:電容C22正端接Zl TL431的負(fù)輸入端和電阻R7的一端、電阻R8的一端、光耦U33輸入負(fù)端；電容C22負(fù)端接ZI的正端電阻Rl O的一端;ZI的參考端接電阻Rl O的另一端和電容C8的一端、電阻R9的一端；電阻R9的另一端接電容C7的一端；電容C8的另一端接電阻R8的另一端；電阻R7的另一端接電阻R6的一端；電阻R6的另一端接光耦U33輸入正端;光耦U33的輸出一端接電容C12正端和電阻R2的一端；電容C12的負(fù)端接高頻變壓器T13腳;高頻變壓器T13腳和電容C9的負(fù)接相連；電阻R2的另一端接二極管VDl負(fù)端；二極管VDl正端接高頻變壓器T14腳;光耦U33另一端接電容C25—端和Rll的一端和開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的I腳;C25另一端接C26負(fù)端接電容C9負(fù)端；電容C26正端接電阻Rll另一端;開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的3、4、5腳接電容C9負(fù)端;開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的2腳接R5的一端;R5的另一端接C9的正端;開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的7腳接二極管D3的正端和高頻變壓器T12腳;D3的負(fù)端接Rl的一端;Rl的另一端和瞬態(tài)管D2的負(fù)極、R3的一端、C1的一端連接;D2的另一端和R3的另一端和C1的另一端和高頻變壓器TI的I腳連接；TI的5腳接二極管VD2的正級(jí);二極管的負(fù)極和電容Cl 3正級(jí)、電感L2的一端連接;Tl的6腳接和Cl 3的負(fù)極、Cl 7的負(fù)極、C23的一端連一起;L2的另一端接Cl 7的正級(jí)接C23的另一端;TI的7腳接VD6的正級(jí);VD6的負(fù)極和電容Cl I的正級(jí)和電感L6的一端連接；電感的另一端接電容C21的正級(jí)和C7的一端;Tl的8腳和Cl I的負(fù)端、C21負(fù)端、C7的另一端連接;Tl的9腳接二極管VD3的正級(jí);VD3負(fù)端接電容C14正端、電感L3—端；電感L3另一端接電容C18正端和電容C24一端；電容C24另一端和C18負(fù)端、C14負(fù)端、Tl的10腳連接;Tl的11腳連二極管VD4的正端；VD4的負(fù)端和電容C15正端、電感L4一端連接;電感L4另一端和電容C19正端和電容Cl的一端連接;電容Cl的另一端和C19的負(fù)端、C15的負(fù)端、Tl的12腳連接;Tl的12腳和電容C16正端、電容C20正端、電容C2的一端連接;Tl的13腳和二極管VD5的負(fù)端連接;VD5正端和電容C16負(fù)端電感L5的一端連接;電感L5另一端和電容C20的負(fù)端，電容C2的另一端連接。
[0027]本實(shí)用新型的勵(lì)磁電路對(duì)磁場(chǎng)的穩(wěn)定性有影響，因而對(duì)流量信號(hào)精度產(chǎn)生影響；本實(shí)用新型采用開(kāi)關(guān)式恒流勵(lì)磁方式，提高了磁場(chǎng)的穩(wěn)定性，為高精度測(cè)量奠定基礎(chǔ);如圖4所示，勵(lì)磁電路的連接關(guān)系是:MOS管Q13的D極和電阻R17的一端和MOS管QlO的G極相連；MOS管Q13G級(jí)和OPl連接;Q3的S極和電阻R29—端和電阻R30的一端和MOS管Q12的S極連接；R29的另一端和MOS管QllG極和MOS管QlO S極連接;MOS管QlI的D極和MOS管Q7的S極連接；Qll的S極和MOS管Q14的S極連接;MOS管Q14的D極和MOS管Q6的S極連接;MOS管Q14的G極和電阻R30的一端連接；電阻R30的另一端和電阻R29的一端連接;Ql4的G極和Q9的S極連接;Q9的G極和電阻R26—端；電阻R26另一端接+12V; Ql 2的D極接Q9的G極;Q6的D極接電阻R24的一端和電阻R23的一端和MOS管07的0極;Q6的G極接R24的另一端;Q7的G極接R23的另一端;開(kāi)關(guān)電源芯片U8的1、6、7、8腳連到+12V;U8的4腳接3.3V電源的地;U8的5腳接電阻R37和電阻R34的一端；電阻R37—端接3.3V電源的地;U8的3腳接C22的一端;C22的一端接3.3V電源地;U8的2腳接二極管Dl 5的負(fù)極;二極管D15的負(fù)極接3.3V電源的地;電感L4的一端接U8的2腳;電感L4的另一端接電阻R34的另一端；電容C21的一端接電感L4的另一端；電容C21的另一端接3.3V電源地;運(yùn)放U3的12腳與電阻R7和電阻R3的一端連接；電阻R7的另一端與電壓基準(zhǔn)Ul的負(fù)極相連；電壓基準(zhǔn)Ul的正級(jí)接地；電阻R7的另一端與電阻R6的一端相連；電阻R9的一端與電阻R12的一端相連；電阻R9的另一端與運(yùn)放U3的13腳相連;運(yùn)放的10腳與電阻R18的一端相連；電阻Rl8的另一端與電阻Rl9的一端相連；電阻Rl9的另一端與電阻R21的一端連接；電阻R21的另一端與電阻R20連接；電阻R20的另一端與運(yùn)放U3的8腳連接；電容Cl I的一端月電阻R13的一端連接；電阻R13的另一端與Cl I的另一端和R8的一端連接；電阻R8的另一端和電容C6、C7、C8、C9、C4的一端連接和二極管D7、D8正極和二極管D9、D20負(fù)極連接;D7的另一端與MOS管Ql的S極連接;Q2的D極與二極管D4的負(fù)接連接;二極管D8的負(fù)極與二極管D4的正極連接;二極管D20的正極與電阻R51的一端連接；電阻R51的另一端與三極管Q20的發(fā)射極連接;Q20的基極與二極管D20的正極連接;Q20的集電極與電阻R50的一端連接;MOS管Q5的D極與二極管D9的正極連接和電感LI的一端連接;MOS管Q5的S極與地連接;MOS管Q5的G極與施密特U2的4、6、8、1、12腳連接;U2的3、5、9、11、13腳和U2的2腳連接;U2的I腳和電阻R50的一端連接;二極管D2的負(fù)極與二極管D5的正極連接;二極管D2的正極與二極管D3的正極連接;二極管D3的負(fù)極與二極管D6的正極連接;二極管D6的負(fù)極與二極管D5的負(fù)極連接;開(kāi)關(guān)電源芯片U4的8腳與電阻RlO的一端連接；電阻RlO的另一端與U4的6腳和電感L2的一端連接;U4的7腳與電阻RlO的一端連接;U4的5腳與電阻R17、電阻Rll的一端連接;U4的3腳與電容C14的一端連接；電容C14的另一端與U4的4腳連接;U4的2腳與U4的4腳連接；電感L2的另一端月DlO的正極連接;DlO的負(fù)極與電阻Rll的另一端連接；電阻Rll的另一端與電容C12的一端連接;電容C12的另一端與U4的4腳連接。
[0028]本實(shí)用新型的信號(hào)放大電路是將電磁流量計(jì)的傳感器感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)微弱信號(hào)進(jìn)行差分放大的同時(shí)抑制共模干擾，第一級(jí)增益設(shè)置不是很大，防止后級(jí)放大電路飽和;第二級(jí)進(jìn)行低通濾波，將干擾信號(hào)進(jìn)行模擬濾波;再進(jìn)AD進(jìn)行采樣，F(xiàn)FT采樣遵循奈奎斯特采樣定律;如圖5所示，前置放大電路的連接關(guān)系是:運(yùn)放U2的5腳接電阻R4的一端;運(yùn)放的6腳接電阻R5的一端和R7的一端和C2的一端；電阻R4的另一端接電容C2的另一端和電阻R8的一端；電阻R8的另一端接電阻R7的另一端；電阻R5的另一端接運(yùn)放U2的7腳;運(yùn)放的5腳接電容C3的一端；電容C3的另一端接儀表放大U3的輸出6腳;儀表放大的I腳接電阻R3的一端;儀表放大U3的8腳接電阻R3的另一端;儀表放大U3的2腳接電阻R6的一端；電阻R6的另一端接電容C4的一端；電容C4的另一端接電容Cl的一端；電容Cl的另一端接地;儀表放大U3的3腳接電阻R9的一端；電阻R9的另一端接電容C6的一端;AD轉(zhuǎn)換UI的5腳接電阻R2的一端；電阻Rl的一端接Ul的5腳。
[0029]本實(shí)用新型4?20mA輸出電路采用PffM型DA通過(guò)U/I轉(zhuǎn)換，其溫度漂移精度高；如見(jiàn)圖6所示，4?20mA輸出電路的連接關(guān)系是:電容C20的一端接電阻R36和電阻R31和施密特觸發(fā)U5F的13腳;電阻R31的另一端接電容C17的一端和電容C18的一端；電容C17的另一端接電阻R33的一端和電阻R35的一端；電容C18的另一端接電阻R33的另一端和運(yùn)放UlOA的正輸入端；電阻R35的另一端接施密特觸發(fā)器U5F的12腳;基準(zhǔn)U9的陰極與電容C18的一端連;基準(zhǔn)U9的陽(yáng)極接電阻R36的另一端；電容Cl9的一端接基準(zhǔn)U9的陰極;穩(wěn)壓管D14的陰極接基準(zhǔn)U9的陰極;穩(wěn)壓管D14的陽(yáng)極接電阻R38的一端；電阻R38的另一端接基準(zhǔn)U9的陽(yáng)極；電阻R39的一端接穩(wěn)壓管D14的陽(yáng)極與運(yùn)放UlOA的4腳；電阻R39的另一端接地;運(yùn)放UlOA的8腳接24V；運(yùn)放的負(fù)輸入端接MOS管Ql 5的漏極;運(yùn)放Ul OA的輸出端接MOS管Q15的柵極;MOS管Ql 5的源極接二極管D16的陽(yáng)極;運(yùn)放的負(fù)輸入端接電阻R32的一端；電阻R32的另一端接穩(wěn)壓管D14的陰極;穩(wěn)壓管D14的陰極接發(fā)光二級(jí)管D13的陰極;發(fā)光二極管D13的陽(yáng)極接24V。
[0030]本實(shí)用新型RS485通信電路如圖7所示，其連接關(guān)系是:485芯片UlI的I腳接電阻R40的一端；485芯片Ul I的2腳與3腳相連;485芯片Ul I的5腳接地;485芯片Ul I的腳6腳接電阻R42的一端和瞬態(tài)管Dl7的陰極；電阻R42的另一端接地;瞬態(tài)管D17的陽(yáng)極接地;485芯片Ul I的7腳接電阻R41的一端和瞬態(tài)管D18的陰極；電阻R41的另一端接5V;瞬態(tài)管D18的陽(yáng)極接地。
[0031]本實(shí)用新型HART通信電路如圖8所示，其連接關(guān)系是:HART芯片的I腳與2腳相連接3.3V；HART芯片的3腳接地；電容C2的一端接3.3v;電容C2的另一端接地;HART芯片的7腳接晶振的一端和電容C3的一端;HART芯片的8腳接晶振的另一端和電容C4的一端；電容C3的另一端接地；電容C4的另一端接地;HART芯片的9腳、1腳接地;HART芯片的11腳接3.3V; HART芯片的11腳接電容C5的一端；電容C5的另一端接地;HART芯片的12腳接電阻R4的一端；電阻R4的另一端接電容ClO和運(yùn)放U2的正輸入端和；電容ClO的另一端接地;HART芯片的13腳接電容C6、C7、電阻R2的一端；電容C6、C7的另一端接地；電阻R2的另一端接HART芯片的14腳、電阻Rl、電容C8的一端；電阻Rl的另一端接地;電容C8的另一端接電容C9、電阻R3的一端；電容C9的另一端接地；電阻R3的另一端接電容Cl I的一端;HART芯片的15腳、16腳、17腳、18腳接地；電容C1、Cl4一端接3.3V;電容C1、Cl4另一端接地;運(yùn)放U2的2腳接地;運(yùn)放U2的5腳接3.3V和電容Cl 2的一端；電容C12的另一端接地;運(yùn)放U2的負(fù)輸入端接運(yùn)放U2的輸出;運(yùn)放的輸出接電容C13的一端。
[0032]本實(shí)用新型的主控電路如圖9所示，其連接關(guān)系是:單片機(jī)U4的22、53、63腳與電容C8的一端和電容C9的一端連接；電容C8的另一端與晶振Yl的一端連接；晶振Yl的另一端與電容C9的另一端連接;單片機(jī)的20腳與電容Cl I的一端練級(jí)；電容Cl I的另一端接地；電阻R14的另一端接VCC;穩(wěn)壓芯片Vl的輸出端與電容的一端連接；電容的另一端與穩(wěn)壓芯片Vl的公共端連接;穩(wěn)壓芯片Vl、V2、V3的輸入端接5V;穩(wěn)壓芯片V2的輸出端電容ClO的另一端；電容ClO的一端接公共端；電容C14的一端接穩(wěn)壓芯片V3的輸出端；電容C14的另一端接穩(wěn)壓芯片V3的公共端;運(yùn)算放大器U5的6腳接電阻Rl 2的一端；電阻Rl2的另一端接+5V ；運(yùn)放U5的6腳接電阻RlO的一端；電阻RlO的另一端接運(yùn)放的輸出端7腳;運(yùn)放U5的3腳和5腳接地;運(yùn)放的2腳接電阻R15的另一端；電阻R15的另一端接+3V;運(yùn)放的2腳接電阻R13的一端；電阻R13的另一端接運(yùn)放的I腳;單片機(jī)U30的8腳接電容C31的一端；電容C31的另一端接地;施密特觸發(fā)器U8的9腳接電容Cl7的一端；電容Cl7的另一端接地;U8的9腳接電阻R20的一端；電阻R20的另一端接U8的1、3、5、11、13腳同時(shí)也接U8的8腳;U8的2、4、6、10、12腳接電容C20的一端;二極管D2的負(fù)極接二極管D3的負(fù)極同時(shí)接電容C22、C23的一端;二極管D2的正極接二極管D4的負(fù)極;二極管D4的正極接二極管D5的正極;二極管D5的負(fù)接D3的正極；電容C22另一端接電容C24的一端;電容C24的另一端接電容C25的另一端;電容C25的一端接電容C23的另一端；電容C13—端電阻R16的一端；電容C13的另一端接電阻R16的另一端；電阻R16的另一端接光耦U6的輸入正極;光耦U6的輸入負(fù)極接地;光耦U6的集電極接3.3V;光耦U6的發(fā)射極接光耦U7的集電極;光耦U7的發(fā)射極接地;光耦U7的輸入正極接VCC;光耦U7的負(fù)極接電阻R17的一端；電阻R17的另一端接電容C15的一端；電容C15的另一端接光耦的輸入負(fù)極;光耦U9的輸入正極和電容C16的一端和電阻R18的一端連接；電阻R18另一端和電容C16的另一端連接并與光耦U7負(fù)極相連；電阻R18的另一端與電阻R19的一端和電容C18的一端連接；電容Cl8和電阻Rl9的另一端連接;光耦U9的輸入負(fù)極接地;光耦U9輸出集電極接3.3V光耦U9輸出發(fā)射極接光耦UlO集電極;UlO發(fā)射極接地;光耦Ul I的集電極接VCC; Ul I的發(fā)射極和光耦U12的集電極連接;U12的發(fā)射極接地;Ul I的輸入正極接R21的一端連接;Ul I的輸入正極與C19一端連接;U12的輸入正極接3.3V，輸入負(fù)極接電阻R22—端和電容C21—端；電阻R22另一端與電容C21另一端連接。
[0033]本實(shí)用新型的頻率輸出電路如圖10所示，其連接關(guān)系是:光耦U33輸入正極與電阻R61的一端連接；電阻R61另一端接3.3V。
[0034]本實(shí)用新型的報(bào)警輸出電路如圖11所示，其連接關(guān)系是:光耦U25的輸入正極與電阻R87—端連接；電阻R87另一端接3.3V。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:該流量計(jì)包括開(kāi)關(guān)電源電路、主控電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4?20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，主控電路上依電回路方式聯(lián)接開(kāi)關(guān)電源電路、勵(lì)磁電路、前置放大電路、頻率輸出電路、報(bào)警輸出電路、4?20mA輸出電路、HART通信電路和RS485通信電路，整體構(gòu)成電磁流量計(jì)的電回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:開(kāi)關(guān)電源電路的前端整流濾波電路的連接關(guān)系是:220V接插件JI的一端接熱敏電阻RTI，中間直接接地，另一端接保險(xiǎn)絲FUl; RTI的另一端接壓敏電阻RVl、RV3和電容C5、濾波電感輸入腳的一端;壓敏電阻RV3的另一端接氣體放電管和壓敏電阻RV2的一端;保險(xiǎn)絲FUl的另一端接壓敏電阻RV1、RV2和電容C5、濾波電感輸入的另一端;氣體放電管的另一端接地;濾波電感輸出的一端接電容C3、C4和整流橋DI的交流輸入一端;濾波電感輸出另一端接電容C4另一端接C6—端和整流橋Dl交流輸入另一端；電容C3和C6另一端接地;整流橋Dl輸出一端接電容C9正端，整流橋Dl另一端接電容C9負(fù)端；電容CYl—端接電容C9正端;一端接電容C9負(fù)端;開(kāi)關(guān)電源電路產(chǎn)生需要的+ 12V、-12V、+24、+25V、5V，其電路連接關(guān)系是:電容C22正端接ZlTL431的負(fù)輸入端和電阻R7的一端、電阻R8的一端、光耦U33輸入負(fù)端；電容C22負(fù)端接ZI的正端電阻RlO的一端;ZI的參考端接電阻RlO的另一端和電容C8的一端、電阻R9的一端；電阻R9的另一端接電容C7的一端；電容C8的另一端接電阻R8的另一端；電阻R7的另一端接電阻R6的一端；電阻R6的另一端接光耦U33輸入正端;光耦U33的輸出一端接電容Cl2正端和電阻R2的一端；電容C12的負(fù)端接高頻變壓器T13腳;高頻變壓器T13腳和電容C9的負(fù)接相連；電阻R2的另一端接二極管VDl負(fù)端;二極管VDl正端接高頻變壓器T14腳;光耦U33另一端接電容C25—端和Rll的一端和開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的I腳;C25另一端接C26負(fù)端接電容C9負(fù)端；電容C26正端接電阻Rll另一端;開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的3、4、5腳接電容C9負(fù)端;開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的2腳接R5的一端;R5的另一端接C9的正端;開(kāi)關(guān)電源芯片Ul的7腳接二極管D3的正端和高頻變壓器T12腳;D3的負(fù)端接Rl的一端;Rl的另一端和瞬態(tài)管D2的負(fù)極、R3的一端、Cl O的一端連接;D2的另一端和R3的另一端和ClO的另一端和高頻變壓器Tl的I腳連接;Tl的5腳接二極管VD2的正級(jí);二極管的負(fù)極和電容C13正級(jí)、電感L2的一端連接;Tl的6腳接和C13的負(fù)極、C17的負(fù)極、C23的一端連一起;L2的另一端接Cl 7的正級(jí)接C23的另一端;TI的7腳接VD6的正級(jí)；VD6的負(fù)極和電容C11的正級(jí)和電感L6的一端連接；電感的另一端接電容C21的正級(jí)和C7的一端;TI的8腳和C11的負(fù)端、C21負(fù)端、C7的另一端連接;TI的9腳接二極管VD3的正級(jí);VD3負(fù)端接電容C14正端、電感L3—端;電感L3另一端接電容C18正端和電容C24—端；電容C24另一端和C18負(fù)端、C14負(fù)端、Tl的10腳連接;Tl的11腳連二極管VD4的正端;VD4的負(fù)端和電容C15正端、電感L4一端連接；電感L4另一端和電容C19正端和電容Cl的一端連接；電容Cl的另一端和C19的負(fù)端、C15的負(fù)端、Tl的12腳連接;Tl的12腳和電容C16正端、電容C20正端、電容C2的一端連接;Tl的13腳和二極管VD5的負(fù)端連接;VD5正端和電容C16負(fù)端電感L5的一端連接;電感L5另一端和電容C20的負(fù)端，電容C2的另一端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:勵(lì)磁電路采用開(kāi)關(guān)式恒流勵(lì)磁方式，勵(lì)磁電路的連接關(guān)系是:MOS管Q13的D極和電阻R17的一端和MOS管QlO的G極相連;MOS管Q13G級(jí)和OPl連接;Q3的S極和電阻R29—端和電阻R30的一端和MOS管Q12的S極連接;R29的另一端和MOS管QllG極和MOS管QlO S極連接;MOS管Qll的D極和MOS管Q7的S極連接;Ql I的S極和MOS管Q14的S極連接;MOS管Q14的D極和MOS管Q6的S極連接；MOS管Q14的G極和電阻R30的一端連接；電阻R30的另一端和電阻R29的一端連接;Q14的G極和Q9的S極連接;Q9的G極和電阻R26—端；電阻R26另一端接+12V; Ql2的D極接Q9的G極;Q6的D極接電阻R24的一端和電阻R23的一端和MOS管Q7的D極;Q6的G極接R24的另一端;07的6極接R23的另一端;開(kāi)關(guān)電源芯片U8的1、6、7、8腳連到+12V;U8的4腳接3.3V電源的地;118的5腳接電阻R37和電阻R34的一端；電阻R37—端接3.3V電源的地;U8的3腳接C22的一端;C22的一端接3.3V電源地;U8的2腳接二極管D15的負(fù)極;二極管D15的負(fù)極接3.3V電源的地；電感L4的一端接U8的2腳；電感L4的另一端接電阻R34的另一端；電容C21的一端接電感L4的另一端；電容C21的另一端接3.3V電源地;運(yùn)放U3的12腳與電阻R7和電阻R3的一端連接；電阻R7的另一端與電壓基準(zhǔn)UI的負(fù)極相連；電壓基準(zhǔn)UI的正級(jí)接地；電阻R 7的另一端與電阻R 6的一端相連；電阻R9的一端與電阻R12的一端相連；電阻R9的另一端與運(yùn)放U3的13腳相連;運(yùn)放的10腳與電阻R18的一端相連；電阻R18的另一端與電阻R19的一端相連；電阻R19的另一端與電阻R21的一端連接；電阻R21的另一端與電阻R20連接；電阻R20的另一端與運(yùn)放U3的8腳連接；電容Cl I的一端月電阻Rl3的一端連接；電阻Rl3的另一端與Cl I的另一端和R8的一端連接；電阻R8的另一端和電容C6、C7、C8、C9、C4的一端連接和二極管D7、D8正極和二極管D9、D20負(fù)極連接;D7的另一端與MOS管Ql的S極連接;Q2的D極與二極管D4的負(fù)接連接;二極管D8的負(fù)極與二極管D4的正極連接;二極管D20的正極與電阻R51的一端連接；電阻R51的另一端與三極管Q20的發(fā)射極連接;Q20的基極與二極管D20的正極連接;Q20的集電極與電阻R50的一端連接;MOS管Q5的D極與二極管D9的正極連接和電感LI的一端連接;MOS管05的3極與地連接;MOS管Q5的G極與施密特U2的4、6、8、10、12腳連接;U2的3、5、9、11、13腳和U2的2腳連接;U2的I腳和電阻R50的一端連接;二極管D2的負(fù)極與二極管D5的正極連接;二極管D2的正極與二極管D3的正極連接;二極管D3的負(fù)極與二極管D6的正極連接;二極管D6的負(fù)極與二極管D5的負(fù)極連接;開(kāi)關(guān)電源芯片U4的8腳與電阻RlO的一端連接；電阻RlO的另一端與U4的6腳和電感L2的一端連接;U4的7腳與電阻Rl O的一端連接;U4的5腳與電阻Rl 7、電阻Rl I的一端連接;U4的3腳與電容C14的一端連接；電容C14的另一端與U4的4腳連接;U4的2腳與U4的4腳連接；電感L2的另一端月DlO的正極連接;D1的負(fù)極與電阻Rl I的另一端連接；電阻Rll的另一端與電容C12的一端連接;電容C12的另一端與U4的4腳連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:前置放大電路的連接關(guān)系是:運(yùn)放U2的5腳接電阻R4的一端;運(yùn)放的6腳接電阻R5的一端和R7的一端和C2的一端；電阻R4的另一端接電容C2的另一端和電阻R8的一端；電阻R8的另一端接電阻R7的另一端；電阻R5的另一端接運(yùn)放U2的7腳;運(yùn)放的5腳接電容C3的一端；電容C3的另一端接儀表放大U3的輸出6腳;儀表放大的I腳接電阻R3的一端;儀表放大U3的8腳接電阻R3的另一端;儀表放大U3的2腳接電阻R6的一端；電阻R6的另一端接電容C4的一端；電容C4的另一端接電容Cl的一端；電容Cl的另一端接地;儀表放大U3的3腳接電阻R9的一端；電阻R9的另一端接電容C6的一端;AD轉(zhuǎn)換Ul的5腳接電阻R2的一端;電阻Rl的一端接Ul的5腳。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:4?20mA輸出電路采用HVM型DA通過(guò)U/1轉(zhuǎn)換，4?20mA輸出電路的連接關(guān)系是:電容C20的一端接電阻R36和電阻R31和施密特觸發(fā)U5F的13腳;電阻R31的另一端接電容C17的一端和電容C18的一端；電容C17的另一端接電阻R33的一端和電阻R35的一端；電容C18的另一端接電阻R33的另一端和運(yùn)放UlOA的正輸入端；電阻1?35的另一端接施密特觸發(fā)器1]5?的12腳;基準(zhǔn)U9的陰極與電容C18的一端連;基準(zhǔn)U9的陽(yáng)極接電阻R36的另一端；電容C19的一端接基準(zhǔn)U9的陰極;穩(wěn)壓管D14的陰極接基準(zhǔn)U9的陰極;穩(wěn)壓管D14的陽(yáng)極接電阻R38的一端;電阻R38的另一端接基準(zhǔn)U9的陽(yáng)極；電阻R39的一端接穩(wěn)壓管D14的陽(yáng)極與運(yùn)放UlOA的4腳；電阻R39的另一端接地;運(yùn)放U1A的8腳接24V;運(yùn)放的負(fù)輸入端接MOS管Q15的漏極;運(yùn)放U1A的輸出端接MOS管Q15的柵極;MOS管Q15的源極接二極管D16的陽(yáng)極;運(yùn)放的負(fù)輸入端接電阻R32的一端；電阻R32的另一端接穩(wěn)壓管D14的陰極;穩(wěn)壓管D14的陰極接發(fā)光二級(jí)管D13的陰極;發(fā)光二極管D13的陽(yáng)極接24V。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:RS485通信電路的連接關(guān)系是:485芯片Ull的I腳接電阻R40的一端;485芯片Ull的2腳與3腳相連；485芯片Ull的5腳接地;485芯片Ull的腳6腳接電阻R42的一端和瞬態(tài)管D17的陰極；電阻R42的另一端接地;瞬態(tài)管D17的陽(yáng)極接地;485芯片Ul I的7腳接電阻R41的一端和瞬態(tài)管D18的陰極;電阻R41的另一端接5V;瞬態(tài)管D18的陽(yáng)極接地。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:HART通信電路的連接關(guān)系是:HART芯片的I腳與2腳相連接3.3V; HART芯片的3腳接地；電容C2的一端接3.3v;電容C2的另一端接地;HART芯片的7腳接晶振的一端和電容C3的一端;HART芯片的8腳接晶振的另一端和電容C4的一端；電容C3的另一端接地；電容C4的另一端接地;HART芯片的9腳、10腳接地;HART芯片的11腳接3.3V;HART芯片的11腳接電容C5的一端；電容C5的另一端接地;HART芯片的12腳接電阻R4的一端；電阻R4的另一端接電容Cl O和運(yùn)放U2的正輸入端和；電容Cl O的另一端接地;HART芯片的13腳接電容C6、C7、電阻R2的一端；電容C6、C7的另一端接地；電阻R2的另一端接HART芯片的14腳、電阻Rl、電容C8的一端；電阻Rl的另一端接地；電容C8的另一端接電容C9、電阻R3的一端；電容C9的另一端接地；電阻R3的另一端接電容Cl I的一端;HART芯片的15腳、16腳、17腳、18腳接地;電容Cl、C14 一端接3.3V;電容Cl、Cl4另一端接地;運(yùn)放U2的2腳接地;運(yùn)放U2的5腳接3.3V和電容C12的一端；電容C12的另一端接地;運(yùn)放U2的負(fù)輸入端接運(yùn)放U2的輸出;運(yùn)放的輸出接電容C13的一端。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:主控電路的連接關(guān)系是:單片機(jī)U4的22、53、63腳與電容C8的一端和電容C9的一端連接；電容C8的另一端與晶振Yl的一端連接；晶振Yl的另一端與電容C9的另一端連接;單片機(jī)的20腳與電容Cl I的一端練級(jí)；電容Cl I的另一端接地;電阻R14的另一端接VCC;穩(wěn)壓芯片Vl的輸出端與電容的一端連接；電容的另一端與穩(wěn)壓芯片VI的公共端連接;穩(wěn)壓芯片Vl、V2、V3的輸入端接5V;穩(wěn)壓芯片V2的輸出端電容ClO的另一端；電容ClO的一端接公共端；電容C14的一端接穩(wěn)壓芯片V3的輸出端；電容C14的另一端接穩(wěn)壓芯片V3的公共端;運(yùn)算放大器U5的6腳接電阻Rl2的一端；電阻Rl2的另一端接+5V ；運(yùn)放U5的6腳接電阻RlO的一端；電阻RlO的另一端接運(yùn)放的輸出端7腳;運(yùn)放U5的3腳和5腳接地;運(yùn)放的2腳接電阻R15的另一端；電阻R15的另一端接+3V;運(yùn)放的2腳接電阻R13的一端；電阻R13的另一端接運(yùn)放的I腳;單片機(jī)U30的8腳接電容C31的一端；電容C31的另一端接地;施密特觸發(fā)器U8的9腳接電容C17的一端；電容C17的另一端接地;U8的9腳接電阻R20的一端；電阻R20的另一端接U8的1、3、5、11、13腳同時(shí)也接U8的8腳;U8的2、4、6、1、12腳接電容C20的一端;二極管D2的負(fù)極接二極管D3的負(fù)極同時(shí)接電容C22、C23的一端;二極管D2的正極接二極管D4的負(fù)極;二極管D4的正極接二極管D5的正極;二極管D5的負(fù)接D3的正極；電容C22另一端接電容C24的一端；電容C24的另一端接電容C25的另一端;電容C25的一端接電容C23的另一端；電容C13—端電阻R16的一端；電容C13的另一端接電阻R16的另一端；電阻R16的另一端接光親U 6的輸入正極;光親U 6的輸入負(fù)極接地;光耦U6的集電極接3.3V;光耦U6的發(fā)射極接光耦U7的集電極;光耦U7的發(fā)射極接地；光耦U7的輸入正極接VCC;光耦U7的負(fù)極接電阻Rl7的一端；電阻Rl7的另一端接電容C15的一端；電容Cl5的另一端接光親的輸入負(fù)極;光親U9的輸入正極和電容C16的一端和電阻R18的一端連接；電阻Rl8另一端和電容Cl6的另一端連接并與光耦U7負(fù)極相連；電阻Rl8的另一端與電阻R19的一端和電容C18的一端連接；電容C18和電阻R19的另一端連接;光耦U9的輸入負(fù)極接地;光耦U9輸出集電極接3.3V光耦U9輸出發(fā)射極接光耦UlO集電極;UlO發(fā)射極接地;光耦Ul I的集電極接VCC; Ul I的發(fā)射極和光耦U12的集電極連接;U12的發(fā)射極接地;Ul I的輸入正極接R21的一端連接;Ul I的輸入正極與C19 一端連接;U12的輸入正極接3.3V，輸入負(fù)極接電阻R22—端和電容C21—端;電阻R22另一端與電容C21另一端連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:頻率輸出電路的連接關(guān)系是:光耦U33輸入正極與電阻R61的一端連接;電阻R61另一端接3.3V。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速傅里葉變換的高精度電磁流量計(jì)，其特征是:報(bào)警輸出電路的連接關(guān)系是:光耦U25的輸入正極與電阻R87—端連接;電阻R87另一端接3.3V。
【文檔編號(hào)】G01F1/60GK205483107SQ201620196413
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日
【發(fā)明人】林波, 李偉, 管冰, 宋雪松
【申請(qǐng)人】江蘇華海測(cè)控技術(shù)有限公司