[发明专利]电磁场多级强度切换电路及其切换计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁流量计技术领域，具体地说是一种用于增强电磁流量计在小流量是的测量精度和稳定性的数字控制电磁场多级强度切换电路及其切换计算方法。

背景技术

电磁流量检测技术自诞生到现在，被广泛应用于医疗饮用水等流量检测环境，因为电磁流量计是水流切割磁场产生电动势，随着流速增大，产生的电动势越强，但是在小流量时电动势感应较弱，因此需要增加励磁强度以使感应电动势提高到可检测范围。

目前，传统电磁流量计中的电磁线圈输入电源为恒压，导致了当线圈内阻不同（不同口径的传感器），如实现多种磁场强度切换，电源效率很低，会产生大量的损耗。

并且，由于恒定电磁场公式为：B=μnΙ,式中的μ为真空中的磁导率，n为线圈匝数，I为电流，由此可以看出，传感器的电磁线圈匝数为固定值，液体磁导率也为固定值，磁场强度只与I电流有关。

因此，设计一种输出磁场可调的电路成为检测小流量信号的关键。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中存在的不足，提供一种提高电路效率、降低整体功耗、增强电磁流量计在小流量时的测量精度和稳定性的数字控制电磁场多级强度切换电路及其切换计算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电磁场多级强度切换电路，设有电磁线圈，其特征在于所述电磁线圈的电源控制端设有电磁场强度切换单元，其包括DCDC压控恒流源电路、DCDC开关电源电路、电压跟随器和采样电阻切换电路，

其中，

所述DCDC压控恒流源电路是由晶体管Q5、运放U4、电阻R9、芯片U5、电阻R10和抗干扰电容C7组成，所述芯片U5为1.2V的基准电压芯片，所述芯片U5与滤波电容C7并联对输出电压进行滤波，所述芯片U5的+12V通过电阻R10为芯片U5供电，连接到U4的第3脚，形成基准源，因此U4的第3脚电压为1.2V；运放U4的1、8、5脚悬空，当采样电阻切换电路稳定时，采样电阻上的采样电压通过电阻R9输入到运放U4的第2脚，并在第6脚输出稳定的电压通过电阻R11控制晶体管Q5的工作状态，保证通过电磁继电器的电流为恒定，

所述DCDC开关电源电路是由DCDC芯片U3、电容E1、二极管D4、电感器L1、电容C4、电容E2组成，电源Vin通过滤波电容E1将输入电压滤波输入到芯片U3的第1脚，为DCDC芯片U3供电；U3的第3脚、第5脚分别接地GnD；二极管D4、电感器L1、电容C4，电容E2组成整流滤波电路，二极管D4的负极与电感器的第1脚连接到芯片U3的输出第2脚，电感器L1 的第2脚，电容C4 的第1脚，E2的第1脚连接到ＶＣＣ，将电压输出到电磁继电器电路，二极管Ｄ４的正极、电容Ｃ４的第二脚和电容Ｅ２的第二脚连接到电源地；

所述采样电阻切换电路包括n组切换电路，每组切换电路包括继电器、二极管D n、三极管Q n和采用电阻R n，使继电器、二极管D n、三极管Q n和采用电阻R n形成采样电阻网络，以第一组切换电路为例，三极管Q通过连接到第1脚的CON_n控制（前端可以是单片机等数字控制电路），三极管的地第2脚接地，第3脚连接电磁继电器RELAY n的线圈第2脚相连，电磁继电器RELAYn的第1脚连接到电源+5V二极管D1作为保护二极管并联到电磁继电器REALY n的线圈上，二极管D2的负极与电磁继电器REALY n线圈的第1脚相连，二极管D2的正极与二极管D2的负极与电磁继电器REALY n线圈的第2脚相连，电磁继电器REALY n的常开端第4脚与其他组的电磁继电器REALY n 的常开端第4脚相连为恒流源电路和开关电源电路提供采样信号。电磁继电器REALY n的公共端第3脚与采样电阻R1的第1脚相连，采样电阻R1的第2脚接地。当CON_ n为大于0.7V的电压时（数字逻辑为1）时，三极管Q1导通，电磁继电器REALY n开始工作，电磁继电器REALY n的第3脚、第4脚闭合，将采样电路R1接入采样电阻网络。以达到通过控制接入采样电阻网络的电阻的个数，来控制采样电阻的大小，并保持稳定的作用，实现电磁继电器产生的磁场强度的切换。