印染汙水流量計勵磁係統硬件研製
點擊次數：2210 發布時間：2021-08-19 07:29:56
1、 高、低壓切換恒流控製電路
高、低（dī）壓切換恒流控製（zhì）電路是勵磁控製係統中的關鍵部分，由高、低壓電源、能量回饋電路、高低壓切（qiē）換（huàn）電路、恒流控製電（diàn）路（lù）、電流旁路電路和遲滯比（bǐ）較（jiào）電路組成，其電路原理如圖2所示（shì）。
高、低壓電源來自於AC-DC模塊。其中，高壓源（yuán）直接采用AC-DC的80V輸出電源；低壓源則由DC-DC轉換器對（duì）AC-DC模塊的24V輸出（chū）電源進行轉換得到的可調電壓源。電壓（yā）大小則以保（bǎo）證勵磁穩態時，恒流控製電路中的三端穩壓器輸入輸出壓差相對較小為準，以降低電路損耗；能（néng）量回饋電路由儲能電容C1、保護二*管D1和能量泄放電阻R1組成。其中，電容C1用於儲存勵磁方向切（qiē）換時，勵磁線圈（quān）中泄（xiè）放的（de）能量。齊納（nà）二*管D1用（yòng）於防止勵磁線圈中（zhōng）能量泄放時，由於電容C1的充電電壓過高，而導致的電容擊穿。電阻R1用於（yú）在係統斷電不工作時，為電容C1提供能量泄放回路；高低壓切換電路（lù）主要（yào）由肖特基二*管和達林（lín）頓三*管組成高低壓平滑切換電路。當達林頓三*管導通時，將高壓源切換為（wéi）勵磁工作電（diàn）源，肖（xiāo）特基（jī）二*管反向關（guān）斷，低壓源被（bèi）切除。而當（dāng）達林頓三*管關斷時，肖特基二*管重新正向導（dǎo）通，將低壓（yā）源切換（huàn）為勵磁工作電源（yuán）。恒流控製（zhì）電路由三端穩壓芯片、電阻R2與肖特基二*管D3構成。電阻R2用於設置恒流源輸出電流的大小，即勵（lì）磁電流的穩態值；由於勵磁電流達到（dào）200mA左右，為防（fáng）止長期勵磁導致（zhì）電路溫（wēn）升並影響（xiǎng）電路參數，電阻R2選用大（dà）功率低溫漂係數的精密電阻；肖特基二*管D3一方麵用於防止反向電流損壞三端穩壓器（qì）；另一方麵用（yòng）於組成勵磁線圈的能量泄放回路的一部分；電流旁路電路主（zhǔ）要由達林頓三（sān）*管組成，由遲（chí）滯比較電路控（kòng）製通斷；遲滯（zhì）比較電路主（zhǔ）要由運放和（hé）電阻等分立元（yuán）件搭建而成（chéng）。比較電路一端輸入為基準Vref，其值取決（jué）於勵磁電流的穩態設定值大小，另（lìng）一端輸入則（zé）為檢流電路檢測得到的勵磁電流信號Cur。
2、 H橋（qiáo）勵磁（cí）開關電（diàn）路（lù）與檢流（liú）電路
H橋開關電路主要由H橋路及其驅動電路組成，用（yòng）於實現對勵磁線圈進行方波（bō）勵磁。原（yuán）理（lǐ）示（shì）意圖如圖3所示。
圖中，L1為勵磁線（xiàn）圈的示意符號。H橋路中，高端橋臂采用（yòng）PNP型的達林頓三*管，以通過電流控製（zhì）其通斷，從（cóng）而克服因線圈的電（diàn）感特性導（dǎo）致H橋高（gāo）端電壓大（dà）幅波動而較難控製的問題。H橋驅動電路主要（yào）由（yóu）達林頓陣（zhèn）列管和三*管等組成，為H橋高端橋臂提供電流控製（zhì）信號，為H橋低端（duān）橋臂提供電壓控（kòng）製信號，且對H橋（qiáo）的（de）控製采用（yòng）對臂聯動控製方式，即由控製信號CON1控製H橋T1管和T4管的通斷，由控製信號CON2控製（zhì）H橋T2和（hé）T3的通斷。CON1和CON2為正交（jiāo）的PWM波，從而實現對勵磁線圈的方波勵磁。勵磁係統（tǒng）中檢流電路主要由檢流電阻組（zǔ）成（chéng），檢流電阻同樣采（cǎi）用大功率低溫漂的精密電阻以避免長期勵磁工作時電路溫升引起（qǐ）電路參（cān）數的較大漂移。另外，檢流電阻取低阻值電（diàn）阻以（yǐ）降低H橋低（dī）端電壓波動，從（cóng）而保證H橋低端橋臂可靠通斷。
3 、勵磁時（shí）序產（chǎn）生電路
勵磁時序產生電路用於產生勵磁控製信（xìn）號CON1和（hé）CON2以控製方波勵磁時序，其電路原理結構圖如（rú）圖4所示。
該電路主要由勵磁時序發生單元、三態緩衝器及隔離光耦組成。勵磁時序由印染（rǎn）汙水（shuǐ）流量計係統的控製核心產生（shēng）。采用DSP的EPWM外設模塊，通過設定其內部定時器的工作模式發出所要求的勵（lì）磁頻率的勵磁時（shí）序PWM信號CT_1和CT_2。由於勵磁控製係統中的勵磁（cí）工作電源的電壓要比DSP的工作（zuò）電源電壓高得多，為（wéi）防止勵磁電路故障（zhàng）對係統控製核心產（chǎn）生致命影響，采用光耦將控製（zhì）部分與勵磁部分進行隔離。另外，由於DSP引腳的驅動能力有限，所以在DSP與隔離光耦之間加（jiā）入三態緩衝器以驅動隔離光耦的輸入級。並且，DSP能夠通過GPIO口控製三態緩衝器（qì）上的使能引腳來使能和禁止勵磁，以在檢（jiǎn）測到電路故障時迅速關（guān）斷H橋所有橋臂。該勵磁時序（xù）產生電路通過軟件編程可產生如圖5所示（shì）的單頻矩形波。在實際應用中，由於組成H橋的達林頓三*管與（yǔ）MOS管導通與（yǔ）關斷的時間不一致，易在勵磁方向切換瞬間，產（chǎn）生上下橋臂同時（shí）導（dǎo）通（tōng）的現象，反映在（zài）勵磁電（diàn）流（liú）波（bō）形上（shàng）為一幅值很高的窄脈衝。該脈衝電流不僅容易（yì）引起遲滯比（bǐ）較（jiào）電路的誤輸出，從而導致高低壓（yā）切換電路（lù）與電流旁路電路的誤（wù）動作，而且對恒流控製電路（lù）產生衝擊，減小三端穩壓芯片的使用壽命，同時還會（huì）產生EMC電磁幹擾，給測量精度帶來影響。所以實際（jì）應用（yòng）時（shí），如圖5所示對方波勵磁時序添加（jiā）死區，可以明顯減小上述現象。
印染汙水流量計勵（lì）磁係統（tǒng）硬件研製 印染汙水流量計在（zài）水務係統中測量工程中（zhōng）選型與應用 用於控製印染（rǎn）汙水流量計使用中低噪（zào）音的信號電纜結構設計說（shuō）明 印染汙水流（liú）量（liàng）計選（xuǎn）型在（zài）安裝與使（shǐ）用不當造成的故障分析處理 關於（yú）智能印染（rǎn）汙水流量計的工作原（yuán）理及測量優勢 涉及印染汙水流量（liàng）計（jì）霍爾效應問題易錯點（diǎn）的剖析（xī） 如何正確地對印染汙水流量計進行科（kē）學應用與維護 印染汙水流量計,造紙廠汙水流量（liàng）計 印染汙水流量計,在線監測汙水（shuǐ）流量計 印染汙水流（liú）量計,工（gōng）業（yè）汙（wū）水流量計 印染汙水流量計,電磁汙水流量計 印染汙水流量計,dn500汙水流量計（jì） 印染汙水流量計,汙水流量計價格 印染汙水流量計,dn600汙水流量計 印染汙水流量計,汙（wū）水流量（liàng）計廠家 印染汙水流量計,智能型汙水流量計 印染汙水流量計,電磁汙水流量（liàng）計廠家 印染汙水流量計,汙水流量計選型 印（yìn）染汙水流量計,防腐汙水流量計
高、低（dī）壓切換恒流控製（zhì）電路是勵磁控製係統中的關鍵部分，由高、低壓電源、能量回饋電路、高低壓切（qiē）換（huàn）電路、恒流控製電（diàn）路（lù）、電流旁路電路和遲滯比（bǐ）較（jiào）電路組成，其電路原理如圖2所示（shì）。
高、低壓電源來自於AC-DC模塊。其中，高壓源（yuán）直接采用AC-DC的80V輸出電源；低壓源則由DC-DC轉換器對（duì）AC-DC模塊的24V輸出（chū）電源進行轉換得到的可調電壓源。電壓（yā）大小則以保（bǎo）證勵磁穩態時，恒流控製電路中的三端穩壓器輸入輸出壓差相對較小為準，以降低電路損耗；能（néng）量回饋電路由儲能電容C1、保護二*管D1和能量泄放電阻R1組成。其中，電容C1用於儲存勵磁方向切（qiē）換時，勵磁線圈（quān）中泄（xiè）放的（de）能量。齊納（nà）二*管D1用（yòng）於防止勵磁線圈中（zhōng）能量泄放時，由於電容C1的充電電壓過高，而導致的電容擊穿。電阻R1用於（yú）在係統斷電不工作時，為電容C1提供能量泄放回路；高低壓切換電路（lù）主要（yào）由肖特基二*管和達林（lín）頓三*管組成高低壓平滑切換電路。當達林頓三*管導通時，將高壓源切換為（wéi）勵磁工作電（diàn）源，肖（xiāo）特基（jī）二*管反向關（guān）斷，低壓源被（bèi）切除。而當（dāng）達林頓三*管關斷時，肖特基二*管重新正向導（dǎo）通，將低壓（yā）源切換（huàn）為勵磁工作電源（yuán）。恒流控製（zhì）電路由三端穩壓芯片、電阻R2與肖特基二*管D3構成。電阻R2用於設置恒流源輸出電流的大小，即勵（lì）磁電流的穩態值；由於勵磁電流達到（dào）200mA左右，為防（fáng）止長期勵磁導致（zhì）電路溫（wēn）升並影響（xiǎng）電路參數，電阻R2選用大（dà）功率低溫漂係數的精密電阻；肖特基二*管D3一方麵用於防止反向電流損壞三端穩壓器（qì）；另一方麵用（yòng）於組成勵磁線圈的能量泄放回路的一部分；電流旁路電路主（zhǔ）要由達林頓三（sān）*管組成，由遲（chí）滯比較電路控（kòng）製通斷；遲滯（zhì）比較電路主（zhǔ）要由運放和（hé）電阻等分立元（yuán）件搭建而成（chéng）。比較電路一端輸入為基準Vref，其值取決（jué）於勵磁電流的穩態設定值大小，另（lìng）一端輸入則（zé）為檢流電路檢測得到的勵磁電流信號Cur。
2、 H橋（qiáo）勵磁（cí）開關電（diàn）路（lù）與檢流（liú）電路
H橋開關電路主要由H橋路及其驅動電路組成，用（yòng）於實現對勵磁線圈進行方波（bō）勵磁。原（yuán）理（lǐ）示（shì）意圖如圖3所示。
圖中，L1為勵磁線（xiàn）圈的示意符號。H橋路中，高端橋臂采用（yòng）PNP型的達林頓三*管，以通過電流控製（zhì）其通斷，從（cóng）而克服因線圈的電（diàn）感特性導（dǎo）致H橋高（gāo）端電壓大（dà）幅波動而較難控製的問題。H橋驅動電路主要（yào）由（yóu）達林頓陣（zhèn）列管和三*管等組成，為H橋高端橋臂提供電流控製（zhì）信號，為H橋低端（duān）橋臂提供電壓控（kòng）製信號，且對H橋（qiáo）的（de）控製采用（yòng）對臂聯動控製方式，即由控製信號CON1控製H橋T1管和T4管的通斷，由控製信號CON2控製（zhì）H橋T2和（hé）T3的通斷。CON1和CON2為正交（jiāo）的PWM波，從而實現對勵磁線圈的方波勵磁。勵磁係統（tǒng）中檢流電路主要由檢流電阻組（zǔ）成（chéng），檢流電阻同樣采（cǎi）用大功率低溫漂的精密電阻以避免長期勵磁工作時電路溫升引起（qǐ）電路參（cān）數的較大漂移。另外，檢流電阻取低阻值電（diàn）阻以（yǐ）降低H橋低（dī）端電壓波動，從（cóng）而保證H橋低端橋臂可靠通斷。
3 、勵磁時（shí）序產（chǎn）生電路
勵磁時序產生電路用於產生勵磁控製信（xìn）號CON1和（hé）CON2以控製方波勵磁時序，其電路原理結構圖如（rú）圖4所示。
該電路主要由勵磁時序發生單元、三態緩衝器及隔離光耦組成。勵磁時序由印染（rǎn）汙水（shuǐ）流量計係統的控製核心產生（shēng）。采用DSP的EPWM外設模塊，通過設定其內部定時器的工作模式發出所要求的勵（lì）磁頻率的勵磁時（shí）序PWM信號CT_1和CT_2。由於勵磁控製係統中的勵磁（cí）工作電源的電壓要比DSP的工作（zuò）電源電壓高得多，為（wéi）防止勵磁電路故障（zhàng）對係統控製核心產（chǎn）生致命影響，采用光耦將控製（zhì）部分與勵磁部分進行隔離。另外，由於DSP引腳的驅動能力有限，所以在DSP與隔離光耦之間加（jiā）入三態緩衝器以驅動隔離光耦的輸入級。並且，DSP能夠通過GPIO口控製三態緩衝器（qì）上的使能引腳來使能和禁止勵磁，以在檢（jiǎn）測到電路故障時迅速關（guān）斷H橋所有橋臂。該勵磁時序（xù）產生電路通過軟件編程可產生如圖5所示（shì）的單頻矩形波。在實際應用中，由於組成H橋的達林頓三*管與（yǔ）MOS管導通與（yǔ）關斷的時間不一致，易在勵磁方向切換瞬間，產（chǎn）生上下橋臂同時（shí）導（dǎo）通（tōng）的現象，反映在（zài）勵磁電（diàn）流（liú）波（bō）形上（shàng）為一幅值很高的窄脈衝。該脈衝電流不僅容易（yì）引起遲滯比（bǐ）較（jiào）電路的誤輸出，從而導致高低壓（yā）切換電路（lù）與電流旁路電路的誤（wù）動作，而且對恒流控製電路（lù）產生衝擊，減小三端穩壓芯片的使用壽命，同時還會（huì）產生EMC電磁幹擾，給測量精度帶來影響。所以實際（jì）應用（yòng）時（shí），如圖5所示對方波勵磁時序添加（jiā）死區，可以明顯減小上述現象。
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