電磁流量計前置電路設計
電磁流量計前置電路設計
3．2．1采樣保持電路設計
采樣保持電路設計的目的在于存儲上一個控制時序的信號，由此提供負反饋電路的給定值，并和本測量時序的測量結果相減，以達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)定值從而準確測量感應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；而當處于保持狀態(tài)時，如果電容的漏電流太大，負載電阻太小，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保護電路設計
圖3．2(b)所示為過壓保護電路。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電路的作用，當電壓(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，這樣就保護了與之相聯(lián)的電路上的元器件。當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)設計中保證0．2．5V的電壓信號通過。．
3．2．3 A／D轉換電路設計
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轉換， 變換為數(shù)字信號。．電磁流量計轉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轉換器。但是，考慮到電磁流量計轉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轉換器以滿足要求。因而，ADC的選擇非常重要。其主要性能指標包括分辨率、轉換速度、轉換精度等。按照工作原理，ADC主要包括逐次逼近式、并行比較、V／F轉換、雙積分式和Σ．△幾種類型。
逐次逼近型模數(shù)轉換器采樣速率不高，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轉換器是現(xiàn)今速度的模數(shù)轉換器，其采樣速率在1 GSPS以上，通常稱為“閃爍式’’A／D轉換器。其優(yōu)點是轉換速度，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、電路復雜、成本高。V／F轉換器也即電壓／頻率式模數(shù)轉換器，它是把模擬電壓信號轉換成頻率信號的器件，內部電路的積分電容如果漏電流大，將會直接影響轉換精度，因此要選擇漏電流小的電容。
雙積分型A／D轉換器又稱為雙斜率或多斜率ADC，它是應用比較廣泛的一類轉換器。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主要應用于低速、精密測量等領域，如數(shù)字電壓表。其優(yōu)點是分辨率高(可達到22位甚至更高)、功耗低、成本低；缺點是轉換速率低，轉換速率在12位時為100～-300SPS。Σ．△型A／D轉換器由積分器、比較器、1位．D／A轉換器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉換為時間脈沖后得到的數(shù)字值。對含有比較器的單片機可以使用很少的零件構成Σ．△型AD轉換器，而得到比較高的分辨率。雖然所用的單片機MSP430F149具有內置的A／D轉換器，但其內置的A／D轉換器只能將模擬電壓轉換成一個12位的數(shù)字量，這對于電磁流量計和本設計的要求要來說，其精度和分辨率是達不到要求的，所以綜合考慮本系統(tǒng)設計采用的是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)組成的前端模擬調節(jié)電路、Σ-△調制器、可編程數(shù)字濾波器等部件?？梢灾苯訉鞲衅鳒y量到的微小信號進行A／D轉換， 同時還具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、自校準、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓、低功耗等特點，非常適合應用在儀表測量、工業(yè)控制等領域。主要特點包括： 全差分輸入通道的ADC、內部震蕩時鐘、可編程增益、可編程輸出數(shù)據(jù)更新率及自校準和系統(tǒng)校準功能；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、轉換數(shù)據(jù)輸出NDOUT、串行時鐘輸入SCLK，分別與單片機的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．斊x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基準電壓的精度和穩(wěn)定性是保證A／D轉換精度的重要條件，在這里的3．3V基準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上述設計的AD轉換電路能夠實現(xiàn)16位精度的模數(shù)轉換工作，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)字化的設計要求。--擴展閱讀：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、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、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：
