一种流量信号变送器电路

一种流量信号变送器电路刘松龄（电子工程系）了关键元件的参数。该电路具有性能好、简单、调整容易等特点。液体流量的测量技术应用十分普遍，使用的测量工具很多，如腰轮流量计就是可以精确计量流经管道之石油制品体积总量、安装灵活的一种容积式流量计，在液体输送特别是在加油系统中应用十分广泛。但这些测量工具大多仅限于现场显示，为了构成自动化程度较高的流量控制系统，需要在流量测量工具与控制系统之间配套一种信号变换电路，由此电路可以将流量计输出的、反映流量大小的电脉冲信号变换为国际统一的标准电流信号，并送至流量闭环控制系统，从而达到自动控制管道液体流量的目的。为此，本文以LL25型腰轮流量计为例，设计了一种信号变送器电路。1设计思路LL25型腰轮流量计在工作的时候，流经的液体推动腰轮转动，通过齿轮传动机构带动齿形码盘转动，从而使其内部的转换器与码盘之间的磁阻值发生周期性的变化，进而使转换器中线圈的磁通量也发生周期性变化。于是线圈内就产生了感应的脉动电压信号。此信号经放大器放大后由流量计尾部的发讯器输出，实现了流量到电脉冲信号的转换，该脉冲信号的频率（或脉冲数）与流过它的液体体积成正比例，可用流量系数（脉冲数/L）加以表示。流量自动控制系统的输入（多个）要求是国际统一标准的直流电流信号，因此，腰轮流量计尾部发讯器输出的反映流量大小的脉冲频率需要通过f/I变换器转换成符合标准的电流值。而f/I转换一般可以由f/V、V/I二次转换实现，设计整体方框图如图1所示。2电路组成及原理变换电路由转换器、V/I转换器构成，电原理图如图2所示。其工作原理是：由f/V转换器将腰轮流量计送来的电脉冲信号变换成0～6V的电压信号输送给V/I转换器，再利用V/I转换器把此电压信号变换成4～10mA的直流标准电流信号，此信号最终直接送往流量自动控制电路，下面具体讨论各组成部分。转换器电路该电路主要是以单定时器为核心构成。ICM7555亦称时基集成电路，采用DIP8封装形式，管脚功能如下：1脚接模拟地，2脚为触发端，3脚输出端，4脚复位端，5脚控制电压端，6脚阈值端，7脚放电端，8脚接正电源V是阻容定时元件，RP是用来校准输出电压值的电位器，ICM7555被连接成单稳态触发器使用，触发脉冲低电平有效。当2脚触发端输入脉冲每出现一个负脉冲，即每触发一次，3脚就输出一个正向脉冲，其高电平脉宽为：从3脚输出的脉冲序列再经R分压及π形滤波网络得到其平均值电压0.因为输出脉冲宽度固定等于1.1RC，所以触发脉冲频率愈高，在单位时间内产生的脉冲数愈多，由此获得的V值也愈高，表明V与输入脉冲频率严格成正比关系，从而实现了f/V转换。ICM7555在0～200kHz的范围内可正常工作。当2脚接到腰轮流量计发讯器送来的脉冲信号时，π形滤波电路输出一个与此脉冲频率成正比的电压值V0.很显然，电压值V也与腰轮流量计所在的管道液体流量严格成正比。将上述滤波所得电压信号再送到同相运算放大器IC进行放大，可得到0～6V的电压信号V′转换器电路也可以用555定时器为核心构成的单稳态触发电路来实现[1]，这里不加讨论。2.2V/I转换器电路该电路是一种转换型恒流源电路，构成主要器件是集成运算放大器IC、场效应管、晶体三极管T为同相放大器，T构成复合管结构[2]，可提高输出级的输入电阻，偏置电压V在电路中起电平移动作用，电阻R上的电流I所引起的电压I和V作为IC的反相端电压从转换器输出的电压信号作为的输入，经IC放大后控制复合管的工作状态，由此输出随V′变化的标准电流信号I而言：处于开环工作状态，可近似认为V即：根据电路设计要求，V′变化范围分别是0～6V、4～20mA，于是有：10，解之将2个90的电阻并联后再与一个330电阻串联可构成R10，3个电阻均采用1/8W的金属膜电阻。相对负载R的变化，输出电流I可恒定不变，与腰轮流量计所测流量相对应。从而实现了V/I转换，液体流量变换为自动流量控制系统所要求的直流标准电流信号。3结束语利用上述变送器可以将多种液体流量计输出的流量电脉冲信号频率转换成国际统一的直流标准信号，便于自动流量控制系统的构成，为此设计的电路是合理的、可行的。李大友。数字电路逻辑设计。北京：清华大学出版社，1997.238～248童诗白。模拟电子技术基础。北京：高等教育出版社，1988.232～233中南民族学院学报（自然科学版） 我要打印 IE收藏 放入公文包