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奥立龙在线PH计空管检测模块设计

作者: 发布于:2019-01-29 10:18:20 点击量:

奥立龙在线PH计空管检测模块设计

奥立龙在线PH计空管状态传感装置未充满液体导管,导致部分或全部暴露于空气中的电极的,该状态表示不规则米时,不显示正确的流量值[1]。

奥立龙在线PH计使检测级空管状态,主要是增加电极,并提取附加激励参数的三种方法[2-3]。增加电极的方法,需要改造管道,在实际使用中不高可行性;参数提取通过测量流量信号被叠加在所述差分频率的干扰和干扰信号两者,实现了管的状态被确定。因为受环境条件的影响,所述较小范围合适的方法的干扰信号的振幅;方法另外激励源被分为两种类型的电压和电流源,所述电压源的输出阻抗小,平行于所述电极电路,使得仪表放大器输入阻抗降低,影响交通信号。高输出阻抗的电流源,在流量信号的影响可以忽略不计,但电流源的输出电流值不应当太大,并且电流方向应以避免电极极化零点漂移由于被改变[4]。

为了达到更准确的传感器空管状态,可靠报警功能,和在空管检测模块奥立龙在线PH计的形式的电流激励源的建议设计。

传感器电极电路模型附加激励电流源

图1是图传感器电极中的一个的电流附加激励源的电路模型中,E为流率信号表征感应电动势的磁场,RL是测量电极的等效电阻,R1是仪表放大器的输入电阻的,即是一个电流源。

与电极的传感器模块,由电流源特性看到的输出阻抗并联电流源电路无限大,电流源模块不影响流速信号幅度。考虑到实际使用中,不同类型的不同尺寸的流体阻抗,流体类型的低导电性,流体大的阻抗,以避免饱和的信号样品电势的流体,该输出值应为电流源的大小是可调节的根据流体的类型,且输出电流的大小微安级。为了避免长时间暴露于电极上以产生在相同方向上的电流影响反应电极极化,导致零点漂移影响计的精度计,所需的可控电流源。

总之,为了达到在空管检测模块的形式的附加激磁电流源可以实现准确ATC报警功能,电流源必须满足以下三个约束条件:电流控制的恒定方向,的一个的电流值的弱电流值可控制。

2空管检测模块框架

2,该系统由空管检测模块精密电流源,所述电流控制电路,其由三个部分组成的阻抗测量模块的。其中,精密电流源输出恒定电流;电流控制电路实现电流源的输出电流的大小和方向的控制;阻抗测量模块采样电极电位为电位调整,ATC到微处理器确定。接着,介绍了电路设计的三个部分。

2.1精密电流源电路设计

并联连接到所述传感器电极,在为了不影响流信号采集的电流源电路中,源极电流应该是高阻抗电阻。如图3所示,Vi1的,Vi2的输入电压,VL是负载电压,IO是输出电流源,A1,A2运算放大器。

使得短路电流Isc负载,Ro为恒流源等效尺寸的内部电阻。短路的诺顿的定理,求负载短路电流[5]:

从上面的推导,电流源的输出阻抗为无穷大,只输出电流,输出电阻R和Vi2的是由输入的电压Vi1,空管检测模块确定以满足设计要求。缺乏电路的是,该运算放大器的输入信号是易受外部干扰,所以使用运算放大器的差分放大器结构的三个替代配置。在实际的电路设计中,使用替代的仪表放大器INA图.运算放大器A1的图3,是在仪表放大器INA有利:

1)高共模抑制比,高输入阻抗欧姆;

2)低输入偏置电流,最大10nA的的;

3)高精密内部电阻器R1=R2=R3=R4=60KΩ;

4)大范围的增益调整,1到0的。

使用运算放大器的低输入偏置电流反馈运算放大器A2,以使电流流入运算放大器A2的损失可忽略不计。该电路的知识,使用仪表放大器INA的投产OPA电路输出电流值:

增益电阻器RG,RG来改变电流源的大小来设定输出电流值。电流源的输出电流方向由两个输入端来确定,当Vi1的-Vi2的>;0,输出电流流入负载;当Vi1的-VI<;0时,负载电流从仪表放大器流入。

2.2的电流控制电路

电流控制电路主要用于设置所述开关频率的电流值的电流源的输出电流的大小和方向。匹配不同类型的传感器,该电路应当具有调整电流的大小的能力。该功能使用d/A转换芯片TLV实现以下功能:

1)双通道,低功耗,八个电压输出DAC,轨至轨输出

2)使用各种通信接口,诸如SPI,TMS。的d/A芯片,以确保能够切换由微处理器控制的电流源来设置频率增加模拟开关后,在图中所示的电流控制电路4.。

d/使用SPI通信,MCU_DIN数据信号,MCU_SCLK时钟信号,MCU_CS芯片选择A转换芯片TLV模式。芯片的输出电压:

其中,基准电压Vref=2.V,由参考芯片,用于微处理器控制的电压值的代码的大小,范围为0?设置。此范围内电路的输出电压Vout:0?4.V。

2.3阻抗测量模块

最后,阻抗测量电路模块。由电流源向负载终端(传感器电极)的电流输出,和信号采集终端的电势。信号采集的电位由微处理器A/d转换器模块来实现,0V的的输入电压范围?3.3V,因此,有必要使电压转换器的信号端子的电势,以满足微处理器A/d模块的输入电压范围内,电压转换电路,在图5所示.。

如图所示,该电势由所述传感器端子Vin5所示。前该信号被提供给微处理器A/d模块,电压值被调整。当考虑ATC传感器,两种终端饱和的电位,Vin的-6V?+6V范围。为了避免模块输出端子电压超过所述微处理器的最大输入范围,所以电路满足下式:

1)当流入电极方向的电流,当管饱和,Vin≈6V,VMCU_AD≈0V。

2)当电流流出电极,当饱和度管的方向,Vin≈-6V,VMCU_AD≈3V。根据式(15)电压匹配可不管负电流方向的确保,管ATC信号饱和时,信号输入到微处理器的电势不超过阈值。接下来,计算电路电阻,整个电路的输出电位:

负载电压和负载电流值,可以为等效电阻值RL获得电极中,RL和存储在所述中空管的微处理器的阈值是由比较所述报警来确定,我.e.如果它被确定为实现传感器导管。

3结语

与传统方法相比,使用奥立龙在线PH计附加激励电流源中的模块的形式,由传感器负载类型是小的,有应用和更高的可靠性的范围较广。


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