一种基于LTCl966的新型微流量计的信号调理电路

　　1　概述

　　流量计是工业测量中重要的仪表之一,随着工业生产的发展,对流量测量的准确度和范围的要求越来越高,流量测量技术日新月异,而在众多的流量计中对于微小液体流量的测量还存在空白,该型流量计正是基于此目的研制开发的。该型高精度微流量传感器是基于转子流量计原理设计而成,而敏感元件感受转子位移信号,对信号进行滤波、放大等调理,输出信号幅度较大的电压信号,通过A/D转换进入CPU,经过计算、温度补偿得到流量值,数字化显示流量值,并通过标准RS485输出。通过样品实验证明了它具有高精度、高可靠性、响应时间短、低功耗、体积小、结构简单、智能化等特点。

　　2　传感器基本原理

　　转子流量计本体原理结构如图1所示,由一个锥形管和一个置于锥形管的可以上下自由移动的转子(或称浮子)组成。

　　它与位移传感器相连接,该传感器采用了差动变压器的原理,在传感器当中有一个铁芯,铁芯的位置变动就会引起位移传感器输出不同的电压值,电压输出大小与铁芯的位移有关。

　　被测流体流量的大小是由转子相对于锥管发生的位移变化值来反映的,在这里转子便相当于位移传感器中的铁芯。当流体从底部流入锥型管时,由于液体浮力的作用,在不同流速下转子所受浮力大小不同,因此会有不同的位移,位移的变化导致了位移传感器输出不同的电压值,我们采集相应的电压值进行信号处理,最终通过实验来标定并最终通过显示器显示流量的大小。

　　该方案适用于流量在每分钟2毫升到20毫升的流体测试中,精度高,克服了目前的一些流量计在微流量时误差较大的缺点。由于该方案所处理的信号很小。因此需要特殊的信号处理电路,在本文中将采用放大电路和有效值电路来进行传感器的信号变换。

　　3　电路组成

　　该电路的信号处理部分可由激励电路、传感器信号输出电路、放大电路、有效值转换电路、滤波、模数转换组成。当激励电路工作时它给位移传感器提供一个激励信号使传感器工作,输出的电压值由于幅值小需进行放大,放大之后的信号通过一个有效值的转化电路,再进行滤波然后送入模数转换器。框图如图2所示。

　　4　工作原理及作用

　　振荡激励电路由与非门构成,在此采用了CD40011和CD4013芯片来构成。该电路的主要作用是为了给传感器输入一个激励信号,振荡器输出为+5V的方波,经过积分电路然后激励传感器。

　　由于传感器的输出较小,为了后级电路的处理需进行放大。在此本文采用了一个典型的同相并联差动放大电路。该电路具有输入电阻高,电压增益调解方便,共模抑制比高和漂移相互抵消等一系列优点。有效值转换电路是该部分的核心部分。为了后续电路的处理我们需将传感器的信号转化为有效值信号,为此采用了LTC1966芯片。该芯片是一个将