涡轮流量计检定装置及流量计检定电路连接方法
由于流量计生产制造企业比较多,企业标准不同,流量计的输出接口和样式都不同,每个单位的输出接口都互不兼容。有带电信号输出的,有不带电信号输出的;带电信号输出的 电压、频率也有不同。要求检定员具备模拟电路、数字电路的基本知识,在有把握情况下接 线,如加隔离放大电路,加上拉电阻,加滤波电路、电流环、数字通信等,但是注意在没有清楚被检表的接线定义时,贸然连接极容易烧毁接口电路(表和系统),进口表价格昂贵, 损坏后得不偿失。
(1) 对于没有电信号输出的纯机械表头,要想办法在不影响仪表的计量准确度的前提 下,利用非接触式 传感器或者摄像技术处理等手段,把机械信号转换为电信号仪表检定系统 能够接受的仪表信号。非接触式传感器一般可以采用光电传感器 、霍尔传感器等不影响流量 计输出的元件,接触式的传感器容易导致流量计计量性能受到影响,所以尽可能不釆用。一 般建议在选择非接触式传感器时,考虑计量标准系统能够直接接受的为好,省去增加电信号 处理的外围电路。
(2) 对于有电信号输出的流量计,如果流量计带标准的能匹配的输出信号(TTL),就 可以直接和标准装置连接;如果流量计带微弱电信号输出(一般为毫伏级的微弱电信号,而 一般计量标准系统能接受标准的电信号为5/12/24V)的想办法进行信号整形、整理、放大, 需要光电隔离、放大整理才能匹配。
(3) 考虑信号自动采样和计量检定系统同步触发计数问题:
a. 如带高频率输出,外加一个光电隔离放大器 ,进行小信号(毫伏)放大(伏级)。
b. 最好采用光电采样的方法检定。光栅隔离器 也称安全隔离栅,内置单路隔离器。能低速、高速度传递开关量信号,尤其能克服强电场、磁场等干扰。可以实现高压、大电流信号以及传感器输出的弱电信号的隔离变换。获得高精度的数字化信息,也可以总线化的数字 通信方式完成数据的远传,输入与输出信号完全物理隔离。
如图5-16所示,当安装在被测转轴上的齿轮(导磁体)旋转时,其齿轮依次通过永久 磁铁两磁极间的间隙,使磁路的磁阻和磁通发生周期性变化,从而在线圈上感应出频率和幅 值均与轴转速成比例的交流电压信号u0。由于幅值较低,必须经过相应的放大整理电路后才可以和计量装置连接。以下介绍相关接口的电子电路。
(1) 反相比例器电路:当可以通过改变电阻的大小,从而使得电路的比例系数改变,该 电路正是一个由运放构成的反相比例器,如图5-17所示。
(2) 通用放大器和外接电压稳定电路和双路输出应用电路如图5 - 18所示。
(3) 施密特触发器(图5-19)电路原理很简单,利用了 TL431作为比较电压基准,采用适当的电路参数,可以精确控制触发的阈值电压。这个电路输出是反相的,需要正相输出 的请在Vout端增加一级反相器。
施密特触发器有抗干扰的作用;有反相器的功能;输入信号从低电平上升的过程中,电路状态转换时对应的输入电平与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同;使输出电压的波形的边沿变得很陡。
例如,设计一个保护电路。如果刚好设定在5V,那么当电源在5V附近小范围波动时,就会导致检测电路不停地动作。如果加上一个施密特触发器,就可以设定一个范围了。例如,电压跌落到4. 7V就断开,但要回升到5V才能接通。同样,也可以将它用在复位电路中。
施密特触发器的特点:特殊的数字器件。一般的数字电路器件当输入超过一定的阈值, 输出一种状态;当输入小于这个阈值时,转变为另一种状态。施密特触发器不是单一的阈值,而是两个阈值,一个是高电平的阈值,输入从低电平向高电平变化时,仅当大于这个阈 值时才为高电平,而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值,仍看成为高电平,输出状 态不变。低电平阈值具有相同的特点。图5-20 (a)为普通门电路的转移特性曲线,图 (b)为施密特触发器电路的转移特性曲线。
(4)上拉下拉电阻(图5-21)应用技术:两个Bias电 阻因为上部的一个电阻接地,称作下拉电阻,将电路节点A 的电平向低方向(地)拉;下部的一个电阻因为接电源正, 称作上拉电阻,将电路节点A的电平向高方向(电源正)拉。
上拉下拉电阻的主要作用是在电路驱动器关闭时给线路 (节点)以一个固定的电平。上拉电阻就是将不确定的信号 通过一个电阻嵌位在高电平,电阻同时起限流作用,下拉电 阻同理。下拉电阻是用来吸收电流的,也就是灌电流。
上拉电阻阻值的选择原则包括:
a. 从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。
b. 从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。
c. 对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。
综合考虑通常在1?10kΩ之间选取。对下拉电阻也有类似道理。
还应注意:每次测量时间应不少于装置和被检流量计允许的最短测量时间。
采用被检表脉冲输出进行检定时,一次检定中所记脉冲数不得少于最大允许误差绝对值 倒数的10倍(防止由于脉冲一个丢失就会导致重复性不合格),用于检定的所有电气设备应在同点接地线。