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“节能之星”EFM32应用方案——电磁流量计

Rock 北高智技术团队?? 2012年05月18日 ?? 收藏0
概述

电磁流量计是一种测量导电介质体积流量的计量仪表,具有测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点。电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外,还可测量液固两相液体、高粘度液体及盐类、强酸、强碱液体的体积流量,可广泛应用于水泥、化工、轻纺、冶金、矿山、造纸、医药、给排水、食品饮料、环保等工业技术部门,其产品的性能、质量和可靠性对上述企业的经济效益有着重要的影响。

传统电磁流量计一般采用8位或16位的单片机,单片机处理性能较弱和外围接口少,同时不合适做低功耗设计;针对用电池供电的电磁流量计,系统需使用低功耗、高处理性的32 位处理器,为此以下将详细阐述基于EFM32的电池供电的电磁流量计方案。

电磁检测原理

电磁流量计的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。在电磁流量计中,测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆,上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有导电介质流过时,则会产生感应电压,工作原理如图1所示。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬(橡胶,特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。

图1 电磁流量计原理图
图1 电磁流量计原理图

B-磁通密度;D-测量管内径;V-流量信号(电动势);U-液体平均轴向流速;则

根据法拉第电磁感应定律,感应电压强度可用下面的简式表达: V=kBLeU。

在圆形管道中,体积流量是:

EFM32应用方案——电磁流量计

由上式可见,体积流量qv与感应电动势v和测量管内径D成线性关系,与磁场的磁感应强度B成反比,与其它物理参数无关。这就是电磁流量计测量导电液体体积流量的原理。

系统框架

基于EFM32的电磁流量计主要包括微控制器、流量传感器、系统电源、信号调理电路,共4个部分,系统框图如图2所示。

图2  电磁流量计系统框架
图2 电磁流量计系统框架

微控制器

电磁流量计的主控MCU可以选取带LCD驱动能力的EFM32TG840F32或EFM32G840F128,由于EFM32的产品各系列之间对应型号引脚直接兼容,用户可根据实际项目功能需求进行功能裁剪或升级。主控MCU通过DA输出励磁信号驱动流量传感器的励磁线圈产生磁场,并负责采集与处理流量传感器输出的感应电动势,同时可控制按键、显示等人机界面;励磁信号可采用三值低频方波励磁形式,如图3所示;

图 3 励磁信号波形
图 3 励磁信号波形

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