电磁水表及其自适应励磁电路制造技术

本发明专利技术揭示了一种电磁水表及其自适应励磁电路，所述自适应励磁电路包括电压检测电路、空管检测电路、零流量检测电路、电压调整电路、电流调整电路及励磁驱动电路；电压检测电路检测励磁驱动电路在线圈两端的电压；空管检测电路检测管道内流体是否属于空管状态；零流量检测电路检测管道内流体是否处于零流量状态；电压调整电路调整励磁驱动电路的供电电压；电流调整电路调整励磁驱动电路的供电电流；励磁驱动电路为线圈提供励磁电流。本发明专利技术能根据电磁水表不同的测量状态，及时调整励磁驱动电路的供电电压和励磁电流，保证电磁水表的正常测量精度，同时降低电磁水表的整体耗电量，延长电磁水表的锂电池使用寿命，减少电磁水表的锂电池更换工作量。水表的锂电池更换工作量。水表的锂电池更换工作量。

【技术实现步骤摘要】
电磁水表及其自适应励磁电路


[0001]本专利技术属于测量装置
，涉及一种电磁水表，尤其涉及一种电磁水表及其自适应励磁电路。

技术介绍

[0002]根据电磁感应定律，电磁水表工作的时候需要有磁场，磁场由电流通过励磁线圈时产生。现有的技术中产生磁场的方式有以下几种：(1)由交流电驱动，产生交流磁场，可参阅图1；(2)由低频率的交变直流电驱动，可参阅图2；(3)由低频率+高频率的双频直流电驱动，可参阅图3。
[0003]交流励磁的驱动电压一般为220VAC，由于电压过高，50Hz频率也高，目前已经很少使用。低频率直流励磁方式由其驱动电压低，一般为24V以下，磁场稳定性好，又可以抗极化产生，所以被广泛应用。双频励磁由于使用场合较小，主要应用于液体中含有大量固体颗粒时采用。
[0004]电磁水表是利用法拉第电磁感应定律的原理来测量导电液体体积流量的仪表，如图5所示为电磁水表传感器的内部结构，包含衬里、励磁线圈、电极等。励磁线圈的作用是用来产生恒定的交变方波磁场，当被测的导电液体在管道中流动时会垂直切割由励磁线圈产生的磁感线并在电极上产生感应电动势；感应电动势正比于导电液体的流动速度。因此通过测量电极两端的电压便可以得到导电液体的流速从而计算出导电液体的体积流量。
[0005]电磁水表测量原理如公式1所示：
[0006][0007]其中，K为电磁水表的仪表系数，E为信号电极之间的感应电动势，B为磁场强度，D为管道内径，为流体的平均流速。
[0008]从公式1所示，磁场强度B是由励磁驱动电路给励磁线圈提供励磁电流所产生的，该电路在电磁水表的整机用电量里面占比是很大的，所以节省该电路的用电量能够较大程度降低电磁水表的整机用电量，从而降延长锂电池的使用寿命。
[0009]在现有的技术中，电磁水表的励磁电流为恒定的，同时励磁线圈的供电电压也是恒定的，且激励励磁线圈的励磁电流的用电量是电磁水表的整机用电量里面占比是很大的，在实际应用中造成用电量的浪费，降低了电磁水表锂电池的寿命，增加锂电池的更换频次，一般电磁水表都安装在户外，且基本采用锂电池供电，且安装的地点很分散，更换锂电池工作量大，拆装很麻烦，还可能破坏IP68性能，给水司用户造成很大的工作量。
[0010]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的电磁水表的自适应励磁电路，以便克服现有电磁水表励磁电路存在的上述缺陷。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种电磁水表及其自适应励磁电路，可降低电磁水表锂电池的使用功耗，提高锂电池使用寿命，增加锂电池的更换频次，减少水司用户的工作量。
[0012]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，采用如下技术方案：
[0013]一种电磁水表的自适应励磁电路，所述电磁水表的自适应励磁电路包括：电压检测电路、空管检测电路、零流量检测电路、电压调整电路、电流调整电路及励磁驱动电路；
[0014]所述电压检测电路的输出端连接电压调整电路的输入端，所述空管检测电路的输出端及零流量检测电路的输出端分别连接电流调整电路的输入端；所述电压调整电路的输出端及电流调整电路的输出端分别连接励磁驱动电路的输入端；
[0015]所述电压检测电路用以检测励磁驱动电路在线圈两端的电压；所述空管检测电路用以检测管道内流体是否属于空管状态；所述零流量检测电路用以检测管道内流体是否处于零流量状态；
[0016]所述电压调整电路用以根据电压检测电路反馈的信号对励磁驱动电路的供电电压进行调整；所述电流调整电路用以根据空管检测电路和零流量检测电路反馈的信号对励磁驱动电路的供电电流进行调整；所述励磁驱动电路用以为线圈提供励磁电流。
[0017]作为本专利技术的一种实施方式，所述电磁水表的自适应励磁电路能够根据管道内流体的状态自适应调整线圈励磁驱动电路的电压和电流。
[0018]电磁水表是利用法拉第电磁感应定律的原理来测量导电液体体积流量的仪表，电磁水表传感器的内部包含导流管、衬里、励磁线圈、电极、磁路、盖板等，励磁线圈的作用是用来产生恒定的交变方波磁场，当被测的导电液体在管道中流动时会垂直切割由励磁线圈产生的磁感线并在电极上产生感应电动势，感应电动势正比于导电液体的流动速度，因此通过测量电极两端的电压便可以得到导电液体的流速从而计算出导电液体的体积流量。
[0019]电磁水表测量原理如公式1所示：
[0020][0021]其中，K为电磁水表的仪表系数，E为信号电极之间的感应电动势，B为磁场强度，D为管道内径，为流体的平均流速。
[0022]从公式1所示，磁场强度B是由励磁驱动电路给励磁线圈提供励磁电流所产生的，该电路在电磁水表的整机用电量里面占比很大，所以降低该电路的用电量能够降低电磁水表的整机用电量。
[0023]励磁驱动电路的用电量是根据供电电压和励磁电流的乘积计算，见公式2：
[0024]P＝V
×
I
……
公式2
[0025]其中，P为励磁驱动电路用电能耗，V为励磁驱动电路的供电电压，I为励磁驱动电路的励磁电流。
[0026]根据公式2所示，降低励磁驱动电路的供电电压V或励磁驱动电路的励磁电流I都能降低励磁驱动电路的用电量。
[0027]电磁水表在实际应用中，管道内的流体会处在空管、零流量、有流量三种状态；自适应励磁驱动电路在空管状态下，不给励磁线圈提供供电电压和励磁电流；自适应励磁驱动电路在零流量状态时，给励磁线圈提供比正常励磁电流低很多的励磁电流，随时监测管道内的流体流量，当管道内的流体流量开始恢复正常流量时及时给与正常的励磁电流；自适应励磁驱动电路在管道内有流量状态时，自适应励磁驱动电路提供正常的励磁电流。
[0028]作为本专利技术的一种实施方式，所述电压调整电路根据所述电压检测电路的反馈信
号，及时调整励磁驱动电路的供电电压。
[0029]作为本专利技术的一种实施方式，所述电流调整电路，根据管道内零流量的状态下，及时调整励磁驱动电路的励磁电流为比正常励磁电流低很多的励磁电流。
[0030]作为本专利技术的一种实施方式，所述励磁驱动电路，根据管道内流体空管状态下，停止给励磁线圈供电。
[0031]作为本专利技术的一种实施方式，所述电压检测电路，及时检测励磁线圈两端的实际所需电压，所述电压调整电路及时调整励磁驱动电路的供电电压。
[0032]励磁线圈的供电电压如公式3所示：
[0033]V＝I
×
R
……
公式3
[0034]其中，V为励磁线圈的供电电压，I为励磁线圈的励磁电流，R为励磁线圈的电阻值。
[0035]励磁电流一般为恒定电流值，而励磁线圈根据不同规格的电磁水表而不同，一般设计线圈时根据标准的漆包线的线径，实际绕制的线圈电阻会有不同电阻值且在不同环境温度下线圈的电阻值也会不同，设计励磁驱动电路时原有技术会按照最大的线圈电阻值加上一定的余量设计励磁驱动电路的供电电压，根据公式2所示，原有的技术会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁水表的自适应励磁电路，其特征在于，所述自适应励磁电路包括：电压检测电路、空管检测电路、零流量检测电路、电压调整电路、电流调整电路及励磁驱动电路；所述电压检测电路的输出端连接电压调整电路的输入端，所述空管检测电路的输出端及零流量检测电路的输出端分别连接电流调整电路的输入端；所述电压调整电路的输出端及电流调整电路的输出端分别连接励磁驱动电路的输入端；所述电压检测电路用以检测励磁驱动电路在线圈两端的电压；所述空管检测电路用以检测管道内流体是否属于空管状态；所述零流量检测电路用以检测管道内流体是否处于零流量状态；所述电压调整电路用以根据电压检测电路反馈的信号对励磁驱动电路的供电电压进行调整；所述电流调整电路用以根据空管检测电路和零流量检测电路反馈的信号对励磁驱动电路的供电电流进行调整；所述励磁驱动电路用以为线圈提供励磁电流。2.根据权利要求1所述的电磁水表的自适应励磁电路，其特征在于：所述电磁水表的自适应励磁电路用以根据管道内流体的状态自适应调整线圈励磁驱动电路的电压和电流；电磁水表是利用法拉第电磁感应定律的原理来测量导电液体体积流量的仪表，电磁水表的传感器包含导流管、衬里、励磁线圈、电极、磁路、盖板；励磁线圈的作用是用来产生恒定的交变方波磁场，当被测的导电液体在管道中流动时会垂直切割由励磁线圈产生的磁感线并在电极上产生感应电动势，感应电动势正比于导电液体的流动速度，通过测量电极两端的电压得到导电液体的流速从而计算出导电液体的体积流量。3.根据权利要求1所述的电磁水表的自适应励磁电路，其特征在于：电磁水表测量原理如公式1所示：其中，K为电磁水表的仪表系数，E为信号电极之间的感应电动势，B为磁场强度，D为管道内径，为流体的平均流速；从公式1所示，磁场强度B是由励磁驱动电路给励磁线圈提供励磁电流所产生的，该电路在电磁水表的整机用电量里面占比很大，所以降低该电路的用电量能够降低电磁水表的整机用电量；励磁驱动电路的用电量是根据供电电压和励磁电流的乘积计算，见公式2：P＝V
×
I

【专利技术属性】
技术研发人员：郭方恩，李繁枝，王鑫，
申请(专利权)人：上海锐铼水务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：