Счетчик тепловой энергии с электромагнитным расходомером. Блок-схема счетчика тепловой энергии. Источник питания датчика, в качестве которого используется схема питания с обратной связью по магнитному потоку

ЗАДАНИЕ

Разработать счетчик тепловой энергии с электромагнитным расходомером.

 

           ИПД             ЭМР               ВП                 П                ПНТ           

                                                                                                                    Iнорм

 

                                                        ПНТ

Рис.1 Блок-схема счетчика тепловой энергии.

ИПД — источник питания датчика, в качестве которого используется схема питания с обратной связью по магнитному потоку.

ЭМР — электромагнитный датчик расхода (параметры схемы замещения обмотки возбуждения датчика: Rм=45Ом, L=290мГц, Rп=160Ом).

ВП — входной преобразователь на основе стабилизатора магнитного потока.

ПТН — преобразователь разности температур в напряжение.

П — перемножитель на основе интегрального перемножителя аналоговых сигналов

ПНТ — преобразователь напряжение-ток.

Iвых=4...20мА

Uкв=65мВ

Uкол=65мВ

Iпит=120мА

ВВЕДЕНИЕ

Работа электромагнитного расходомера основана на открытом Фарадеем законе линейной зависимости между ЭДС, наводимой в проводнике, движущимся в магнитном поле, и скоростью его движения.

Электромагнитный расходомер состоит трубы, выполненной из немагнитного состава, покрытой изнутри изолирующим материалом. Катушки возбуждения, расположенные снаружи трубы, создают магнитное поле. Жидкость, протекающая по трубе, играет роль проводника. ЭДС, наводимая в жидкости, пропорциональна скорости потока. Два небольших электрода, расположенные заподлицо с поверхностью изолирующего слоя, воспринимают ЭДС. Наводимая ЭДС не может быть использована непосредственно, так как она мала и источник ЭДС обладает высоким внутренним сопротивлением. Поэтому воспринимаемый электродами сигнал направляется в устройство, которое осуществляет усиление, фильтрацию и нормирование выходного сигнала.

Из всего сказанного следует, что электромагнитный расходомер содержит в своем составе два блока: первичный преобразователь (электромагнитный датчик расхода) и вторичный преобразователь (электронное устройство, преобразующее выходной сигнал датчика в сигнал, удобный для наблюдения и зависящий только от расхода жидкости).

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСХОДОМЕРА

Электромагнитный расходомер содержит в своем составе как описывалось выше первичный и вторичный преобразователь. Вторичный преобразователь обеспечивает стабильность магнитного потока, усиление выходного сигнала электромагнитного датчика расхода, выделение их его состава полезной составляющей и формирование из нее сигнала, удобного для наблюдения. Так как электромагнитный расходомер предназначен для измерения мгновенного объемного расхода жидкости, то таким сигналом является постоянное напряжение положительной полярности.

Исходя из вышесказанного, вторичный преобразователь должен иметь в своем составе блок питания, стабилизатор магнитного потока, входной усилитель и формирователь выходного сигнала. Функциональная схема электромагнитного расходомера представлена на рис.2.

Стабилизатор магнитного потока служит для стабилизации тока намагничивания и формирования управляющего сигнала фазочуствительного выпрямителя, сдвинутого по фазе на 90^° относительно квадратурной составляющей выходного сигнала датчика Uкв.

Входной усилитель усиливает дифференциальный выходной сигнал датчика и слабый синфазный сигнал, наводящийся на проводах, соединяющих датчик с вторичным преобразователем.

Формирователь выходного сигнала формирует из усиленной полезной составляющей выходного сигнала датчика постоянное напряжение и преобразует квадратурную составляющую в цепь.

 

Стабилизатор

                           магнитного

                               потока                                                      

                                                                                         Формирователь

     Блок                                              Входной                   выходного

   питания             Датчик               усилитель                    сигнала

 

Рис.2 Функциональная схема электромагнитного расходомера.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА СТАБИЛИЗАТОРА МАГНИТНОГО ПОТОКА

Стабилизатор магнитного потока представляет собой систему автоматического регулирования, формирующую ток намагничивания Iм из разности опорного напряжения и выходного напряжения звеньев обратной связи.

Функциональная схема стабилизатора магнитного потока приведена на рис.3.

 

                :2

~50Гц                                                            Uгч 

                                                          Uф              Uпр