用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)屬于流量測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路，MCU模塊通過SPI接口與TDC?1000和TDC?7200連接，MCU模塊通過SPI接口與TDC?1000和TDC?7200的相關(guān)寄存器配置連接，TDC?1000模塊和TDC?7200模塊的相關(guān)寄存器連接，MCU模塊通過接口與外圍電路模塊連接，TDC?1000模塊與激勵電路模塊連接，激勵電路模塊與超聲波探頭連接。本實用新型專利技術(shù)的有益效果是：采用專用的模擬前端采集電路芯片，代替分立的電路模塊，提高了系統(tǒng)的集成化和可靠性，減少了電路的生產(chǎn)成本和電路設(shè)計中的資源占用。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于流量測量
，尤其涉及用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路。
技術(shù)介紹
在氣體超聲流量儀表中，通過超聲波換能器發(fā)射和接收信號來測量超聲波信號在管道中傳播的時間，從而達到流量檢測的目的。因此，測量其精確的傳播時間是設(shè)計流量計轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵。其中時間測量一般采取專用的高精度時間計量芯片，并通過外部電路的配合使其實現(xiàn)計量高精度時間的功能。由于其超聲波信號的特征，傳統(tǒng)的應(yīng)用電路中一般使用復雜的模擬電路進行超聲波信號的接收和調(diào)理，通過分塊的模擬電路進行超聲波信號的放大和波形控制，經(jīng)過這些電路后給時間測量芯片發(fā)出相應(yīng)的STOP脈沖完成一次的時間計量。這些信號接收和事件管理器都是由分立元件搭建成的模塊電路組成，這些電路包括低通濾波電路，可編程增益放大電路,過零比較器和閾值比較器等，電路設(shè)計極其復雜，加大了調(diào)試難度和不可靠性，同時也增加了生產(chǎn)成本。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為要解決的上述問題，本技術(shù)提供用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路。為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路，包括激勵電路模塊、TDC-1000模塊，TDC-7200模塊、MCU模塊、超聲波探頭、外圍電路模塊，其特征在于所述MCU模塊通過SPI接口與所述TDC-1000和所述TDC-7200連接，所述MCU模塊通過SPI接口與所述TDC-1000和所述TDC-7200的相關(guān)寄存器配置連接，所述TDC-1000模塊和所述TDC-7200模塊的相關(guān)寄存器連接，所述MCU模塊通過接口與所述外圍電路模塊連接，所述TDC-1000模塊為模擬電路，所述TDC-7200模塊為時間測量芯片，所述TDC-1000模塊與所述TDC-7200模塊連接，所述TDC-1000模塊通過STOP管腳輸出脈沖信號給所述TDC-7200模塊，所述TDC-1000模塊與所述激勵電路模塊連接，所述激勵電路模塊與所述超聲波探頭連接。所述TDC-1000模塊為模擬電路，所述TDC-1000模塊包括脈沖生成器、時鐘模塊，主控單元，串行通訊接口，LNA模塊，PGA模塊、過零比較器、閾值比較器、多路復用器，所述LNA模塊設(shè)置多路復用器，所述多路復用器接收由管腳RX1和RX2接收超聲波探頭的超聲波信號，所述多路復用器、所述LNA模塊、所述PGA模塊依次連接，所述PGA模 塊與所述過零比較器和所述閾值比較器連接，所述過零比較器和所述閾值比較器經(jīng)事件管理器與STOP管腳連接。接收信號首先經(jīng)過LNA模塊，濾除信號中的噪聲，之后經(jīng)過PGA模塊進行信號的放大，再經(jīng)過過零比較器和閾值比較器后由STOP管腳輸出脈沖給時間測量芯片，所述時鐘模塊與所述脈沖生成器連接，所述脈沖生成器通過通道選擇器與所述多路復用器。所述外圍電路模塊包括LCD顯示模塊、485通訊模塊和電流及頻率輸出模塊，所述LCD顯示模塊、所述485通訊模塊和所述電流及頻率輸出模塊均與所述MCU模塊連接。本技術(shù)的有益效果是：采用專用的模擬前端采集電路芯片，代替分立的電路模塊，提高了系統(tǒng)的集成化和可靠性，減少了電路的生產(chǎn)成本和電路設(shè)計中的資源占用。附圖說明圖1為本技術(shù)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本技術(shù)的TDC-1000模塊的電路圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對技術(shù)的一種具體實施方式做出說明。本技術(shù)提供用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路，包括激勵電路模塊、TDC-1000模塊，TDC-7200模塊、MCU模塊、超聲波探頭、外圍電路模塊，其特征在于MCU模塊通過SPI接口與TDC-1000和TDC-7200連接，MCU模塊通過SPI接口與TDC-1000和TDC-7200的相關(guān)寄存器配置連接，TDC-1000模塊和TDC-7200模塊的相關(guān)寄存器連接，MCU模塊通過接口與外圍電路模塊連接，TDC-1000模塊為模擬電路，TDC-7200模塊為時間測量芯片，TDC-1000模塊與TDC-7200模塊連接，TDC-1000模塊通過STOP管腳輸出脈沖信號給TDC-7200模塊，TDC-1000模塊與激勵電路模塊連接，激勵電路模塊與超聲波探頭連接。TDC-1000模塊為模擬電路，TDC-1000模塊包括脈沖生成器、時鐘模塊、主控單元、串行通訊接口，LNA模塊，PGA模塊、過零比較器、閾值比較器、多路復用器，LNA模塊設(shè)置多路復用器，多路復用器接收由管腳RX1和RX2接收超聲波探頭的超聲波信號，多路復用器、LNA模塊、PGA模塊依次連接，PGA模塊與過零比較器和閾值比較器連接，過零比較器和閾值比較器經(jīng)事件管理器與STOP管腳連接。接收信號首先經(jīng)過LNA模塊，濾除信號中的噪聲，之后經(jīng)過PGA模塊進行信號的放大，再經(jīng)過過零比較器和閾值比較器后由STOP管腳輸出脈沖給時間測量芯片，時鐘模塊與脈沖生成器連接，脈沖生成器通過通道選擇器與多路復用器，其中LNA模塊為濾波器；PGA模塊為可編程增益放大器；閾值比較器中包含DAC，DAC 為數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。使用例：用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路，包括激勵電路模塊、TDC-1000模塊，TDC-7200模塊、MCU模塊、超聲波探頭、外圍電路模塊，所述外圍電路模塊包括LCD顯示模塊、485通訊模塊和電流及頻率輸出模塊，由MCU通過SPI通訊配置好TDC-1000和TDC-7200的相關(guān)寄存器，啟動發(fā)射信號后根據(jù)寄存器的配置發(fā)射相應(yīng)的激勵脈沖，同時時間計量芯片TDC-7200在接收到激勵脈沖后開始時間的計量，激勵脈沖經(jīng)過發(fā)射電路后驅(qū)動超聲波換能器發(fā)射超聲波信號，接收探頭在接收到超聲波信號后將其送入TDC-1000的接收管腳，該信號經(jīng)過TDC-1000內(nèi)部的LNA模塊，PGA模塊和過零比較器模塊及閾值比較器。經(jīng)過電路的調(diào)理后在STOP管腳輸出相應(yīng)個數(shù)的脈沖信號給時間測量芯片TDC-7200，標志著一次測量的結(jié)束，測量接收后TDC-7200會給MCU時間測量完成信號，MCU可從TDC-7200的寄存器中讀出時間測量值。TDC-1000模塊為轉(zhuǎn)換器前端模擬電路，TDC-1000包括脈沖生成器，時鐘模塊，主控單元，串行通訊接口，LNA模塊，PGA模塊，過零比較器和閾值比較器等。其工作頻率由外部晶振和內(nèi)部寄存器控制，同時也可通過SPI通訊由MCU設(shè)置TDC-1000的發(fā)射脈沖個數(shù)和發(fā)射頻率，由管腳發(fā)射出相應(yīng)個數(shù)和頻率的脈沖驅(qū)動超聲波換能器，在接收信號時，由管腳RX接收超聲波信號，接收信號首先經(jīng)過LNA模塊，濾除信號中的噪聲，之后經(jīng)過PGA模塊進行信號的放大，再經(jīng)過過零比較器和閾值比較器后由STOP管腳輸出脈沖給時間測量芯片完成一次的時間計量。本技術(shù)采用前端專用芯片TDC-1000模塊、時間計量芯片TDC-7200模塊及MCU模塊配合完成，采用時差法，計算超聲波信號流經(jīng)上下游的時間差實現(xiàn)流速的測量。其中使用了TDC-1000實現(xiàn)了超聲波信號的接受及調(diào)理，代替了傳統(tǒng)的分立元件搭立而成的分塊模塊，提高了電路設(shè)計的集成化和可靠性，減小了電路設(shè)計的復雜性，同時降低了生產(chǎn)成本。以上對本技術(shù)的實例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本技術(shù)的較佳實施例，不能被認為用于限定本技術(shù)的實施范圍。凡依本技術(shù)申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本技術(shù)的專利涵蓋范圍之內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路，包括激勵電路模塊、TDC?1000模塊，TDC?7200模塊、MCU模塊、超聲波探頭、外圍電路模塊，其特征在于所述MCU模塊通過SPI接口與所述TDC?1000和所述TDC?7200連接，所述MCU模塊通過SPI接口與所述TDC?1000和所述TDC?7200的相關(guān)寄存器配置連接，所述TDC?1000模塊和所述TDC?7200模塊的相關(guān)寄存器連接，所述MCU模塊通過接口與所述外圍電路模塊連接，所述TDC?1000模塊為模擬電路，所述TDC?7200模塊為時間測量芯片，所述TDC?1000模塊與所述TDC?7200模塊連接，所述TDC?1000模塊通過STOP管腳輸出脈沖信號給所述TDC?7200模塊，所述TDC?1000模塊與所述激勵電路模塊連接，所述激勵電路模塊與所述超聲波探頭連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路，包括激勵電路模塊、TDC-1000模塊，TDC-7200模塊、MCU模塊、超聲波探頭、外圍電路模塊，其特征在于所述MCU模塊通過SPI接口與所述TDC-1000和所述TDC-7200連接，所述MCU模塊通過SPI接口與所述TDC-1000和所述TDC-7200的相關(guān)寄存器配置連接，所述TDC-1000模塊和所述TDC-7200模塊的相關(guān)寄存器連接，所述MCU模塊通過接口與所述外圍電路模塊連接，所述TDC-1000模塊為模擬電路，所述TDC-7200模塊為時間測量芯片，所述TDC-1000模塊與所述TDC-7200模塊連接，所述TDC-1000模塊通過STOP管腳輸出脈沖信號給所述TDC-7200模塊，所述TDC-1000模塊與所述激勵電路模塊連接，所述激勵電路模塊與所述超聲波探頭連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于氣體超聲流量計轉(zhuǎn)換器的前端模擬電路，其特征在于所述TDC-1000模塊為模擬電路，所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李紅鎖，李長奇，崔洋洋，
申請(專利權(quán))人：天津市迅爾自控設(shè)備制造有限公司，
類型：新型
國別省市：天津;12