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一种适用于液体超声波流量计的信号发射电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种超声波信号发射电路，特别涉及一种适用于液体超声波流量计的信号发射电路。由外部电路单片机产生的方波信号控制模拟开关的通断，通过电容的充放电过程产生可驱动超声波换能器工作的波形。本发明的有益效果是：具有信号波形稳定性好、信号一致性好、发射功率低、结构简单的优点；尤其适合电池供电或对功耗要求严格的液体超声波流量计中。
【专利说明】一种适用于液体超声波流量计的信号发射电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超声波信号发射电路，特别涉及一种适用于液体超声波流量计的信号发射电路。
【背景技术】
[0002]超声波流量计的信号发射电路的性能对流量计的测量稳定性和精度有很大影响。目前的液体超声波流量计信号发射电路一般采用高频脉冲驱动原理，脉冲幅值一般在十几伏以上，频率一般在几百IT几MHz之间。不仅结构复杂，发射效率低，而且发射功率很大，特别不适用于电池供电的超声波流量计。

【发明内容】

[0003]鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种高效的高频小峰值超声波信号发射驱动电路，即一种适用于液体超声波流量计的信号发射电路。尤其适合电池供电或对功耗要求严格的液体超声波流量计中。
[0004]本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是:一种适用于液体超声波流量计的信号发射电路，其特征在于:由外部电路单片机产生的方波信号CTRLA与模拟开关ICl的引脚7连接；由外部电路单片机产生的方波信号CTRLB与模拟开关ICl的引脚3连接；模拟开关ICl的引脚8与电源VCC连接；模拟开关ICl的引脚4与地GND连接；模拟开关ICl的引脚I与电源VCC连接；模拟开关ICl的引脚5与地GND连接；模拟开关ICl的引脚2与电阻Rl的一端连接；模拟开关ICl的引脚6与电阻R2的一端连接；电阻Rl的另一端与电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容Cl的一端连接；电阻R3的另一端与电容C2的一端、电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端与电阻R5的一端、电阻R6的一端、电容C3的一端连接并输出发射信号；电阻R5的另一端与电源VCC连接；电容C3的另一端与电阻R7的一端连接；电容Cl的另一端、电容C2的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的另一端均与地GND连接；由外部电路单片机产生两种特定时序的方波信号控制模拟开关的通断，通过电阻分压产生直流分量，通过电容的充放电产生发射波形，通过耦合电容产生驱动超声波探头工作的信号；具体为:由外部电路单片机产生的方波信号控制模拟开关ICl的通断，其中方波信号CTRLA控制模拟开关ICl常开触点的通断，方波信号CTRLB控制模拟开关ICl常闭触点的通断；无发射信号时，方波信号CTRLA为低电平，方波信号CTRLB为高电平，此时电阻Rl与模拟开关ICl的引脚2的连接端、电阻R2与模拟开关ICl的引脚6的连接端均为高阻状态，电容Cl与电阻R3连接端、电容C2与电阻R4连接端电压均为
1.........................Ef";当方波信号CTRLA为高电平，方波信号CTRLB为高电平时，模拟开关引脚2与电
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源VCC连接，模拟开关引脚6为高阻状态，电容Cl、电容C2充电，通过耦合电容C3产生上升波形；当方波信号CTRLA为低电平，方波信号CTRLB为低电平时，模拟开关引脚2为高阻状态，模拟开关引脚6与地GND连接，电容Cl、电容C2放电，通过耦合电容C3产生下降波形，据此产生驱动超声波流量计探头工作的发射信号。
[0005]本发明的有益效果是:信号波形稳定性好、信号一致性好、结构简单，能在满足超声波探头正常工作的前提下，极大地降低发射功率，尤其在需要电池供电的场合下能很好的满足高性能和低功耗要求。
【专利附图】

【附图说明】
[0006]图1是本发明的电路原理图；
图2是本发明的方波控制信号和发射信号时序图。
【具体实施方式】
[0007]以下结合附图对本发明作进ー步说明。
[0008]如图1、2所示，ー种适用于液体超声波流量计的信号发射电路，由外部电路单片机产生的方波信号CTRLA与模拟开关ICl的引脚7连接；由外部电路单片机产生的方波信号CTRLB与模拟开关ICl的引脚3连接；模拟开关ICl的引脚8与电源VCC连接；模拟开关ICl的引脚4与地GND连接；模拟开关ICl的引脚I与电源VCC连接；模拟开关ICl的引脚5与地GND连接；模拟开关ICl的引脚2与电阻Rl的一端连接；模拟开关ICl的引脚6与电阻R2的一端连接；电阻Rl的另一端与电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容Cl的一端连接；电阻R3的另一端与电容C2的一端、电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端与电阻R5的一端、电阻R6的一端、电容C3的一端连接并输出发射信号给液体超声波流量计探头；电阻R5的另一端与电源VCC连接；电容C3的另一端与电阻R7的一端连接；电容Cl的另一端、电容C2的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的另一端均与地GND连接。
[0009]上述模拟开关ICl型号为ADG723BRM，电阻Rl的阻值为IKQ，电阻R2的阻值为IK Q，电容Cl的电容值为100pF，电阻R3的阻值为7001电容02的电容值为100pF，电容R4的阻值为1.5KQ，电阻R5的阻值为IOKQ，电阻R6的阻值为IOKQ，电容C3的电容值为
0.1uF,电阻R7的阻值为IOKQ。
[0010]上述所说的ー种适用于液体超声波流量计的信号发射电路，由外部电路单片机产生的两组方波信号的频率均为1MHz，占空比为50%;外部电路单片机需满足具备普通I/O ロ，能产生IMHz频率的信号的要求；在本实例中选用的单片机型号为飞思卡尔mkll5zl28vlh4,晶振为8MHz，可满足要求。电源VCC为3.0V,电阻Rl和R2阻值相等，电路经过电阻R5和R6的分压后的直流分量为1.5V。
[0011]工作原理:由外部电路单片机产生两种特定时序的方波信号控制模拟开关的通断，通过电阻分压产生直流分量，通过电容的充放电产生发射波形，通过耦合电容产生驱动超声波探头工作的信号；具体为:由外部电路单片机产生的方波信号控制模拟开关ICI的通断，其中方波信号CTRLA控制模拟开关ICl常开触点的通断，方波信号CTRLB控制模拟开关ICl常闭触点的通断。无发射信号时，方波信号CTRLA为低电平，方波信号CTRLB为高电平，此时电阻Rl与模拟开关ICl的引脚2的连接端、电阻R2与模拟开关ICl的引脚6的连接端均为高阻状态，电容Cl与电阻R3连接端、电容C2与电阻R4连接端电压均为1.5V。当方波信号CTRLA为高电平，方波信号CTRLB为高电平时，模拟开关引脚2与电源VCC连接，模拟开关引脚6为高阻状态，电容Cl、电容C2充电，通过耦合电容C3产生上升波形。当方波信号CTRLA为低电平，方波信号CTRLB为低电平时，模拟开关引脚2为高阻状态，模拟开关引脚6与地GND连接，电容Cl、电容C2放电，通过耦合电容C3产生下降波形，据此产生驱动超声波探头工作的发射信号。
[0012]发射信号的频率由外部电路单片机产生的两组特定方波信号的频率决定，发射信号的振幅由外部电路单片机产生的两种特定方波信号的周期和电容充放电的快慢决定；在方波信号的频率一定的情况下，调整电阻Rl、R2、R3、R4、Cl、C2的值可产生不同振幅的发射信号。
[0013]为保证充放电时的对称性，选取电阻Rl等于电阻R2 ;电容C3和电阻R7的取值应与发射信号特性和超声波探头的特性相匹配。
[0014]根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
【权利要求】
1.ー种适用于液体超声波流量计的信号发射电路，其特征在于:由外部电路单片机产生的方波信号CTRLA与模拟开关ICl的引脚7连接；由外部电路单片机产生的方波信号CTRLB与模拟开关ICl的引脚3连接；模拟开关ICl的引脚8与电源VCC连接；模拟开关ICl的引脚4与地GND连接；模拟开关ICl的引脚I与电源VCC连接；模拟开关ICl的引脚5与地GND连接；模拟开关ICl的引脚2与电阻Rl的一端连接；模拟开关ICl的引脚6与电阻R2的一端连接；电阻Rl的另一端与电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容Cl的一端连接；电阻R3的另一端与电容C2的一端、电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端与电阻R5的一端、电阻R6的一端、电容C3的一端连接并输出发射信号；电阻R5的另一端与电源VCC连接；电容C3的另一端与电阻R7的一端连接；电容CI的另一端、电容C2的另一端、电阻R6的另一端、电阻R7的另一端均与地GND连接；由外部电路单片机产生两种特定时序的方波信号控制模拟开关的通断，通过电阻分压产生直流分量，通过电容的充放电产生发射波形，通过耦合电容产生驱动超声波探头工作的信号；具体为:由外部电路单片机产生的方波信号控制模拟开关ICl的通断，其中方波信号CTRLA控制模拟开关ICl常开触点的通断，方波信号CTRLB控制模拟开关ICl常闭触点的通断；无发射信号时，方波信号CTRLA为低电平，方波信号CTRLB为高电平，此时电阻Rl与模拟开关ICl的引脚2的连接端、电阻R2与模拟开关ICl的引脚6的连接端均为高阻状态，电容Cl与电阻R3连接端、电容C2与电阻R4连接端电压均为
【文档编号】G01F1/66GK103557897SQ201310583750
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】林存艺, 杨彬, 陈维琨, 李强, 孟丹丹, 冀青 申请人:中环天仪股份有限公司