电磁流量计及其在椭圆齿轮/正位移流量计中的应用
“流量计”定义为“在纵向传导电流并经受与其主表面垂直的磁场的金属带中产生的电动势”。
出于我们的目的，这种小型传感器在流量测量应用中发挥着重要作用，因为它将椭圆齿轮和/或涡轮流量计中的转子运动转换为方波电压信号。然后该信号用于直接计算体积流量。

流量计的起源
流量计是由Edwin Hall博士于1879年发现的。在参加马里兰州巴尔的摩的约翰霍普金斯大学期间，霍尔博士试图证实大约30年前凯尔文提出的电子流理论，并发现了一个有趣的发现。当放置磁体使得其磁场垂直于电流流过的薄金色矩形的一个面时，在相对边缘上出现电势差。电压也与流过导体的电流成比例。
虽然在学术界很受欢迎，但近70年来没有找到流量计的真实世界应用！

“流量计”理论
当携带电流的导体置于磁场中时，将产生垂直于电流和场的电压。这被称为流量计原理。电磁流量计用于许多不同类型的测量/传感设备。只要要测量的量可以结合到磁场中，霍尔传感器就可以完成这项工作。





基本电磁流量计
流量计是一种电子开关，是基本的磁场传感器。它需要信号调节以使输出在大多数应用中起作用。所需的信号调理电子设备是放大器级和温度补偿。如果霍尔传感器与未经调节的电源一起使用，则电压调节非常重要。

重要的事项要知道
? 未经认证的霍尔传感器不能用于本质安全应用（FLOMEC霍尔传感器未通过本质安全应用认证）。
? 霍尔传感器对过压和反极性敏感。FLOMEC霍尔传感器具有过压和反极性保护功能。
? 电磁流量计是一种电子设备，既可靠又寿命长，不像机械开关会因磨损而变质。
? 流量计最大电流消耗为20mA，而最大开关电流为10mA，尽管某些霍尔传感器的最大20mA电流消耗受限，但最大开关电流取决于NPN流量计或拉电流的上拉电阻值。用于PNP流量计的下电阻。
? 欧姆定律将确定给定电压的最小电阻值，以确保不超过最大电流（mA）。

电气装置
电气安装脉冲输出流量计时要考虑的主要因素是：您需要的输出信号类型，接线质量以及任何当地法规要求。每个标准脉冲输出椭圆齿轮流量计都有两种输出类型;NPN流量计和簧片开关（触点闭合）。每种输出类型与体积流量成线性比例，每个脉冲代表相等的体积。两种输出都有各自的优缺点，根据系统要求，您可以使用输出或两个输出（连接到两个独立的仪器）安装流量计。

流量计输出
NPN流量计是一种高分辨率固态3线器件，提供无源，开路集电极，NPN晶体管输出。术语“无源”表示没有电压施加到流量计内的输出。流量计的输出必须通过5-24VDC之间的外部电压拉至“高”状态，这可以通过在信号输出和电源之间安装一个上拉电阻来实现。上拉电阻将开路集电极输出连接到可用的直流电压电平，提供方波脉冲输出，在地电位和信号端子可用的直流电压之间交替。

NPN流量计输出是一种可靠的输出类型，无论电源电压变化，温度变化或机械冲击如何，都能产生一致的输出。由于流量计输出不依赖于机械设备，因此该输出的使用寿命在理论上是无限的。只要有电源，就应优先选择流量计输出。

许多二次流量仪表都配有一个集成的上拉电阻，但如果将流量计输出连接到不包含集成上拉电阻的电子设备，则必须提供一个。上拉电阻的大小应能将流量计开关电流限制在10mA以下;为了达到这个目的，使用欧姆定律计算适当的上拉电阻，以满足您的电源电压和电流要求。建议的最小上拉电阻值为2.4 kOhm，但更常用的值高出10 kOhm。

流量计输出的总电流消耗标称值为20mA加上您的开关电流。如果24V电源与10K欧姆上拉电阻一起使用，则相当于大约23mA。

安装流量计输出时，最关键的考虑因素是电压调节的质量和任何常见电压源上的负载类型。不建议在与流量计相同的电压源上组合任何感性负载，因为这些组件通常是可能影响流量计输出信号质量的高频干扰源。与公共电压源上的感应负载有关的另一个问题是电压尖峰可能远远超过电磁流量计的24VDC极限。

流量计故障
到目前为止，流量计故障的最常见原因是由不正确的接线，电压尖峰或短路引起的电气损坏。由于电磁流量计是固态设备，它们的故障往往是突然和永久的。与簧片开关不同，电磁流量计一旦损坏就会完全停止工作，并且不会产生间歇或逐渐失效。

电磁流量计的目视检查通常会显示是否发生了故障（尽管并非总是如此）。过电压，反极性或短路通常会造成视觉损坏和燃烧气味。只有更换脉冲输出板才能修复失效的流量计。

使用示波器进行测试
示波器是一种有用的工具，可用于更高级的脉冲输出板故障排除;然而，为了有用，它需要更好地理解电信号。示波器对于检测输出信号的存在非常有用，并且可以提供有关信号质量的信息，以便在不拆卸流量计机械部件的情况下诊断某些输出问题。

与常规示波器相比，PC示波器特别有用;信号迹线可以保存为图像文件（JPEG或类似文件），并通过电子邮件发送给技术销售代表（流量计制造商或分销商），以帮助您解决信号输出问题。可购买经济型单通道PC示波器，可与任何支持USB的Windows PC连接。结合笔记本电脑/上网本/笔记本电脑，低成本的PC示波器是一种非常实用且便携的工具。

将示波器连接到脉冲输出板时，必须先按照上图设置输出。如果您想测量流量计输出信号，则必须首先使用稳压电源为传感器供电，并且必须提供一个上拉电阻（有关上拉电阻的选择，请参见第3.5.2节）。示波器应连接起来测量信号端子和-0V端子之间的电压;并将根据时间绘制电压测量图表，以便您实时查看信号，并测量信号的功能，如电压，频率和占空比。测量流量计信号的信号输出时，可以连接电子仪器代替上拉电阻（务必打开仪器内部的上拉电阻）。

在示波器上检查信号输出时可以看到各种输出信号。第一个信号轨迹显示电磁流量计的正常输出;信号中的脉冲宽度存在一些周期性变化，这是磁体制造中磁性容差的函数。脉冲宽度通常甚至在10％以内，但下面显示的变化量是正常的，不是引起关注的原因。