JPH03105214A - 電気的周波数同期化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般的に、流量計に組み込まれる回路の動作に
同期を確立するための装置、さらに詳しくは、渦発生流
量計（　Ｖｏｒｔｅｘ　ＳｈｅｄｄｉｎｇＦｌｏｗｍｅ
ｔｅｒ　）に用いられるスイッチング方式電源供給回路
の周波数と周波数／パルス幅制御回路の周波数とを同期
させるための回路に関する．［従来の技術］ 渦電流発生流量計に用いられる従来の制御回路ではブリ
アンプたるサンプル抽出保持回路とスイッチング方式電
源供給回路のために独立したタイミング装置を使用して
いた． ［発明が解決しようとする課題］ 前述した方法に伴う本質的な問題は、スイッチング方式
電源供給回路によって用いられるより高い周波数がブリ
アンプ段階（Ｓｔａｇｅ）での抽出保持周波数と相互変
調を起こすことがあり、このことによってシステムの周
波数通過帯域を通過するに十分な低い周波数を有するビ
ート（うねり）成分が発生することである．このビート
周波数成分は時間に対してまた温度変化に対して非常に
不安定であり、また、デバイスごとに変化する．加えて
、このビート周波数成分の存在はシステムの不正確な動
作の原因となる．流量計の応用において、流量がない場
合に、誤ったトリガ発生を引き起こすような十分なビー
ト振幅が存在することがある．この誤ったトリガが規則
的に発生すると、これは実際の流動状態にあると解釈さ
れるのに十分である．流量が低くて信号振幅が低い場合
、この相対的に高い振幅のビート成分は出力信号を不明
瞭にするのに十分で、そのため、正確な周波数の計測結
果を得ることができない．その結果は、流量がない場合
と同様に、少ない流量では不正確な周波数の計測となる
． 前述したことから、周波数／パルス幅制御回路とスイッ
チング方式電源供給回路とに使用される別々の周波数か
ら生じるビート周波数成分を除去するあるいは打ち消す
回路の開発が望まれている． ［課題を解決するための手段］ 本発明は、渦発生流量計において、周波数／パルス幅制
御回路の周波数とスイッチング方式電源供給回路の周波
数とを同期させることによって従来技術に関連する問題
及びその他の問題を解決するものである．前述したこと
は、より低い周波数、つまり周波数／パルス幅制御回路
で用いられる周波数をより高い周波数、つまりスイッチ
ング方式電源供給回路で用いられる周波数に依存させる
ことによって実現される．この周波数依存方法は、依存
周波数、つまり周波数／パルス幅制御回路の周波数にス
イッチング方式電源供給回路によって供給される信号で
ブレトリガをかける（　ｐｒｅ−ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ
　）ことにより達成される。他の方法として、周波数／
パルス幅制御回路の周波数がスイッチング方式電源供給
回路の正確で安定した分周周波数（　ｄｉｖｉｓｉｏｎ
　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　）となるような
周波数同期を達成するダウン・カウンタの技法が使用さ
れる． ［作用］ 同期化技法を使用することによって、周波数／パルス幅
制御回路の周波数はスイッチング方式電源供給回路の周
波数に依存する．この依存性（同期化）は、従来２つの
独立した周波数から発生したどんなビート成分も生じさ
せない． ［実施例］ 本発明の好ましい実施例を記述する目的のための、そし
て、本発明の範囲を限定するものではない図面について
言及すると、第１図は、流量計において使用される回路
１０の概略図であり、渦発生流量計（図示されない）の
動作を制御する周波数／パルス幅制御回路１４（サンプ
ル値抽出保持回路のためのタイミング回路）と共に用い
られるスイッチ．ング方式電源供給回路１２を示してい
る．本発明は、スイッチング方式電源供給回路１２の周
波数に周波数／パルス幅制御回路１４の周波数を同期さ
せる同期回路１６を提供することを包含する．従来、前
述したそれぞれの回路は、ドリフトしやすく、温度、時
間そして部品の誤差によって変化するその回路固有の自
己発振器を有する．本発明では、より低い周波数、つま
り周波数／バルス幅制御回路ｌ４で用いられる周波数は
より高い周波数、つまりスイッチング方式電源供給回路
１２の周波数に依存する． ここで、同期回路１６が詳しく示される第２図を参照す
る．同期回路１６は、一方の電極がスイッチング方式電
源供給回路１２の出力に接続され他方の電極が抵抗２０
に接続されるコンデンサ２１を有し、抵抗２０は一方が
コンデンサ２２に接続され他方が接地されている．抵抗
２４、２６及びコンデンサ２８から構成される直列回路
は供給電源Ｖ＊ｕｌｌｌｌｌＦとアースとの間に接続さ
れる．コンデンサ２２は抵抗２６とコンデンサ２８の接
続線に接続され、また、周波数／パルス幅制御回路１４
に結合されるタイマ回路３０のＴＩＩＲＥＳＨＯＬＤ端
子に接続される。抵抗２４と２６の間の接続線はタイマ
回路３０のＤＩＳＣＨＧ端子に接続される。タイヤ回路
３０は５５５型タイマ（代表的にはＩｎｔｅｒｓｉｌ　
ＩＣＭ　７５５　）であり、抵抗２４、２６及びコンデ
ンサ２８の値に基づいて周波数を設定し、抵抗２４と２
６の値に基づいてデューティ・サイクルを設定する． 前述の周波数依存方法は依存する周波数、つまり周波数
／パルス幅制御回路１４の周波数に、より高い周波数、
つまりスイッチング方式電源供給回路１２の周波数から
得られる信号によってブレトリガをかけることにより達
成される．前述したことを実現するために、スイッチン
グ方式電源供給回路１２に用いられるタイマ回路からの
方形波出力信号がコンデンサ２１と抵抗２０によって微
分されてほぼ三角形の波形を生成し、これがコンデンサ
２２によってタイマ回路３０に用いられるコンデンサ２
８に容量結合される．タイマ回路３０は、コンデンサ２
８が抵抗２４と２６を介して充電されるときには高い出
力信号を、そして、コンデンサ２８が抵抗２６を介して
放電するときは低い出力信号を、生成する。このように
して、周波数とデューティ・サイクルが設定される．ス
イッチング方式電源供給回路ｌ２からの出力信号は前述
の充放電波形と合成され、結果的に一般的な滑らかな抵
抗容量波形の上にこぶ（ｈｕｍｐｓ）が重畳された波形
となる．これらのこぶはスイッチング方式電源供給回路
１２の周波数に一致し、結果として、周波数／バルス幅
制御回路１４がブレトリガをかけることとなる．すなわ
ち、単純な抵抗容量放電での通常のトリガの発生より早
く，従って、周波数／バルス幅制御回路１４の周波数が
スイッチング方式電源供給回路１２の周波数と同期がと
れた状態となる． コンデンサ２１と抵抗２０とから構成される微分回路階
段の目的は、スイッチング方式電源供給回路１２の周波
数に周波数／パルス幅制御回路ｌ４の周波数を確実に同
期させることを提供することである．コンデンサ２１と
抵抗２０は、立ち上がり次いで立ち下がる急勾配の前縁
でのみ回路１０がトリガをかけることができる前記の急
勾配の前縁を有する波形を生成する．微分されない信号
は、信号の前縁と同様に信号の頭部でトリガをかけるこ
とができる． 前述の同期化技法を使用することによって、周波数／パ
ルス幅制御回路１４の周波数はスイッチング方式電源供
給回路１２の周波数に依存する。

この依存性（同期化）は、従来２つの独立した周波数か
ら発生したどんなビート成分も消去することとなる．結
果として同期化は環境の変化や機器の誤差変動に対して
の安定化となる． 前述の同期回路１６を使用することは、スイッチング方
式電源供給回路１２の周波数に依存する周波数／パルス
幅制御回路ｌ４の周波数のノイズを除去することは実験
的に証明された．結果として回路１０は非常に低い流量
をも検知することができ、渦発生流量計の最少計測可能
流量での仕様を低下させることができる。回路１０はま
た、流量がない状態で経験されるいかなる不安定性、す
なわち、流れがないときに流量計が流量を報知するよう
な不安定性を除去する。

本発明のその他の実施例が、第１図に示されるスイッチ
ング方式電源供給回路１２の周波数に周波数／パルス幅
制御回路ｌ４の周波数を同期させるのに使用される同期
回路４０の概略図である第３図に示される．同期回路４
０は、スイッチング方式電源供給回路ｌ２の出力に接続
されるダイオード４２と抵抗４４を内蔵する．抵抗４６
と４８から構成される直列回路は供給電源とアースとの
間に接続される．抵抗４４は抵抗４６と４８との接続線
とディケード・カウンタ５０のＣＬＫクロック入力端子
に接続される．抵抗５２とコンデンサ５４から構成され
る抵抗容量回路はディケード・カウンタ５０のＹ８出力
端子とＣＬＲクリア入力端子に接続される．ディケード
・カウンタ５０の出力はまた、第１図及び第３図に示す
構成回路部１８の一部をなす抵抗５８を介してトランジ
スタ５６のベースに接続される．トランジスタ５６のエ
ミッタはアースに接続される．供給電源が、抵抗６０を
介してトランジスタ５６のコレクタに供給され、また、
抵抗６０と６４を介してトランジスタ６２のベースに供
給される．供給電源が、抵抗６８を介してダイオード６
６にコレクタが接続されるトランジスタ６２のエミッタ
に供給される．ダイ才一ド６６の出力はアースに接続さ
れる．タイミング制御信号５１は渦発生流量計回路の他
の回路部を制御するために使用される．同期回路４０は
周波数同期を確立するために、ダウン・カウンタの技法
を使用し、その結果、周波数／パルス幅制御回路１４の
周波数はスイッチング方式電源供給回路ｌ２の周波数の
正確で安定した分周々波数となる．前述したことは、ス
イッチング方式電源供給回路ｌ２から提供される信号を
使用し、ダイオード４２と抵抗４４、４６、４８を介し
てその信号を調整することによって実現される．ディケ
ード・カウンタ５０の第８番目のカウンタ出力は同期回
路の出力であり、その出力はカウンタをクリアするため
の抵抗５２とコンデンサ５４とから構成される遅延回路
に使用され、パルス幅と周波数を確立する．抵抗５８、
６０とトランジスタ５６から構成されるバッファ回路部
は出力回路をドライブするために提供される． 前述したことを理解することによって、この分野の熟練
した技術者にはある種の変更や改良があるかもしれない
．すべてのそのような変更や改良は便宜上ここては省略
したが、特許請求の範囲に正しく記載するものである． 〔発明の効果】 同期回路を使用することは：スイッチング方式電源供給
回路の周波数に依存する周波数／パルス幅制御回路の周
波数のノイズを除去することは実験的に証明されている
．結果として、非常に低い流量率をも検知することがで
き、渦発生流量計の最少計測可能流量での仕様を低下さ
せることができる．また、流量がない状態で経験される
いかなる不安定性、すなわち、流れがないときに流量計
が流量を報知するような不安定性を除去することができ
る．

【図面の簡単な説明】

第１図は、スイッチング方式電源供給回路と周波数／パ
ルス幅制御回路を相互接続した本発明の同期回路を示す
概略図である． 第２図は、第１図に示した同期回路の１実施例の概略図
である． 第３図は、第１図に示した同期回路のもう１つの実施例
の概略図である． １０：全体回路 １２：スイッチング方式電源供給回路 １４：周波数／パルス幅制御回路 １６：同期回路 １８：構成回路部 ２０，２４、２６、４４、４６、４８、５２、５８、６
０，６４、６８：抵抗 ２１、２２、２８、５４：コンデンサ ４２、６６：ダイオード ３０：タイマ回路 ４０：同期回路 ５０：ディケード・カウンタ ５ｌ：タイミング制御信号 ５　６、 ６　２　： トランジスタ Ａ．　　Ｇ．　　Ｃ ネットワーク ＦＩＧ．１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第２回路の周波数よりも低い周波数の第１回路の周
   波数を前記第２回路の周波数に同期させる回路において
   、 前記第２回路の周波数を表わす信号を微分して微分信号
   を生成する微分手段と、 前記微分信号を前記第１回路に結合する結合手段と、 前記微分信号に応答して前記第１回路を前記第２回路と
   同期して作動させる信号応答手段と、から構成された同
   期装置。 ２、前記微分手段が抵抗性および容量性の手段から構成
   される請求の範囲１記載の装置。３、前記結合手段が容
   量性の手段から構成される請求の範囲１記載の装置。 ４、前記信号応答手段が前記第１回路に結合されるタイ
   ミング手段から構成され、前記タイミング手段は前記微
   分信号を重畳した出力信号を生成する請求の範囲１記載
   の装置。 ５、第２回路の周波数にそれより低い周波数を有する第
   １回路の周波数を同期させる同期回路において、 前記第２回路の周波数を表わす周波数を有する信号を生
   成する信号生成手段と、 前記信号の断続数をカウントし、前記第２回路の周波数
   の分周周波数を有する出力信号を生成するカウント手段
   と、 前記カウント手段によって生成された前記出力信号に応
   答して前記第１回路を前記第２回路と同期させて作動さ
   せる信号応答手段と、 から構成された前記第２回路の周波数に前記第１回路の
   周波数を同期させる装置。 ６、前記カウント手段によってあらかじめ設定されたカ
   ウント値に達した後に作動する、前記カウント手段をリ
   セットするリセット手段をさらに有する請求の範囲５記
   載の装置。７、前記リセット手段が抵抗性および容量性
   の手段から構成される請求の範囲６記載の装置。