JPH05312607A - 渦流量計の波形整形回路 - Google Patents

渦流量計の波形整形回路

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JPH05312607A
JPH05312607A JP12027892A JP12027892A JPH05312607A JP H05312607 A JPH05312607 A JP H05312607A JP 12027892 A JP12027892 A JP 12027892A JP 12027892 A JP12027892 A JP 12027892A JP H05312607 A JPH05312607 A JP H05312607A
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JP
Japan
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signal
output
comparator
circuit
phase shift
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Application number
JP12027892A
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English (en)
Inventor
Akinori Akazawa
彰則 赤沢
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH05312607A publication Critical patent/JPH05312607A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号電圧に重畳するノイズによって矩形波の
立上り、立下り時に発生するチャタリングを防止する渦
流量計の波形整形回路を得る。 【構成】 渦信号を電気信号に変換する信号を出力する
信号源8の信号の位相をオペレーショナルアンプ2と抵
抗3〜5からなる位相シフト回路で遅延させた信号と信
号源8の信号波形とを比較器1で比較し、この比較器1
の出力を比較器1の入力側である位相シフト回路へ帰還
回路10により正帰還させる。 【効果】 高いノイズマージンと高信頼性を確保でき、
高精度で安価にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、渦流量計の出力信号
を矩形波に整形するために用いる渦流量計の波形整形回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】渦流量計の波形整形回路としては、コン
パレータ、オペレーショナルアンプ、トランジスタ、抵
抗器等を用いて構成されており、あらかじめ設定された
基準電圧より高いか低いかを判定して矩形波に整形する
ものが一般的である。しかし、これらの方法では、信号
波形にうねりが発生した場合など低周波成分を含んでし
まうと、信号波形の一周期の間で上記基準電圧を横切ら
なくなり、信号波形に忠実な波形整形ができなくなるお
それがある。
【0003】この問題を解消するために、位相シフトを
行うオールパスフィルタ(以下APFとする)を用いた
図6のような波形整形回路が提案されている。この回路
は低周波成分が重畳しても、信号成分の波形だけ位相シ
フトを行えば、信号波形に忠実な波形整形が可能となる
ように動作する。このような考えに基づく波形整形回路
の一例として、実開昭59−128569号公報にその
ブロック図が示されているが、ここでは具体的な回路を
提案している図5において説明を進める。
【0004】この図5において、1は2種類の波形
a ,Vb の位相差を比較する比較器、2は比較器1の
非反転入力端子に出力端が接続されており、位相シフト
回路を構成しているオペレーショナルアンプ(以下、オ
ペアンプという)、3,4,5は位相シフト回路を構成
している固定抵抗器(以下、抵抗器という)であり、抵
抗器3はオペアンプ2の反転入力端と出力端間に接続さ
れ、抵抗4はオペアンプ2の反転入力端と信号源8の出
力端間に接続され、抵抗5はこの信号源8の出力端とオ
ペアンプ2の非反転入力端間に接続されている。
【0005】また、6は位相シフト回路を構成している
コンデンサであり、その一端は中間電位の端子7に接続
されている。上記信号源8は渦周波数を検出して電気信
号に変換して出力する変換回路(図示せず)の出力信号
を信号源とするものであり、中間電位を基準として動作
するように基準点が端子7に接続されている。9は波形
整形された矩形波を出力する出力端子である。
【0006】次に動作について説明する。図6に図5の
波形整形回路のタイミング図を示す。信号源8より発生
した図6(a)に示す実線の信号波形Va は、中間電位
を中心に振動し、比較器1の反転入力端子に伝達され、
かつオペアンプ2とともに位相シフト回路を構成する抵
抗器4,5にも加わる。抵抗器4,5に伝えられた信号
波形は、抵抗器3,4,5とコンデンサ6のインピーダ
ンスによって決まる位相シフト量だけ信号波形Va より
遅延されてオペアンプ2に出力される。この波形は図6
(a)の破線で示す信号波形Vb となる。すなわち、図
6(a)は信号波形Va とVb の位相関係を示す。
【0007】この信号波形Va をある一定量の位相だけ
遅延させた信号波形Vb も、信号波形Va と同様中間電
位を中心に振動しており、比較器1の非反転入力端子に
入力され、信号波形Va とVb を同一の基準点から常に
比較している。そして、信号波形Va とVb の交点で比
較器1の出力が反転し、図6(b)に示すように、出力
端子9に矩形波が出力される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の渦流量計の波形
整形回路は、以上のように構成されているので、比較器
1が信号波形Va とVb の2種類の信号を比較し、矩形
波を出力する瞬間にわずかでもノイズが重畳している
と、そのノイズを検出し、波形整形を行ってしまうこと
により、出力としての矩形波がハンチングを起こし、渦
信号を正確にコントロールユニットへ伝達することがで
きなくなる。この結果、上記矩形波を基に制御を行って
いるコントロールユニットは、計測対象である流体の流
量の物理変化を正確に把握することが不可能となり、シ
ステム全体が誤動作に至るという問題点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ノイズマージンおよび信頼性が
高く、安価な渦流量計の波形整形回路を得ることを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る渦流量計
の波形整形回路は、渦信号を変換回路により電気信号に
変換した信号源の信号とこの信号の位相を遅延させる位
相シフト回路の出力とを比較する比較器と、この比較器
の出力を位相シフト回路へ帰還する帰還回路とを設けた
ものである。
【0011】また、信号源の信号をインピーダンス変換
して比較器に加える電圧フォロワと、この電圧フォロワ
の出力と信号源の信号とを比較する比較器と、この比較
器の出力の変動に同期して変動する基準電圧を電圧フォ
ロワに印加する帰還回路とを設けたものである。
【0012】
【作用】この発明においては、渦信号を検出して電気信
号へ変換する信号源の信号波形の位相を位相シフト回路
で遅延させるとともに、上記信号波形と位相シフト回路
の出力の信号波形とを比較器で比較し、この比較器の出
力信号を帰還回路で位相シフト回路へ帰還を施こし、ヒ
ステリシス電圧を付加することによって、誤動作のない
波形整形を行う。
【0013】また、この発明においては、渦信号を検出
して電気信号に変換する信号源の信号波形の位相を位相
シフト回路で遅延させるとともに、この信号源の信号の
インピーダンスを電圧フォロワで変換し、電圧フォロワ
の出力と位相シフト回路の出力を比較器で比較し、比較
器の出力に同期して変動する基準電圧を帰還回路から電
圧フォロワに印加して、比較器から信号源の信号の波形
整形した信号を出力する。
【0014】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図1〜図3に沿
って説明する。図1はその構成を示すブロック図であ
り、図2は図1における帰還回路10の内部構成を具体
的に示した全体の回路図である。この図1、図2の両図
において、従来技術を表わす図6と同一、または相当部
分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【0015】まず、図1から述べる。この図1を図5と
比較しても明らかなように、図1における符号1〜8で
示す部分は図5と同じであり、また、図1の10はこの
図1、図2により新たに付加された帰還回路を表わして
おり、この帰還回路10は比較器1の出力信号をコンデ
ンサ6を介してオペアンプ2の非反転入力端に帰還する
ようにしている。すなわち、比較器1の出力信号をオペ
アンプ2、抵抗3〜5による位相シフト回路に正帰還を
かけ、ヒステリシス電圧をこの位相シフト回路に付加す
るようになっている。
【0016】この帰還回路10の内部構成は図2に示す
ように、抵抗器11,12を比較器1の出力端と端子7
間に直列に接続し、抵抗器11と12との接続点より上
記コンデンサ6を介してオペアンプ2の非反転入力端に
接続するようにしている。その他の構成は図5と同じで
ある。
【0017】次に動作について説明する。信号波形Va
とVb とが図7(a)(図6(a)と同じ)に示すよう
に、同一の基準点から比較されているということは、従
来の技術の欄ですでに述べた通りであるが、実際の動作
は図7(b)に示されているように、出力端子9に出力
される矩形波の立上り時、立下り時にチャタリングが生
じている。これは図7(a)に示す信号波形Va ,Vb
が交差する時、上記信号波形Va ,Vb に含まれている
様々なノイズによって引き起こされるためである。
【0018】したがって、図5の回路においては、図6
(b)のようなノイズによる誤動作のない波形を得るこ
とは、ほとんど不可能に近いと言ってもよい。ところ
が、図2の実施例はこのような問題を解決するために提
案された一例であり、比較器1の出力を入力側へ正帰還
させ、ヒステリシス電圧を持たせることによって上記問
題点を解決するものである。
【0019】すなわち、この図2の回路構成によると、
基準電圧としてコンデンサ6の一端に接続されている電
圧は、抵抗器11,12によって定まる分圧比と中間電
位および比較器1の出力Vc によって決まる。例えば、
中間電位と出力Vc 間の抵抗器11,12による分圧比
α1 ,α2 は二通り考えられ、抵抗器11の抵抗値をR
11、抵抗器12の抵抗値をR12、中間電位をVCOM とす
ると、次の(1)式、(2)式となる。 α1 =R12/(R11+R12) …(1) α2 =R11/(R11+R12) …(2)
【0020】比較器1の出力Vc が「H」レベルの時の
出力Vc をVcH、比較器1の出力が「L」レベルの時の
出力Vc をVcLとすると、コンデンサ6の一端に加わる
基準電圧Vd は、比較器1の出力Vc の「H」レベル、
「L」レベルに応じて次の(3)式、(4)式となり、 VdH=(VCH−VCOM )・α1 +VCOM …(3) VdL=(VCOM −VcL)・α2 +VCOM …(4) VcL=GND;VCOM =VcH/2とすると、上記(3)
式のVdHと(4)式のVdLの大きさは等しくなる。
【0021】つまり、電圧Vd は図3(a)に示すよう
に、中間電位VCOM を中心に上側へVdH、下側へVdL
大きさだけ比較器1の出力である矩形波に同期して振れ
ることになり、この(VdH+VdL)がヒステリシス電圧
となる。この時の動作を図3に示すように信号波形Va
は図6(a)と同様であるが、信号波形Vb は図3
(b)に示す出力端子9の出力矩形波が反転する毎にコ
ンデンサ6の一端の電圧VdH,VdLの大きさだけ上、下
に変動している。これは、コンデンサ6の一端に印加さ
れている基準電圧Vd がVdH,VdLだけ変動しているた
めである。
【0022】この結果、信号波形Va とVb のノイズの
大きさよりもコンデンサ6の一端の電圧VdH,VdLを大
きく設定すれば、信号波形Va とVb の交点で発生する
チャタリングはなくなり、理想的な矩形波を得ることが
できる。
【0023】実施例2.また、上記実施例では、帰還回
路を抵抗器11,12で構成した場合を例示したが、正
帰還が可能である素子ならダイオードやトランジスタな
どを使用してもよい。
【0024】実施例3.さらに、上記各実施例は位相シ
フト回路の基準電圧を変動させたが、図4に示すよう
に、もう一方の信号波形Va を変動させても、同様の効
果を奏する。この図4の13は信号源8からの信号をイ
ンピーダンス変換する電圧フォロワであり、この電圧フ
ォロワ13の基準電圧には、比較器1の出力に同期して
変動する基準電圧Vd を用いている。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、帰還
回路を設けて比較器の出力から位相シフト回路側へ正帰
還を施すことによって、ヒステリシス電圧を付加するよ
うに構成し、また、信号源の信号を電圧フォロワでイン
ピーダンス変換して比較器に入力するとともに、比較器
の出力の変動に同期した基準電圧を帰還回路から電圧フ
ォロワに加えるように構成したので、高いノイズマージ
ンと信頼性が確保でき、また精度が良く、安価な渦流量
計の波形整形回路が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による渦流量計の波形整形
回路の構成を示すブロック図である。
【図2】同上実施例の具体的回路構成を示す回路図であ
る。
【図3】同上実施例の動作を示すタイミング図である。
【図4】この発明の他の実施例による渦流量計の波形整
形回路の構成を示す回路図である。
【図5】従来の渦流量計の波形整形回路の構成を示すブ
ロック図である。
【図6】従来の渦流量計の波形整形回路の動作を示すタ
イミング図である。
【図7】従来の渦流量計の波形整形回路の動作を示すタ
イミング図である。
【符号の説明】
1 比較器 2 オペアンプ 3 抵抗器 4 抵抗器 5 抵抗器 6 コンデンサ 8 信号源 10 帰還回路 11 抵抗器 12 抵抗器 13 電圧フォロワ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】この問題を解消するために、位相シフトを
行うオールパスフィルタ(以下APFとする)を用いた
のような波形整形回路が提案されている。この回路
は低周波成分が重畳しても、信号成分の波形のみ位相シ
フトを行えば、信号波形に忠実な波形整形が可能となる
ように動作する。このような考えに基づく波形整形回路
の一例として、実開昭59−128569号公報にその
ブロック図が示されているが、ここでは具体的な回路を
提案している図5において説明を進める。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】次に動作について説明する。図6に図5の
波形整形回路のタイミング図を示す。信号源8より発生
した図6(a)に示す実線の信号波形Va は、中間電位
を中心に振動し、比較器1の反転入力端子に伝達され、
かつオペアンプ2とともに位相シフト回路を構成する抵
抗器4、5にも加わる。抵抗器4、5に伝えられた信号
波形は、抵抗器3、4、5とコンデンサ6のインピーダ
ンスによって決まる位相シフト量だけ信号波形Va より
遅延されてオペアンプ2によって比較器1に出力され
る。この波形は図6(a)の破線で示す信号波形Vb
なる。すなわち、図6(a)は信号波形Va とVb の位
相関係を示す。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】また、信号源の信号をインピーダンス変換
して比較器に加える電圧フォロワと、この電圧フォロワ
の出力と位相シフト回路の出力とを比較する比較器と、
この比較器の出力の変動に同期して変動する基準電圧を
電圧フォロワに印加する帰還回路とを設けたものであ
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【実施例】 実施例1.以下、この発明の一実施例を図1〜図3に沿
って説明する。図1はその構成を示すブロック図であ
り、図2は図1における帰還回路10の内部構成を具体
的に示した全体の回路図である。この図1、図2の両図
において、従来技術を表わす図と同一、または相当部
分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】まず、図1から述べる。この図1を図5と
比較しても明らかなように、図1における符号1〜
示す部分は図5と同じであり、また、図1の10はこの
図1、図2により新たに付加された帰還回路を表わして
おり、この帰還回路10は比較器1の出力信号をコンデ
ンサ6を介してオペアンプ2の非反転入力端に帰還する
ようにしている。すなわち、比較器1の出力信号をオペ
アンプ2、抵抗3〜5による位相シフト回路に正帰還を
かけ、ヒステリシス電圧をこの位相シフト回路に付加す
るようになっている。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】この結果、信号波形Va とVb のノイズの
大きさよりもコンデンサ6の一端のヒステリシスdH
dLを大きく設定すれば、信号波形Va とVb の交点で
発生するチャタリングはなくなり、理想的な矩形波を得
ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 渦周波数を検出して電気信号に変換して
    出力する変換回路の出力の位相を一定量遅延させる位相
    シフト回路と、この位相シフト回路の出力と上記変換回
    路の出力とを比較する比較器と、この比較器の出力端に
    接続され上記位相シフト回路へ正帰還をかける帰還回路
    とを備えた渦流量計の波形整形回路。
  2. 【請求項2】 渦周波数を検出して電気信号に変換して
    出力する変換回路の出力信号の位相を一定量遅延させる
    位相シフト回路と、上記変換回路の出力信号をインピー
    ダンス変換する電圧フォロワと、上記位相シフト回路の
    出力と上記電圧フォロワの出力とを比較する比較器と、
    この比較器の出力端に接続されこの比較器の出力に同期
    して変動する基準電圧を上記電圧フォロワに加える帰還
    回路とを備えた渦流量計の波形整形回路。
JP12027892A 1992-05-13 1992-05-13 渦流量計の波形整形回路 Pending JPH05312607A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121867A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Yamatake Corp 電磁流量計

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121867A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Yamatake Corp 電磁流量計

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