JPH0554888B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は磁気誘導型流量計の、ACパルスが供
給される誘導コイルのための保護回路に関する。

〔従来技術とその問題点〕

西独公開公報第3401377号等から既知の磁気誘
導型流量計は、所定のサイズの磁場を生成させ、
流れている液体に誘導された電圧を該磁場を横切
る方向に計測するという原理に基づくものであ
る。

この目的のために、所定値の正及び負の電流パ
ルスが誘導コイルに交互に供給される。これらの
パルスは、ゼロ点通過又はそれらの間の休止期間
によつて相互に分離される。各パルスの終了後、
全ての過渡現象が減衰した後に測定が行なわれ
る。例えば、電流の極性は１秒間に８ないし10回
変化する。誘導コイルは、例えば、100ないし
600mHyのインダクタンスを有する。励起電流は
±0.1ないし0.2Aのオーダーである。

このような流量計を作動させている際に例えば
プラグが抜かれたりして電源ラインが中断された
場合には、コイルがインダクタンスを有するので
中断箇所に高電圧が発生し、これがスパークを発
生させる場合がある。この危険は、誤つてリード
線をプライヤで切断した時などのように、当初短
絡されていたリード線が分離された場合などに特
に顕著である。この場合には、リード線間の間隙
が狭いので、低い電圧でもスパークが生じる。従
つて、従来は、磁気誘導型流量計を爆発危険区域
に置くことはできなかつた。

〔発明の摘要〕

本発明は、爆発の危険のある空間でも磁気誘導
型流量計を使用可能にする前述の種類の保護回路
を提供する問題に基づいている。

本発明はこの問題を次のようにして解決する。

すなわち、誘導コイルは電流取り込み回路に堅
く接続され、この電流取り込み回路は該誘導コイ
ルを橋絡するとともに２つのミラー積分回路を有
し、この２つのミラー積分回路は、電流の方向に
依存して、橋絡ダイオードによりその一方が活性
で他方が不活性であり、非爆発危険区域内に存す
るリード線には２部分から成る電流制限回路が設
けられ、この電流制限回路は、電流の方向に依存
して、橋絡ダイオードによりその一方の部分が活
性で他方の部分が不活性である。

ミラー積分回路は別々に活性となるので、リー
ド線が中断されると、電流取り込み回路は当初は
誘導コイルに対して短絡回路として作用し、次い
で、該ミラー積分回路に所属していて、付属のト
ランジスタ装置を徐々に制御して不導通状態とす
るコンデンサが充電されると、高抵抗となる。中
断点に危険な過剰電圧が発生しないように時間依
存性を容易に設定することができる。しかし、両
方向の電流のために設計されている電流取り込み
回路は、電流パルスの極性が変る時にも短絡回路
として作用する。それ故、この短絡回路が電流発
生手段に対して過負荷とならないようにする目的
で電流制限回路を設ける。これらの過程は電流パ
ルスの開始時に起るので、電流パルスの終了時に
行なわれる実際の測定は影響を受けない。橋絡ダ
イオードは、回路が両極性の電流パルスに対して
等しく有効であることを保証する。

２つのミラー積分回路が共通のコンデンサを有
する場合は特に好適である。その場合は、材料が
節約されるだけではない。導線が中断されるとコ
ンデンサは先ず放電し、次いで逆方向に充電され
て付属のトランジスタを制御するので、比較的に
小さなコンデンサでも、コイル電流が減衰するの
に充分な短絡時間を与えることができるのであ
る。

好適な実施例においては、電流取り込み回路に
おいて、２つのトランジスタ装置のコレクタ−エ
ミツタ回路は第１の直列回路を形成し、互いに逆
向きの導通方向を有し、互いに逆の極性を有する
橋絡ダイオードによつて各々橋絡されており、該
トランジスタ装置のベースは第２の直列回路のタ
ツプに接続されており、この第２の直列回路は、
第１の抵抗、コンデンサ直列の第２の抵抗、及び
第３の抵抗から成つていて、第１の直列回路と同
様に該誘導コイルを橋絡する。これは非常に簡潔
な対称的構成である。橋絡ダイオードを各トラン
ジスタ装置に配置することによつて、簡単な方法
で電流取り込み回路を両方向に有効とする。

２つの電流取り込み回路を並列に接続するのが
適切である。このように二重に安全保証をすれ
ば、回路の要素の１つが故障しても機能が妨げら
れることはなく、当該保護回路の品質が高まる。

電流制限回路において、２つのトランジスタ装
置のコレクタ−エミツタ回路を相互に且つ少くと
も１つの電流測定抵抗に直列に接続し、その導通
方向を互いに逆向きとし、互いに逆極性の橋絡ダ
イオードによつてそれぞれ橋絡させ、該電流測定
抵抗における電圧降下によつて、活性となつてい
るトランジスタ装置を制御させるのが好適であ
る。この場合にも、橋絡ダイオードを各トランジ
スタ装置に配置することによつて、簡単な方法で
電流制限回路を正及び負の電流パルスに対して有
効とすることができる。

電流制限回路の２つの部分は共通の電流測定抵
抗を有することができる。そのようにすれば、抵
抗の数を減らすことができる。

電流制限回路に電流増加制限手段を設けると特
に有利である。この手段は、例えば、パルスの開
始時に充電し、電圧が増大するとトランジスタ装
置を徐々に導通状態とするコンデンサを用いて構
成することができる。電流パルスの開始時に電流
取り込み回路が短絡回路として作用するときは、
電流は所定の増加関数に従つて増加することがで
きるに過ぎない。電流制限回路が最終値に達した
とき、電流取り込み回路も同様にその最終高抵抗
値に近付いている。

各トランジスタ装置に制限トランジスタを付属
させ、そのベース−エミツタ回路を電流測定抵抗
に並列にし、コレクターエミツタ回路をコンデン
サで橋絡させ、コレクタをトランジスタ装置のベ
ースに接続するとともに抵抗を介してそのコレク
タにも接続した場合には、特に簡潔な実施例が得
られる。このコンデンサは電流を希望通りに徐々
に増加させる作用をする。

２部分から成る電流制限回路を各リード線に設
けることが望ましい。一方が故障しても、他方が
依然として有効であるから。

両方向に対して有効な電圧制限回路によつて非
爆発危険区域内のリード線間の電圧を制限するこ
ともまた好適である。電圧制限回路は、例えばツ
エナーダイオードで構成することができる。

トランジスタ装置は、ダーリントン回路を成す
２つのトランジスタから各々成り、付属の橋絡ダ
イオードと共に集積回路を形成するのが有利であ
る。そのような集積回路は容易に購入することが
できるので、容易に回路に組込むことができる。
特に、該集積回路は、該２つのトランジスタのベ
ース−エミツタ抵抗を構成するとともに該第２の
直列回路の第１及び第３の抵抗を画定することも
できる。

〔実施例〕

添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を
更に詳細に説明する。

第１図を参照する。磁気誘導型流量計の誘導コ
イル１に正及び負の電流パルスが交互に供給され
る。１つのパルスの直後に次のパルスが続くよう
にしてもよいが（第２図）、ゼロ点を通過する時
に休止期間があつてもよい（第３図）。個々のパ
ルスは、例えば、持続時間が60msで振幅が
125mAであり；休止期間も60msである。電流供
給回路２は２本のリード線３，４によつて接続さ
れている。誘導コイル１は爆発危険区域５に存
し、電流供給回路２は非爆発危険域６に配置され
ている。

電流の方向に依存して橋絡ダイオード１０又は
１１により各々不活性にされる２つの部分８，９
から成る電流制限回路７がリード線３に設けられ
ている。これに対応して、橋絡ダイオード１１０
又は１１１によつて各々橋絡される２つの部分１
０８，１０９を有する電流制限回路１０７がリー
ド線４に設けられている。リード線３，４間に２
つの電圧制限装置１２，１１２が存する。該装置
１２，１１２は電流制限回路７，１０７と同様に
非爆発危険区域６に配置されている。従つて、リ
ード線３は端子１３，１４間にリード線４は端子
１５，１６間に伸びている。ケーブル１９，２０
を介して誘導コイル１の端子１７，１８は着脱自
在に端子１４，１６に接続されるとともに２つの
電流取り込み回路２１，１２１に固着されてい
る。各電流取り込み回路は、それぞれの橋絡ダイ
オード２４，２５又は１２４，１２５により電流
の方向に依存して不活性にされる２つのミラー積
分回路２２，２３又は１２２，１２３かち成つて
いる。

電流制限回路７，１０７及び電圧制限回路１
２，１１２は、第４図に示すような構成を有す
る。端子１３，１４間に、電流測定抵抗Ｒ１と、
２つのトランジスタ装置Ｔ１，Ｔ２のコレクター
エミツタ回路とから成る直列回路がある。これら
のコレクターエミツタ回路は互いに逆向きの導通
方向を有するとともに、互いに逆向きの導通方向
を有する橋絡ダイオード１０，１１によつて橋絡
されている。制御トランジスタＴ３のベース−エ
ミツタ回路は電流測定抵抗Ｒ１と並列である。そ
のコレクターエミツタ回路はコンデンサＣ１によ
つて橋絡されている。そのコレクタは、トランジ
スタ装置Ｔ１のベースに接続されるともに、抵抗
Ｒ２を介してそのコレクタに接続されている。同
様に、制御トランジスタＴ４のベース−エミツタ
回路は電流測定抵抗Ｒ１と並列であり、そのコレ
クタ−エミツタ回路はコンデンサＣ２によつて橋
絡されており、そのコレクタはトランジスタ装置
Ｔ２のベースに接続されるとともに抵抗Ｒ３を介
してそのコレクタに接続されている。電流制限回
路１０８も同一の構成である。100を加えた参照
数字を付してある。電圧制限回路１２は、互いに
逆向きの導通方向を有する、直列に接続された２
つのツエナーダイオードＺ１，Ｚ２から成つてい
る。同様に、電圧制限回路１１２も２つのツエナ
ーダイオードＺ１０１，Ｚ１０２から成つてい
る。

第５図は爆発危険区域５に設置された測定ヘツ
ドの実施例を示しており、２つの直列接続のコイ
ル１ａ，１ｂから成る誘導コイル１と、２つの電
流取り込み回路２１，１２１を備えている。電流
取り込み回路２１は２つのトランジスタＴ５，Ｔ
６を有し、そのコレクターエミツタ回路は、直列
回路を成し、互いに逆向きの導通方向を有し、橋
絡ダイオード２４，２５によつて各々橋絡されて
いる。トランジスタ装置のベースは、第１の抵抗
Ｒ４、コンデンサＣ３と直列の第２の抵抗Ｒ５、
及び第３の抵抗Ｒ６から成る第２の直列回路のタ
ツプ２６，２７に接続されている。電流取り込み
回路１２１も同一の構成である。

このようにして、２つの逆向きに作用するミラ
ー積分回路が各電流取り込み回路に形成されると
ともに共通の積分コンデンサＣ３を備えている。
例えば正の電圧が端子１７に加えられると、橋絡
ダイオード２４とトランジスタ装置Ｔ６のコレク
ターエミツタ回路とにより短絡回路が実際上形成
される。しかし、同時にコンデンサＣ３が第２の
直列回路を介して充電されて抵抗Ｒ６における電
圧降下が減少し、短時間後にトランジスタ装置Ｔ
６が不導通状態となり、従つて電流取り込み回路
全体が高抵抗となる。ミラー原理は、比較的に小
さな積分コンデンサを用いて相当大きな積分電流
を制御する事実に基づいている。逆向きの電流が
作用すると、短絡電流は橋絡ダイオード２５とト
ランジスタ装置Ｔ５のコレクターエミツタ回路を
流れる。

第６図は、ダーリントン回路を成す２つのトラ
ンジスタＴ７，Ｔ８と、ダイオードＤと、２つの
ベース−エミツタ抵抗Ｒ７，Ｒ８とを備えた通常
の集積回路２８を示す。第４図及び第５図に破線
で示したトランジスタ装置と、付属のダイオード
との組合せに代えてこの回路２８を用いることが
できる。回路定数を適当に選択すれば、第２の直
列回路の第１及び第３の抵抗Ｒ４，Ｒ６はそれぞ
れ抵抗Ｒ７，Ｒ８により置換されるので、これら
の抵抗Ｒ４，Ｒ６を省略することも可能である。

通常の動作中に、正の電流パルスが流れている
時にケーブル１９が中断されたと仮定する。その
時、誘導コイル１中の電流は、橋絡ダイオード２
５とトランジスタ装置Ｔ５のコレクターエミツタ
回路とを通る短絡回路（第２の電流取込回路１２
１についても同様である。）を用いて流れ続けよ
うとする。先に正に充電されていたコンデンサＣ
３はコイル１を通じて放電し、結局、逆方向に充
電される。そのため、トランジスタ装置Ｔ５が最
終的に不導通となるまで、抵抗Ｒ４における電圧
降下が減少する。この過程において端子１７，１
８間に生じる電圧は無視することができ、スパー
クを生じさせるような過剰電圧が中断箇所に生じ
ることはない。負の電流パルスが流れている時に
中断が生じた場合には、電流取り込み回路は前記
の場合と同様に機能するが、この場合には短絡回
路は橋絡ダイオード２４とトランジスタ装置Ｔ６
とによつて形成される。

電流取り込み回路２１，１２１は電流の極性が
変る毎にも短絡回路を生ぜしめる。この短絡回路
は許容し難い過負荷を電流制御回路２に加えるこ
とになりかねないが、これは電流制限回路７によ
つて防止される。正の電流パルスが供給されるべ
き時、このパルスは、トランジスタ装置Ｔ１のコ
レクターエミツタ回路、電流測定抵抗Ｒ１及び橋
絡ダイオード１１を経て誘導コイル１へ流れ、更
にトランジスタ装置Ｔ１０２、電流測定抵抗Ｒ１
０１及び橋絡ダイオード１１０を経て電流制御回
路２に戻る。徐々に充電するコンデンサＣ１は、
電流増加が制限されることを保証する。従つてト
ランジスタ装置Ｔ１を通る電流は直ちにではな
く、一定時間後に、その最終値に達する。その間
に電流取り込み回路２１のコンデンサＣ３が充電
され、従つて該回路２１は高抵抗となる。更にそ
の後の過程で、トランジスタ装置Ｔ１は、制御ト
ランジスタＴ３により電流測定抵抗Ｒ１における
電圧降下から、例えば125mAの所望の振幅値と
なる。この電流の制限値は短絡回路が存在してい
る間維持される。或る場合には、ミラー積分回路
を充電する時、この制限値のみが短絡回路電流を
低く維持するのに充分である。第２の電流制限回
路１０７のトランジスタ装置Ｔ１０２も同一の機
能を果す。負の電流パルスの場合、電流はトラン
ジスタ装置Ｔ１０１のコレクターエミツタ回路、
電流測定抵抗Ｒ１０１、橋絡ダイオード１１１、
誘導コイル１、トランジスタ装置Ｔ２のコレクタ
ーエミツタ回路、電流測定抵抗Ｒ１及び橋絡ダイ
オード１０を通つて流れる。

電流制限制御及び電流増加制御の両機能を互い
に分離することもできる。例えば、電流制限回路
７，１０７の各部分８，９，１０８，１０９に、
もう１つのトランジスタと直列の通常の電流レギ
ユレータを包含させ、このトランジスタのベース
−エミツタ回路を、パルス開始時に充電するコン
デンサで橋絡させてもよい。

ツエナーダイオードＺ１，Ｚ２は、その一端を
逆極性のダイオードを介して一方のリード線に接
続し他端を他方のリード線中のトランジスタ装置
のベースに接続してもよい。

叙上の保護回路を用いれば、爆発の危険のある
場所でも磁気誘導型流量計の測定ヘツドを使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による保護回路のブロツク図で
ある。第２図は誘導コイルに供給される電流パル
スの波形図である。第３図は別の電流パルスを示
す波形図である。第４図は電流制限回路の一実施
例を示す回路図である。第５図は電流取り込み回
路の一実施例を示す回路図である。第６図は本発
明に従つて使用し得る集積回路を示す回路図であ
る。 １……誘導コイル、２……電流供給回路、５，
６……爆発危険区域、７，１０７……電流制限回
路、１０，１１，１１０，１１１，２４，２５，
１２４，１２５……橋絡ダイオード、１２，１１
２……電圧制限回路、２１，１２１……電流取り
込み回路、２２，２３，１２２，１２３……ミラ
ー積分回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気誘導型流量計の、ACパルスが供給され
   る誘導コイルのための保護回路であつて、該誘導
   コイルは電流取り込み回路２１，１２１に堅く接
   続されており、該電流取り込み回路は該誘導コイ
   ルを橋絡するとともに２つのミラー積分回路２
   ２，２３，１２２，１２３を有し、この２つのミ
   ラー積分回路は、電流の方向に依存して、橋絡ダ
   イオード２４，２５，１２４，１２５によりその
   一方が活性で他方が不活性であり、非爆発危険区
   域内に存するリード線３，４には２部分から成る
   電流制限回路７，１０７が設けられ、この電流制
   限回路は、電流の方向に依存して、橋絡ダイオー
   ド１０，１１，１１０，１１１によりその一方の
   部分が活性で他方の部分が不活性であることを特
   徴とする保護回路。 ２ 該２つのミラー積分回路２２，２３，１２
   ２，１２３は共通のコンデンサＣ３，Ｃ１０３を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の保護回路。 ３ 該電流取り込み回路２１，１２１において２
   つのトランジスタ装置Ｔ５，Ｔ６、Ｔ１０５，Ｔ
   １０６のコレクタ−エミツタ回路は第１の直列回
   路を形成し、互いに逆向きの導通方向を有し、互
   いに逆の極性の橋絡ダイオード２４，２５，１２
   ４，１２５によつて各々橋絡されており、該トラ
   ンジスタ装置のベースは第２の直列回路のタツプ
   ２６，２７，１２６，１２７に接続されており、
   該第２の直列回路は、第１の抵抗Ｒ４，Ｒ１０
   ４、コンデンサＣ３，Ｃ１０３と直列の第２の抵
   抗Ｒ５，Ｒ１０５、及び第３の抵抗Ｒ６，Ｒ１０
   ６から成るとともに、該第１の直列回路と同様に
   該誘導コイル１を橋絡することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の保護回路。 ４ ２つの電流取り込み回路２１，１２１が並列
   に堅く接続されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載した
   保護回路。 ５ 該電流制限回路７，１０７において、２つの
   トランジスタ装置Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１０１，Ｔ１０
   ２のコレクタ−エミツタ回路は相互に且つ電流測
   定抵抗Ｒ１，Ｒ１０１と直列であり、互いに逆向
   きの導通方向を有し、互いに逆の極性の橋絡ダイ
   オード１０，１１，１１０，１１１により各々橋
   絡されており、該電流測定抵抗における電圧降下
   によつて、活性となつているトランジスタ装置が
   制御されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第４項記載のいずれかに記載した保護回
   路。 ６ 該電流制限回路７，１０７の該２つの部分
   ８，９，１０８，１０９は共通の電流測定抵抗Ｒ
   １，Ｒ１０１を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第５項記載の保護回路。 ７ 該電流制限回路７，１０７は電流増加制限手
   段を有することを特徴とする特許請求の範囲第５
   項又は第６項記載の保護回路。 ８ パルスの開始時に充電されるコンデンサＣ
   １，Ｃ２，Ｃ１０１，Ｃ１０２はトランジスタ装
   置Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１０１，Ｔ１０２を徐々に制御
   し、電圧が或る値だけ増加したとき導通状態とす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の
   保護回路。 ９ 各トランジスタ装置Ｔ１，Ｔ２，Ｔ１０１，
   Ｔ１０２は制御トランジスタＴ３，Ｔ４，Ｔ１０
   ３，Ｔ１０４を伴つており、そのベース−エミツ
   タ回路は該電流測定抵抗Ｒ１，Ｒ１０１と並列で
   あり、そのコレクタ−エミツタ回路はコンデンサ
   Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１０１，Ｃ１０２によつて橋絡さ
   れており、そのコレクタは該トランジスタ装置の
   ベースに接続され且つ抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１０
   ２，Ｒ１０３を介してそのコレクタに接続されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載
   の保護回路。 １０ 両リード線３，４の各々に、２部分から成
   る電流制限回路７，１０７が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項
   のいずれかに記載した保護回路。 １１ 非爆発危険区域における該リード線３，４
   間の電圧は、両方向に有効な電圧制限回路１２，
   １１２によつて制限されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記
   載した保護回路。 １２ 該トランジスタ装置の各々はダーリントン
   回路をなす２つのトランジスタＴ７，Ｔ８から成
   つており、且つ、付属の橋絡ダイオードＤと共に
   集積回路２８を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第２項ないし第１１項のいずれかに記載
   した保護回路。 １３ 該集積回路２８は該２つのトランジスタＴ
   ７，Ｔ８のベース−エミツタ抵抗Ｒ７，Ｒ８を構
   成し、且つ、これらの抵抗は該第２の直列回路の
   第１及び第３の抵抗を画定することを特徴とする
   特許請求の範囲第３項及び第１２項記載の保護回
   路。