JPH07225143A - 電磁流量計の励磁回路 - Google Patents
電磁流量計の励磁回路Info
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- JPH07225143A JPH07225143A JP1729294A JP1729294A JPH07225143A JP H07225143 A JPH07225143 A JP H07225143A JP 1729294 A JP1729294 A JP 1729294A JP 1729294 A JP1729294 A JP 1729294A JP H07225143 A JPH07225143 A JP H07225143A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電源周波数より高い周波数で励磁したときに
励磁回路に生じる問題を改良した電磁流量計の励磁回路
を提供するにある。 【構成】 スイッチ素子がブリッジ状に接続されたブリ
ッジの電源端に直流の励磁電圧が印加されこれらのスイ
ッチ素子はタイミング信号により切り換えられてこのブ
リッジの出力端に極性が変更された電圧を得る極性変更
回路と、先の出力端の間に励磁コイルと直列に接続され
た定電流制御回路とを有し、この定電流制御回路は、抵
抗と電界効果トランジスタとが直列に接続された一対の
直列回路と、先の抵抗の両端に発生した電圧の絶対値を
演算して絶対値電圧を出力する絶対値回路と、一端に基
準電圧が印加され他端にこの絶対値電圧が印加されてこ
の基準電圧に先の絶対値電圧が一致するように先の電界
効果トランジスタの内部抵抗を制御する演算増幅器とを
具備するようにしたものである。
励磁回路に生じる問題を改良した電磁流量計の励磁回路
を提供するにある。 【構成】 スイッチ素子がブリッジ状に接続されたブリ
ッジの電源端に直流の励磁電圧が印加されこれらのスイ
ッチ素子はタイミング信号により切り換えられてこのブ
リッジの出力端に極性が変更された電圧を得る極性変更
回路と、先の出力端の間に励磁コイルと直列に接続され
た定電流制御回路とを有し、この定電流制御回路は、抵
抗と電界効果トランジスタとが直列に接続された一対の
直列回路と、先の抵抗の両端に発生した電圧の絶対値を
演算して絶対値電圧を出力する絶対値回路と、一端に基
準電圧が印加され他端にこの絶対値電圧が印加されてこ
の基準電圧に先の絶対値電圧が一致するように先の電界
効果トランジスタの内部抵抗を制御する演算増幅器とを
具備するようにしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁場を測定流体に印加
しその流量を測定する電磁流量計の励磁回路に係り、特
に、電源周波数より高い周波数で励磁したときに励磁回
路に生じる問題を改良した電磁流量計の励磁回路に関す
る。
しその流量を測定する電磁流量計の励磁回路に係り、特
に、電源周波数より高い周波数で励磁したときに励磁回
路に生じる問題を改良した電磁流量計の励磁回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の電磁流量計に用いられる励
磁回路を中心とした回路構成を示す構成図である。この
回路構成は例えば特開昭６３−２１７２２６号などに開
示されている。
磁回路を中心とした回路構成を示す構成図である。この
回路構成は例えば特開昭６３−２１７２２６号などに開
示されている。
【０００３】以下、この回路構成の概要について説明す
る。１０は電磁流量計の検出器の導管であり、例えば絶
縁性のライニングがその内面に施されている。１１ａ、
１１ｂは信号電圧を検出するための電極である。
る。１０は電磁流量計の検出器の導管であり、例えば絶
縁性のライニングがその内面に施されている。１１ａ、
１１ｂは信号電圧を検出するための電極である。
【０００４】１２は励磁コイルであり、これによって発
生した磁場が被測定流体に印加される。励磁コイル１２
には励磁回路１３から励磁電流Ｉfが供給されている。
次に、この励磁回路１３の構成について説明する。
生した磁場が被測定流体に印加される。励磁コイル１２
には励磁回路１３から励磁電流Ｉfが供給されている。
次に、この励磁回路１３の構成について説明する。
【０００５】基準電圧Ｅ1は増幅器Ｑ1の非反転入力端
（＋）に印加され、その出力端はトランジスタＱ2のベ
ースに接続されている。トランジスタＱ2のエミッタは
抵抗Ｒfを介して共通電位点ＣＯＭに接続されると共に
増幅器Ｑ1の反転入力端（−）にも接続されている。こ
の場合の増幅器Ｑ1の周波数帯域は３ＭＨｚ以下の帯域
を持つものが使用されている。
（＋）に印加され、その出力端はトランジスタＱ2のベ
ースに接続されている。トランジスタＱ2のエミッタは
抵抗Ｒfを介して共通電位点ＣＯＭに接続されると共に
増幅器Ｑ1の反転入力端（−）にも接続されている。こ
の場合の増幅器Ｑ1の周波数帯域は３ＭＨｚ以下の帯域
を持つものが使用されている。
【０００６】スイッチＳＷ2とＳＷ3の直列回路とこれに
並列に接続されたスイッチＳＷ4とＳＷ5の直列回路でブ
リッジ回路が構成されている。そしてスイッチＳＷ2と
ＳＷ 4とが接続されて第１電源端を、スイッチＳＷ3とＳ
Ｗ5とが接続されて第２電源端を形成している。これら
の第１・第２電源端の間に一端が共通電位点ＣＯＭに接
続された励磁電圧ＥSの正極と、トランジスタＱ2のコレ
クタがそれぞれ接続されている。
並列に接続されたスイッチＳＷ4とＳＷ5の直列回路でブ
リッジ回路が構成されている。そしてスイッチＳＷ2と
ＳＷ 4とが接続されて第１電源端を、スイッチＳＷ3とＳ
Ｗ5とが接続されて第２電源端を形成している。これら
の第１・第２電源端の間に一端が共通電位点ＣＯＭに接
続された励磁電圧ＥSの正極と、トランジスタＱ2のコレ
クタがそれぞれ接続されている。
【０００７】励磁コイル１２はスイッチＳＷ2とＳＷ3と
が接続された第１出力端と、スイッチＳＷ4とＳＷ5とが
接続された第２出力端にそれぞれ接続される。タイミン
グ信号Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5はそれぞれスイッチＳＷ2、
ＳＷ3、スイッチＳＷ4、ＳＷ5の開閉を制御する。
が接続された第１出力端と、スイッチＳＷ4とＳＷ5とが
接続された第２出力端にそれぞれ接続される。タイミン
グ信号Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5はそれぞれスイッチＳＷ2、
ＳＷ3、スイッチＳＷ4、ＳＷ5の開閉を制御する。
【０００８】一方、信号電圧は電極１１ａ、１１ｂ、で
検出され、前置増幅器１４に出力される。前置増幅器１
４でコモンモード電圧の除去とインピーダンス変換がな
され、その出力端１５に出力される。
検出され、前置増幅器１４に出力される。前置増幅器１
４でコモンモード電圧の除去とインピーダンス変換がな
され、その出力端１５に出力される。
【０００９】この出力端１５に得られた信号電圧は、信
号処理回路１６に出力され、ここで所定の信号処理、例
えばノイズ除去、或いはスパン調整などが実行されて出
力端１７に流量信号として出力される。また、この信号
処理回路１６はスイッチＳＷ 2〜ＳＷ5の切り換えのタイ
ミングを制御するタイミング信号Ｓ2〜Ｓ5を励磁回路１
３に出力する。
号処理回路１６に出力され、ここで所定の信号処理、例
えばノイズ除去、或いはスパン調整などが実行されて出
力端１７に流量信号として出力される。また、この信号
処理回路１６はスイッチＳＷ 2〜ＳＷ5の切り換えのタイ
ミングを制御するタイミング信号Ｓ2〜Ｓ5を励磁回路１
３に出力する。
【００１０】次に、以上のように構成された励磁回路の
動作について説明する。信号処理回路１６はタイミング
信号Ｓ2〜Ｓ5を励磁回路１３に送り、スイッチＳＷ2〜
ＳＷ5を切り換えるが、スイッチＳＷ2とＳＷ5の組、及
びスイッチＳＷ3とＳＷ4の組はそれぞれ相補的に開閉さ
れる。
動作について説明する。信号処理回路１６はタイミング
信号Ｓ2〜Ｓ5を励磁回路１３に送り、スイッチＳＷ2〜
ＳＷ5を切り換えるが、スイッチＳＷ2とＳＷ5の組、及
びスイッチＳＷ3とＳＷ4の組はそれぞれ相補的に開閉さ
れる。
【００１１】例えば、スイッチＳＷ2とＳＷ5がオンでス
イッチＳＷ3とＳＷ4がオフのときは、励磁電圧ＥSから
供給される励磁電流Ｉfは、励磁電圧ＥS源−スイッチＳ
Ｗ2−励磁コイル１２−スイッチＳＷ5−トランジスタＱ
2−抵抗Ｒf−励磁電圧ＥS源の経路で流れる。
イッチＳＷ3とＳＷ4がオフのときは、励磁電圧ＥSから
供給される励磁電流Ｉfは、励磁電圧ＥS源−スイッチＳ
Ｗ2−励磁コイル１２−スイッチＳＷ5−トランジスタＱ
2−抵抗Ｒf−励磁電圧ＥS源の経路で流れる。
【００１２】このときに流れる励磁電流Ｉfは、抵抗Ｒf
で共通電位点ＣＯＭに対してＩf・Ｒfなる電圧を生じ
る。増幅器Ｑ1は非反転入力端（＋）に印加されている
基準電圧Ｅ1と電圧Ｉf・Ｒfとを比較し、これらの値で
一致するようにトランジスタＱ2のベース電流を制御し
て、基準電圧Ｅ1に対応するように励磁電流Ｉfを一定に
保持する。
で共通電位点ＣＯＭに対してＩf・Ｒfなる電圧を生じ
る。増幅器Ｑ1は非反転入力端（＋）に印加されている
基準電圧Ｅ1と電圧Ｉf・Ｒfとを比較し、これらの値で
一致するようにトランジスタＱ2のベース電流を制御し
て、基準電圧Ｅ1に対応するように励磁電流Ｉfを一定に
保持する。
【００１３】次に、スイッチＳＷ2とＳＷ5がオフでスイ
ッチＳＷ3とＳＷ4がオンのときは、励磁電圧ＥSから供
給される励磁電流Ｉfは、励磁電圧ＥS源−スイッチＳＷ
4−励磁コイル１２−スイッチＳＷ3−トランジスタＱ2
−抵抗Ｒf−励磁電圧ＥS源の経路で流れ、励磁コイルに
は先とは逆極性の定電流として流れる。また、スイッチ
ＳＷ2、ＳＷ3、ＳＷ4、ＳＷ5が全てオフのときは、励磁
コイル１２に励磁電流は流れない。
ッチＳＷ3とＳＷ4がオンのときは、励磁電圧ＥSから供
給される励磁電流Ｉfは、励磁電圧ＥS源−スイッチＳＷ
4−励磁コイル１２−スイッチＳＷ3−トランジスタＱ2
−抵抗Ｒf−励磁電圧ＥS源の経路で流れ、励磁コイルに
は先とは逆極性の定電流として流れる。また、スイッチ
ＳＷ2、ＳＷ3、ＳＷ4、ＳＷ5が全てオフのときは、励磁
コイル１２に励磁電流は流れない。
【００１４】以上のようにして、励磁コイル１２にはタ
イミング信号Ｓ2〜Ｓ5の切り換えタイミングに対応した
パルス幅を持ち、波形がゼロ励磁区間を含む正負の矩形
波状で、その振幅が一定の定電流が流れることとなる。
イミング信号Ｓ2〜Ｓ5の切り換えタイミングに対応した
パルス幅を持ち、波形がゼロ励磁区間を含む正負の矩形
波状で、その振幅が一定の定電流が流れることとなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような電磁流量計の励磁回路は切り換え周波数が大きく
なると次に説明するような問題が発生する。この問題点
について図５を用いて説明する。
ような電磁流量計の励磁回路は切り換え周波数が大きく
なると次に説明するような問題が発生する。この問題点
について図５を用いて説明する。
【００１６】スイッチＳＷ2〜ＳＷ5は、それぞれＭＯＳ
形の電界効果トランジスタで構成されており、定電流回
路ＣＣは基準電圧Ｅ1源、抵抗Ｒf、増幅器Ｑ1、トラン
ジスタＱ2などで構成されている。
形の電界効果トランジスタで構成されており、定電流回
路ＣＣは基準電圧Ｅ1源、抵抗Ｒf、増幅器Ｑ1、トラン
ジスタＱ2などで構成されている。
【００１７】また、ダイオードＤ2、Ｄ3、Ｄ4、Ｄ5は、
それぞれスイッチＳＷ2、ＳＷ3、ＳＷ4、ＳＷ5を構成す
るＭＯＳ形の電界効果トランジスタにそれぞれ寄生して
存在する寄生ダイオードを示している。
それぞれスイッチＳＷ2、ＳＷ3、ＳＷ4、ＳＷ5を構成す
るＭＯＳ形の電界効果トランジスタにそれぞれ寄生して
存在する寄生ダイオードを示している。
【００１８】このような場合に、正励磁のときは、励磁
電流ＩfはスイッチＳＷ4−励磁コイル１２−スイッチＳ
Ｗ3を経由して実線で示すように流れるが、この他に寄
生ダイオードの存在により、スイッチＳＷ4−励磁コイ
ル１２−ダイオードＤ2と、スイッチＳＷ3−ダイオード
Ｄ5−励磁コイル１２を経由する電流ループＡが存在す
る。
電流ＩfはスイッチＳＷ4−励磁コイル１２−スイッチＳ
Ｗ3を経由して実線で示すように流れるが、この他に寄
生ダイオードの存在により、スイッチＳＷ4−励磁コイ
ル１２−ダイオードＤ2と、スイッチＳＷ3−ダイオード
Ｄ5−励磁コイル１２を経由する電流ループＡが存在す
る。
【００１９】また、負励磁のときは、励磁電流Ｉfはスイ
ッチＳＷ2−励磁コイル１２−スイッチＳＷ5を経由して
点線で示すように流れるが、この他に寄生ダイオードの
存在により、スイッチＳＷ2−励磁コイル１２−ダイオ
ードＤ4と、スイッチＳＷ5−ダイオードＤ3−励磁コイ
ル１２を経由する電流ループＢが存在する。
ッチＳＷ2−励磁コイル１２−スイッチＳＷ5を経由して
点線で示すように流れるが、この他に寄生ダイオードの
存在により、スイッチＳＷ2−励磁コイル１２−ダイオ
ードＤ4と、スイッチＳＷ5−ダイオードＤ3−励磁コイ
ル１２を経由する電流ループＢが存在する。
【００２０】したがって、例えば、励磁電流Ｉfを１２
０Ｈｚ以上の周波数で切り換えるような場合には、励磁
電流値が短時間で立ち上がることとなるので、この立ち
上げに伴って生じる微分電圧も大きくなり、励磁コイル
に発生する逆起電力も大きくなる。
０Ｈｚ以上の周波数で切り換えるような場合には、励磁
電流値が短時間で立ち上がることとなるので、この立ち
上げに伴って生じる微分電圧も大きくなり、励磁コイル
に発生する逆起電力も大きくなる。
【００２１】この逆起電力に伴う電流は、電流ループＡ
とＢにも流れるので、定電流回路ＣＣに流れる電流と、
励磁コイルに流れる電流とが異なることとなり、安定な
励磁電流Ｉfの制御が困難になるという問題がある。
とＢにも流れるので、定電流回路ＣＣに流れる電流と、
励磁コイルに流れる電流とが異なることとなり、安定な
励磁電流Ｉfの制御が困難になるという問題がある。
【００２２】さらに、この電流制御に用いられる増幅器
Ｑ1は、３ＭＨｚ以下の周波数帯域を持つものが使用さ
れるので、例えば１２０Ｈｚのように励磁周波数を高く
すると安定な定電流制御を行うことができないという問
題がある。
Ｑ1は、３ＭＨｚ以下の周波数帯域を持つものが使用さ
れるので、例えば１２０Ｈｚのように励磁周波数を高く
すると安定な定電流制御を行うことができないという問
題がある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するための主な構成として、スイッチ素子がブリッ
ジ状に接続されたブリッジの電源端に直流の励磁電圧が
印加されこれらのスイッチ素子はタイミング信号により
切り換えられてこのブリッジの出力端に極性が変更され
た電圧を得る極性変更回路と、先の出力端の間に励磁コ
イルと直列に接続された定電流制御回路とを有し、この
定電流制御回路は、抵抗と電界効果トランジスタとが直
列に接続された一対の直列回路と、先の抵抗の両端に発
生した電圧の絶対値を演算して絶対値電圧を出力する絶
対値回路と、一端に基準電圧が印加され他端にこの絶対
値電圧が印加されてこの基準電圧に先の絶対値電圧が一
致するように先の電界効果トランジスタの内部抵抗を制
御する演算増幅器とを具備するようにしたものである。
解決するための主な構成として、スイッチ素子がブリッ
ジ状に接続されたブリッジの電源端に直流の励磁電圧が
印加されこれらのスイッチ素子はタイミング信号により
切り換えられてこのブリッジの出力端に極性が変更され
た電圧を得る極性変更回路と、先の出力端の間に励磁コ
イルと直列に接続された定電流制御回路とを有し、この
定電流制御回路は、抵抗と電界効果トランジスタとが直
列に接続された一対の直列回路と、先の抵抗の両端に発
生した電圧の絶対値を演算して絶対値電圧を出力する絶
対値回路と、一端に基準電圧が印加され他端にこの絶対
値電圧が印加されてこの基準電圧に先の絶対値電圧が一
致するように先の電界効果トランジスタの内部抵抗を制
御する演算増幅器とを具備するようにしたものである。
【００２４】
【作 用】極性変更回路はスイッチ素子がブリッジ状に
接続されたブリッジの電源端に直流の励磁電圧が印加さ
れこれらのスイッチ素子はタイミング信号により切り換
えられてこのブリッジの出力端に極性が変更された電圧
を得る。そして、先の出力端の間に励磁コイルと直列に
接続された定電流制御回路は、励磁コイルに一定の電流
を流す。
接続されたブリッジの電源端に直流の励磁電圧が印加さ
れこれらのスイッチ素子はタイミング信号により切り換
えられてこのブリッジの出力端に極性が変更された電圧
を得る。そして、先の出力端の間に励磁コイルと直列に
接続された定電流制御回路は、励磁コイルに一定の電流
を流す。
【００２５】この一定の電流は、絶対値回路により電界
効果トランジスタとが直列に接続された一対の抵抗の両
端に発生した電圧の絶対値を演算して絶対値電圧を出力
し、さらに演算増幅器の一端に基準電圧が印加され他端
にこの絶対値電圧が印加されてこの基準電圧に先の絶対
値電圧が一致するように先の電界効果トランジスタの内
部抵抗を制御することによって得ることができる。
効果トランジスタとが直列に接続された一対の抵抗の両
端に発生した電圧の絶対値を演算して絶対値電圧を出力
し、さらに演算増幅器の一端に基準電圧が印加され他端
にこの絶対値電圧が印加されてこの基準電圧に先の絶対
値電圧が一致するように先の電界効果トランジスタの内
部抵抗を制御することによって得ることができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図４に示す従来の電磁流量計の励磁回
路と同一の機能を有する部分には同一の符号を付して適
宜にその説明を省略する。
明する。図１は本発明の１実施例の構成を示すブロック
図である。なお、図４に示す従来の電磁流量計の励磁回
路と同一の機能を有する部分には同一の符号を付して適
宜にその説明を省略する。
【００２７】励磁電圧ＥS、スイッチＳＷ2、ＳＷ3、Ｓ
Ｗ4、ＳＷ5、これらのスイッチの開閉を制御するタイミ
ング信号Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5については図４ないし図５
に示すものと同様な構成である。
Ｗ4、ＳＷ5、これらのスイッチの開閉を制御するタイミ
ング信号Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5については図４ないし図５
に示すものと同様な構成である。
【００２８】スイッチＳＷ2とＳＷ4の接続点は電源端Ｔ
1を、スイッチＳＷ3とＳＷ5の接続点は電源端Ｔ2を、ス
イッチＳＷ2とＳＷ3の接続点は出力端Ｔ3を、スイッチ
ＳＷ 4とＳＷ5の接続点は出力端Ｔ4をそれぞれ形成して
いる。
1を、スイッチＳＷ3とＳＷ5の接続点は電源端Ｔ2を、ス
イッチＳＷ2とＳＷ3の接続点は出力端Ｔ3を、スイッチ
ＳＷ 4とＳＷ5の接続点は出力端Ｔ4をそれぞれ形成して
いる。
【００２９】出力端Ｔ3と出力端Ｔ4との間には、励磁コ
イル１２、ダイオードＤ6が逆極性で並列に接続された
ＭＯＳ形の電界効果トランジスタ２０、検出抵抗Ｒ1、
ダミー抵抗Ｒ2、ダイオードＤ7が逆極性で並列に接続さ
れたＭＯＳ形の電界効果トランジスタ２１が直列に接続
され、検出抵抗Ｒ1とダミー抵抗Ｒ2との接続点は共通電
位点ＣＯＭに接続されている。
イル１２、ダイオードＤ6が逆極性で並列に接続された
ＭＯＳ形の電界効果トランジスタ２０、検出抵抗Ｒ1、
ダミー抵抗Ｒ2、ダイオードＤ7が逆極性で並列に接続さ
れたＭＯＳ形の電界効果トランジスタ２１が直列に接続
され、検出抵抗Ｒ1とダミー抵抗Ｒ2との接続点は共通電
位点ＣＯＭに接続されている。
【００３０】検出抵抗Ｒ1とダイオードＤ6との接続点は
バッフア増幅器２２の非反転入力端（＋）に接続され、
その出力端は絶対値回路２３に接続されている。絶対値
回路２３の出力端は非反転入力端（＋）が基準電圧ＥR
に接続された演算増幅器２４の反転入力端（−）に接続
され、その出力端は電界効果トランジスタ２０のゲート
に接続されている。
バッフア増幅器２２の非反転入力端（＋）に接続され、
その出力端は絶対値回路２３に接続されている。絶対値
回路２３の出力端は非反転入力端（＋）が基準電圧ＥR
に接続された演算増幅器２４の反転入力端（−）に接続
され、その出力端は電界効果トランジスタ２０のゲート
に接続されている。
【００３１】また、絶対値回路２３の出力端は非反転入
力端（＋）が基準電圧ＥRに接続された演算増幅器２５
の反転入力端（−）に接続され、その出力端は電界効果
トランジスタ２１のゲートに接続されている。
力端（＋）が基準電圧ＥRに接続された演算増幅器２５
の反転入力端（−）に接続され、その出力端は電界効果
トランジスタ２１のゲートに接続されている。
【００３２】これらのダイオードＤ6、電界効果トラン
ジスタ２０、検出抵抗Ｒ1、ダミー抵抗Ｒ2、ダイオード
Ｄ7、電界効果トランジスタ２１、バッフア増幅器２
２、絶対値回路２３、演算増幅器２４、基準電圧ＥR、
演算増幅器２５などにより定電流制御回路２６が構成さ
れている。
ジスタ２０、検出抵抗Ｒ1、ダミー抵抗Ｒ2、ダイオード
Ｄ7、電界効果トランジスタ２１、バッフア増幅器２
２、絶対値回路２３、演算増幅器２４、基準電圧ＥR、
演算増幅器２５などにより定電流制御回路２６が構成さ
れている。
【００３３】次に、以上のように構成された実施例の動
作について図２に示すタイミング図を用いて説明する。
まず、信号処理回路１６から出力されるタイミング信号
Ｓ3、Ｓ4により、図２（ａ）の区間Ａに示すようにスイ
ッチＳＷ3、ＳＷ4がオンになると、励磁電圧Ｅ Sにより
電源端Ｔ1−励磁コイル１２−電界効果トランジスタ２
０−検出抵抗Ｒ1−ダミー抵抗Ｒ2−ダイオードＤ7−電
源端Ｔ2の経路で図２（ｃ）に示すように正の励磁電流
＋Ｉf´が流れる。
作について図２に示すタイミング図を用いて説明する。
まず、信号処理回路１６から出力されるタイミング信号
Ｓ3、Ｓ4により、図２（ａ）の区間Ａに示すようにスイ
ッチＳＷ3、ＳＷ4がオンになると、励磁電圧Ｅ Sにより
電源端Ｔ1−励磁コイル１２−電界効果トランジスタ２
０−検出抵抗Ｒ1−ダミー抵抗Ｒ2−ダイオードＤ7−電
源端Ｔ2の経路で図２（ｃ）に示すように正の励磁電流
＋Ｉf´が流れる。
【００３４】この結果、検出抵抗Ｒ1の両端にはＲ1・Ｉ
f´なる電圧が発生し、この電圧はバッフア増幅器２２
と絶対値回路２３を介して演算増幅器２４の反転入力端
（−）に印加される。
f´なる電圧が発生し、この電圧はバッフア増幅器２２
と絶対値回路２３を介して演算増幅器２４の反転入力端
（−）に印加される。
【００３５】演算増幅器２４の非反転入力端（＋）には
基準電圧ＥRが印加されているので、演算増幅器２４は
Ｒ1・Ｉf´が基準電圧ＥRに等しくなるように電界効果
トランジスタ２０の内部抵抗を制御して、励磁電流Ｉf
´を基準電圧ＥRに対応する一定値に制御する。
基準電圧ＥRが印加されているので、演算増幅器２４は
Ｒ1・Ｉf´が基準電圧ＥRに等しくなるように電界効果
トランジスタ２０の内部抵抗を制御して、励磁電流Ｉf
´を基準電圧ＥRに対応する一定値に制御する。
【００３６】一方、信号処理回路１６から出力されるタ
イミング信号Ｓ2、Ｓ5により、図２（ａ）の区間Ｃに示
すようにスイッチＳＷ2、ＳＷ5がオンになると、励磁電
圧Ｅ Sにより電源端Ｔ2−電界効果トランジスタ２１−ダ
ミー抵抗Ｒ2−検出抵抗Ｒ1−ダイオードＤ6−励磁コイ
ル１２−電源端Ｔ1の経路で図２（ｃ）に示すように負
の励磁電流−Ｉf´が流れる。
イミング信号Ｓ2、Ｓ5により、図２（ａ）の区間Ｃに示
すようにスイッチＳＷ2、ＳＷ5がオンになると、励磁電
圧Ｅ Sにより電源端Ｔ2−電界効果トランジスタ２１−ダ
ミー抵抗Ｒ2−検出抵抗Ｒ1−ダイオードＤ6−励磁コイ
ル１２−電源端Ｔ1の経路で図２（ｃ）に示すように負
の励磁電流−Ｉf´が流れる。
【００３７】この結果、検出抵抗Ｒ1の両端には−Ｒ1・
Ｉf´なる電圧が発生し、この電圧はバッフア増幅器２
２に出力され、さらに絶対値回路２３でその絶対値が演
算されて＋Ｒ1・Ｉf´とされ演算増幅器２５の反転入力
端（−）に印加される。
Ｉf´なる電圧が発生し、この電圧はバッフア増幅器２
２に出力され、さらに絶対値回路２３でその絶対値が演
算されて＋Ｒ1・Ｉf´とされ演算増幅器２５の反転入力
端（−）に印加される。
【００３８】演算増幅器２５の非反転入力端（＋）には
基準電圧ＥRが印加されているので、演算増幅器２５は
Ｒ1・Ｉf´が基準電圧ＥRに等しくなるように電界効果
トランジスタ２１の内部抵抗を制御して、励磁電流−Ｉ
f´を基準電圧ＥRに対応する一定値に制御する。
基準電圧ＥRが印加されているので、演算増幅器２５は
Ｒ1・Ｉf´が基準電圧ＥRに等しくなるように電界効果
トランジスタ２１の内部抵抗を制御して、励磁電流−Ｉ
f´を基準電圧ＥRに対応する一定値に制御する。
【００３９】図２のＢ、Ｃの区間は、スイッチＳＷ2、
ＳＷ3、ＳＷ4、ＳＷ5がオフとなるので、励磁電流Ｉf´
は流れず、電界効果トランジスタ２０、２１はオンの状
態となっている。
ＳＷ3、ＳＷ4、ＳＷ5がオフとなるので、励磁電流Ｉf´
は流れず、電界効果トランジスタ２０、２１はオンの状
態となっている。
【００４０】このように、電源端に励磁コイル１２と電
界効果トランジスタ２０、２１とを直列に接続して励磁
コイル１２に流れる電流を直接的に制御するようにした
ので、励磁コイル１２に流れる励磁電流の周波数が高く
なっても、寄生ダイオードなどの影響を受けない安定な
制御をすることができる。
界効果トランジスタ２０、２１とを直列に接続して励磁
コイル１２に流れる電流を直接的に制御するようにした
ので、励磁コイル１２に流れる励磁電流の周波数が高く
なっても、寄生ダイオードなどの影響を受けない安定な
制御をすることができる。
【００４１】次に、ＭＯＳ形の電界効果トランジスタ２
０（又は２１）の周波数特性について説明する。図１に
おいて、簡単のため、バッフア増幅器２２と絶対値回路
２３の変換率を各々１：１として、省略してＭＯＳ形の
電界効果トランジスタ２０の近傍の等価回路を書くと図
３に示すようになる。
０（又は２１）の周波数特性について説明する。図１に
おいて、簡単のため、バッフア増幅器２２と絶対値回路
２３の変換率を各々１：１として、省略してＭＯＳ形の
電界効果トランジスタ２０の近傍の等価回路を書くと図
３に示すようになる。
【００４２】ここで、Ｃgdは電界効果トランジスタ２０
のドレイン・ソース間の容量、Ｃgsはゲート・ソース間
の容量、ｇmは伝達アドミッタンスである。また、ＶDは
ドレイン電圧、ＶSはソース電圧、ＶGはゲート電圧、Ｖ
GSはゲート・ソース間電圧でありＶGS＝ＶG−ＶSで示さ
れる。
のドレイン・ソース間の容量、Ｃgsはゲート・ソース間
の容量、ｇmは伝達アドミッタンスである。また、ＶDは
ドレイン電圧、ＶSはソース電圧、ＶGはゲート電圧、Ｖ
GSはゲート・ソース間電圧でありＶGS＝ＶG−ＶSで示さ
れる。
【００４３】図３を参照して、 ＶS＝Ｉf´・Ｒ1＝ｇmＶGS・Ｒ1 ＝ｇm・Ｒ1（ＶG−ＶS） となる。したがって、 ＶG＝ＶS（１−ｇm・Ｒ1）／（ｇm・Ｒ1） となる。
【００４４】また、増幅器２４の動作を考慮すると、 （ＥR−ＶS）Ａ（ｊω）＝ＶG の式が成り立つ。
【００４５】変形すると、 ＶS＝ＥR／［１＋（１＋ｇm・Ｒ1）／（Ａ（ｊω）ｇm
・Ｒ1）］ となる。但し、Ａ（ｊω）は増幅器２４のオープンルー
プゲインであり、 Ａ（ｊω）＝Ａ／（１＋ｊω／ω0） で示される。
・Ｒ1）］ となる。但し、Ａ（ｊω）は増幅器２４のオープンルー
プゲインであり、 Ａ（ｊω）＝Ａ／（１＋ｊω／ω0） で示される。
【００４６】ここで、利得帯域幅積（ＧＢ積）の小さい
増幅器は、コーナ角周波数ω0が小さいので、励磁周波
数、つまりωが大きくなってくると、Ａ（ｊω）、つま
りその周波数ωにおけるオープンループゲインが小さく
なり、ＶSとＥRとが一致しなくなる。
増幅器は、コーナ角周波数ω0が小さいので、励磁周波
数、つまりωが大きくなってくると、Ａ（ｊω）、つま
りその周波数ωにおけるオープンループゲインが小さく
なり、ＶSとＥRとが一致しなくなる。
【００４７】しかし、ω0が大きければ、Ａ（ｊω）が
大きく、 （１＋ｇm・Ｒ1）≪（Ａ（ｊω）ｇm・Ｒ1） となるので、ＶS≒ＥRとなり、利得帯域幅積が２０ＭＨ
ｚ以上の増幅器を使用することにより、１２０Ｈｚ以上
の周波数の定電流制御が可能となる。
大きく、 （１＋ｇm・Ｒ1）≪（Ａ（ｊω）ｇm・Ｒ1） となるので、ＶS≒ＥRとなり、利得帯域幅積が２０ＭＨ
ｚ以上の増幅器を使用することにより、１２０Ｈｚ以上
の周波数の定電流制御が可能となる。
【００４８】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに特許請求の範囲第１項に記載された発明によれば、
電源端に励磁コイルと電界効果トランジスタとを直列に
接続して励磁コイルに流れる電流を直接的に制御するよ
うにしたので、励磁コイルに流れる励磁電流の周波数が
高くなっても、寄生ダイオードなどの影響を受けない安
定な制御をすることができる。
うに特許請求の範囲第１項に記載された発明によれば、
電源端に励磁コイルと電界効果トランジスタとを直列に
接続して励磁コイルに流れる電流を直接的に制御するよ
うにしたので、励磁コイルに流れる励磁電流の周波数が
高くなっても、寄生ダイオードなどの影響を受けない安
定な制御をすることができる。
【００４９】また、特許請求の範囲第２項に記載された
発明によれば、第１項に記載された効果に加えて、電界
効果トランジスタの利得帯域幅積を大きくしたので、例
えば、１２０Ｈｚ以上の励磁周波数で駆動するときでも
安定な制御をすることができる。
発明によれば、第１項に記載された効果に加えて、電界
効果トランジスタの利得帯域幅積を大きくしたので、例
えば、１２０Ｈｚ以上の励磁周波数で駆動するときでも
安定な制御をすることができる。
【図１】本発明の１実施例の構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す実施例の動作を説明するタイムチャ
ート図である。
ート図である。
【図３】図１に示す実施例における電界効果トランジス
タを含むその近傍の等価回路図である。
タを含むその近傍の等価回路図である。
【図４】従来の電磁流量計の励磁回路の構成を示す構成
図である。
図である。
【図５】図４に示す励磁回路の問題点を説明する等価回
路図である。
路図である。
１０ 導管 １１ａ、１１ｂ 電極 １２ 励磁コイル １３ 励磁回路 １４ 前置増幅器 １６ 信号処理回路 ２０、２１ 電界効果トランジスタ ２３ 絶対値回路 ２４、２５ 増幅器 ２６ 定電流制御回路
Claims (2)
- 【請求項１】スイッチ素子がブリッジ状に接続されたブ
リッジの電源端に直流の励磁電圧が印加されこれらのス
イッチ素子はタイミング信号により切り換えられてこの
ブリッジの出力端に極性が変更された電圧を得る極性変
更回路と、前記出力端の間に励磁コイルと直列に接続さ
れた定電流制御回路とを有し、 この定電流制御回路は、抵抗と電界効果トランジスタと
が直列に接続された一対の直列回路と、前記抵抗の両端
に発生した電圧の絶対値を演算して絶対値電圧を出力す
る絶対値回路と、一端に基準電圧が印加され他端にこの
絶対値電圧が印加されてこの基準電圧に前記絶対値電圧
が一致するように前記電界効果トランジスタの内部抵抗
を制御する演算増幅器とを具備することを特徴とする電
磁流量計の励磁回路。 - 【請求項２】前記演算増幅器は２０ＭＨｚ以上の周波数
帯域を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の電磁流量計の励磁回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01729294A JP3161665B2 (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 電磁流量計の励磁回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01729294A JP3161665B2 (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 電磁流量計の励磁回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07225143A true JPH07225143A (ja) | 1995-08-22 |
| JP3161665B2 JP3161665B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=11939924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01729294A Expired - Fee Related JP3161665B2 (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | 電磁流量計の励磁回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3161665B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170968A (ja) * | 2004-08-12 | 2006-06-29 | Yokogawa Electric Corp | 電磁流量計 |
| CN103206990A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-17 | 福建上润精密仪器有限公司 | 一种电容式电磁流量计 |
| CN107843654A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-27 | 沈阳工业大学 | 在役电磁超声换能器完好性检测系统 |
-
1994
- 1994-02-14 JP JP01729294A patent/JP3161665B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170968A (ja) * | 2004-08-12 | 2006-06-29 | Yokogawa Electric Corp | 電磁流量計 |
| CN103206990A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-17 | 福建上润精密仪器有限公司 | 一种电容式电磁流量计 |
| CN103206990B (zh) * | 2013-04-15 | 2015-05-20 | 福建上润精密仪器有限公司 | 一种电容式电磁流量计 |
| CN107843654A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-27 | 沈阳工业大学 | 在役电磁超声换能器完好性检测系统 |
| CN107843654B (zh) * | 2017-11-29 | 2023-09-29 | 沈阳工业大学 | 在役电磁超声换能器完好性检测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3161665B2 (ja) | 2001-04-25 |
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