JPS5829850B2 - 電磁流量計の励振回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁流量計発信器の励磁コイルに商用電源周波
数より低い周波数の励磁電流を供給する電磁流量計にお
いて、励磁電流に比例した比較信号を得る場合、励磁電
流が低周波電流となる前の商用電源周波数の状態でカレ
ントトランスを介して検出するようにした電磁流量計の
励振回路の改良に関する。

第１図は本発明の基本となる電磁流量計の回路構成図で
あり、１は電磁流量計発信器、２は被測定流体が通る導
管、３，４は導管に設けられた電極、５は励磁コイル、
６は電極３，４間に発生する流量信号を増幅する信号増
幅器、７は割算回路、８は励磁電流検出用のカレントト
ランス、９は整流器、１０は負荷抵抗、１１はスイッチ
、１２はスイッチ駆動回路、１３は整流器、１４は商用
電源である。

この回路の構成は次のようである。

商用電源１４はスイッチ１１とカレントトランス８の１
次巻線８ａを介して整流器１３に接続されている。

整流器１３の出力端には励磁コイル５が接続されている
。

電極３，４は信号増幅器６の入力端に接続され、信号増
幅器６の出力端は割算回路７に接続されている。

カレントトランス８の２次巻線８ｂは整流器９に接続さ
れ、整流器９の出力端は負荷抵抗１０に接続されている
。

負荷抵抗１０の端子間電圧は割算回路７に入力されてい
るっ この電磁流量計の動作は次のようである。

スイッチ１１はスイッチ駆動回路１２により商用電源周
波数より低い周波数で０Ｎ−ＯＦＦ駆動される。

商用電源１４の交流電圧はスイッチ１１とカレントトラ
ンス８の１次巻線８ａを介して整流器１３に供給され、
全波整流される。

したがってスイッチ１１がＯＮ時に励磁コイル５に励磁
電流が流れる。

ここで励磁電流は低い周波数であっても、カレントトラ
ンス８に流れる電流の周波数は商用電源周波数であり、
カレントトランス８の２次巻線８ｂに発生する交流電流
を整流した値は励磁コイル５に流れる励磁電流と比例す
る。

一方、電極３，４間に発生した流量信号は信号増幅器６
により増幅され、割算回路７に供給される。

カレントトランス８の２次巻線８ｂに発生する励磁電流
に比例した交流電流は整流器９において直流に整流され
て負荷抵抗１０に流れ、この負荷抵抗１０の端子間に発
生した電圧が比較信号として割算回路７に供給される。

割算回路７では信号増幅器６からの流量信号を負荷抵抗
１０からの比較信号で割算して、励磁電流の変動による
流量信号を補償し、出力端子ＯＵＴから高精度の流量信
号を得るものである。

なお、低周波励磁方式の電磁流量計においては、一般に
励磁状態と非励磁状態（又は正の励磁状態と負の励磁状
態）において励磁電流が安定した点で流量信号及び比較
信号をサンプルし、励磁状態時の信号から非励磁状態時
の信号を引き算することにより電気回路等から発生する
直流分を打ち消す機能を持っている。

本発明の基本となる電磁流量計は、励磁電流に比例した
比較信号を検出する場合、カレントトランス８により行
なうことに特徴を持つものであり、次のような長所があ
る。

（ａ） カレントトランス８に流れる電流は、励磁コ
イルに流れる励磁電流が低い周波数であっても、商用電
源周波数であるので、小形のカレントトランスでも高精
度の比較信号が容易に得られる。

（ｂ） 商用電源と検出された比較信号との絶縁がカ
レントトランスによりとられる。

（ｃ）得られる比較信号は比較的大きな値である。

ところで、このような電磁流量計において、更に高精度
に励磁電流に比例した比較信号の検出を行なおうとした
場合、商用電源電圧が零ボルトとなる付近で次に示す問
題点がある。

電源側のりアクタンス（主としてトランスの漏れリアク
タンスと線路リアクタンス）と抵抗とにより、商用電源
電圧が零ボルト付近で整流器１３における電流が整流器
１３内の一方のダイオードから他方のダイオードに転流
するのに若干の時間を要する。

この転流期間中は、整流器１３内のダイオード全部が導
通状態で、励磁コイル５に流れる電流の一部は整流器１
３をバイパスして通り、カレントトランス８の１次巻線
８ａを流れない。

したがって、商用電源電圧が零ボルト付近において励磁
コイル５に流れる電流の一部である整流器１３をバイパ
スして流れる成分が、カレントトランス８で検出されず
、比較信号の誤差となる。

そこで本発明は、商用電源電圧が零ポルト付近において
励磁コイル５に流れる電流を別途第２のカレントトラン
スで検出し、この検出信号を商用電源１４と整流器１３
との間に接続されたカレントトランス８（以下第１のカ
レントトランスと言う）により検出した信号に加算する
ことにより、更に高精度の比較信号が得られるようにし
たものである。

第２図は本発明の一実施例を示す電磁流量計であり、１
５は第２のカレントトランス、１８は負荷抵抗である。

この電磁流量計の構成は、第１図に示した電磁流量計に
次に示す回路を付加したものである。

第２のカレントトランス１５の１次巻線１５ａがダイオ
ード１６を介して励磁コイル５と並列に接続されている
。

第２のカレントトランス１５ａの２次巻線１５ｂには、
ダイオード１７と負荷抵抗１８との直列回路が接続され
、又この直列回路と並列にダイオード１９がダイオード
１７と逆極性に接続されている。

そして、負荷抵抗１８は負荷抵抗１０と直列に接続され
、割算回路７に接続されている。

第３図は第２図に示す電磁流量計の動作を示す波形図で
あり、１は商用電源１４の電圧波形、２はスイッチ１１
の駆動波形、３は励磁コイル５を流れる励磁電流波形、
４は第１の力〃トドランス８に流れる電流波形、５は負
荷抵抗１０の端子間に得られる電圧波形、６は第２のカ
レントトランス１５の１次巻線１５ａに流れる電流波形
、７は第２のカレン１−１−ランス１５の２次巻線１５
ｂに流れる電流波形、８は負荷抵抗１８の端子間に得ら
れる補正電圧波形、９は両負荷抵抗１０，１８の端イ間
に発生した電圧を加算した比較信号波形、１０は信号増
幅器６からの流量信号及び負荷抵抗１０．１８からの比
較信号をサンプルするサンプル信号波形である。

第２図に示す電磁流量計において、第１図の従来例で述
べた様に負荷抵抗１０の端７間に得られる電圧（波形５
）は商用電源電圧（波形１）が零ボルト付近で励磁コイ
ル５に流れる励磁電流（波形３）に比例しない。

この比例しない成分は第１のカレントトランス８の１次
巻線８ａに流れる代わりに、ダイオード１６を介して第
２のカレントトランス１５の１次巻線に波形６に示す様
に流れる。

なおここで励磁コイル５の逆起電力により流れる電流は
大部号笛２のカレントトランス１５の１次巻線１５ａに
流れ、整流器１３に流れる電流は無視出来る程度に小さ
い。

この理由は第２のカレントトランス１５の１次巻線１５
ａにはダイオード１個分の順方向電圧以上の電圧があれ
ば電流が流れるが、整流器１３にはダイオード２個分の
順方向電圧が必要とされるからである。

第２のカレントトランス１５の１次巻線１５ａに流れる
電流（波形６）は直流成分を含んでいるが、２次巻線１
５ｂには交流外のみが伝達され。

その電流は波形７に示す様になり、負荷抵抗１８の端子
間電圧は波形８に示す様になる。

したがって、負荷抵抗１０の端イ間に発生する電圧（波
形５）に負荷抵抗１８の端子間に発生する補正電圧（波
形８）を加算した電圧は波形９に示す様に波形５の電圧
と比較して励磁電流波形３に近い波形となる。

よって両負荷抵抗１０．１８の端子間電圧を加算した電
圧を比較信号とすることにより、より高精変の流量測定
が出来る電磁流量計が得られる。

次に第２のカレントトランス１５の低周波特性により負
荷抵抗１８に得られる補正電圧は誤差成分を含むが、そ
の値は得られる比較電圧に比較して十分小さく、無視出
来る程変であることを説明する。

整流器１３をダイオードによるブリッジ回路とした場合
、ダイオードの順方向電圧は約１■である。

したがって１００ Ｖ ５０ Ｈｚの商用電源１４を使
用すると第２のカレントトランス１５に流れる電流（波
形６）のパルス幅は約９０μｓｅｃである。

そして、負荷抵抗１８の端子間に得られる補正電圧は負
荷抵抗１０の端子間に得られる電圧の１％程度である。

したがって、負荷抵抗１８の端子間に得られる補正電圧
に、例えば５優程度の誤差成分を含むとしても比較信号
に対する誤差は０．０５％となり非常に小さな値となる
。

このことから、第２のカレントトランス１５は小形のト
ランスでも良い。

なお、サンプル信号（波形１０）の働きは、励磁電流が
十分安定した時点で流量信号をサンプルするためである
。

そして、上記実施例においてはスイッチ１１の０Ｎ−Ｏ
ＦＦにより低い周波数の矩形波励磁電流を得るようにし
た電磁流量計について述べたが、本発明はこれに限られ
ることなく、低周波変調された交流電力をカレントトラ
ンス８の１次巻線８ａを介して整流器１３に供給し正弦
波状の低周波励磁を行なうようにした電磁流量計にも適
用出来る。

さらに本発明は、流量信号を比較信号で割算することに
より、励磁電流の変動による誤差を補償する電磁流量計
のみでなく、比較信号に基づいて励磁電流を一定とする
電磁流量計にも適用出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本となる電磁流量計の回路構成図、
第２図は本発明の一実施例を示す電磁流量計、第３図は
第２図実施例の動作説明用の波形図である。 １・・・・・・電磁流量計発信器、３，４・・・・・・
電極、５・・・・・・励磁コイル、６・・・・・・信号
増幅器、７・−・・・・割算回路、８・・・・・・第１
のカレントトランス、９，１３・・・・・・整流器、１
０．１８・・・・・・負荷抵抗、１１・・・・・・スイ
ッチ、１２・・・・・・スイッチ駆動回路、１４・・・
・・・商用電源、１５・・・・・・第２のカレントトラ
ンス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源と、該交流電源とこの交流電源出力を整流
   する整流器との間に挿入された第１のカレントトランス
   と、上記整流器の出力端に接続された電磁流量計発信器
   の励磁コイルと、整流素子と第２のカレントトランスと
   の直列回路が上記励磁コイルと並列接続され、上記第１
   のカレントトランスの２次巻線に発生する信号と上記第
   ２のカレントトランスの２次巻線に発生する信号とを加
   算して上記励磁コイルに流れる励磁電流に比例した比較
   信号を得ることを特徴とする電磁流量計の励振回路。