JPS5844314A - 電磁流量計 - Google Patents

電磁流量計

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JPS5844314A
JPS5844314A JP14666882A JP14666882A JPS5844314A JP S5844314 A JPS5844314 A JP S5844314A JP 14666882 A JP14666882 A JP 14666882A JP 14666882 A JP14666882 A JP 14666882A JP S5844314 A JPS5844314 A JP S5844314A
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JP14666882A
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Ichiu Suzuki
鈴木 一宇
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Yokogawa Electric Corp
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Hokushin Electric Works Ltd
Yokogawa Hokushin Electric Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60Circuits therefor

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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】 この発明は励振コイル仁励磁電流を断続して供給するこ
とをその断続周期よりも長い周期で繰返す事6:よって
励損コイル&:矩形波状電流を流すよう6−シた電磁流
量計−一関する。
〈発明の背景〉 従来一般櫨;使用されている電磁流量針はその励磁電源
として商用電源を用いていた。この商用電源周液数と得
られた測定信号周波数とが同一であるため商用電源から
の誘導雑音の影響を受は易い。
発信器の電極から引出される信号線が・励磁磁束を横切
るため測定信号と90度位相が興なるいわゆる90度雑
音が発生し、この雑音を除去する回路が必要となり変換
器全体が複雑となる。
このような点より励磁周波数を商用電源周波数より下げ
て励振を行う電磁流量計が提案されている。これはいわ
ゆる低周波励磁といわれ、この低周波励磁C;よれば商
用電源周波数と測定信号周波数とが異なるため商用電源
からの誘導雑音が少な(、それだけ回路設計が容易とな
り、シールド等も簡略化する事ができる。又これ6二と
もなって測定信号出力の大きさが小さくても良いため必
要な励損電流を少なくする事が可能である。・更C:9
0度雑音が周波数−二比例して小さくなるため、90度
雑書除去回路が不要となり、変換回路が簡略化される。
この低周波励磁を行うため励振コイルー二励磁電流を断
続的に供給する事を、その断続周期よりも長い周期で繰
返し、これ1:よりその断続中(二おいては励振コイル
による時定数に従って電流が平滑されて励振コイルに矩
形波状の電流が流れるよう6:する事が提案されている
。このよう5ニジて矩形波状の低い周波数の電流が励振
コイルー二供給されるが、その励振電流の立上Oにおい
てその電流が定常状態になるまで6二時間がかかる。つ
まり励損電流が流れ起こった時点ではその電流値が変化
するためこれが定常状態I:なった後における電極間出
力信号をチンプルして取出し、つまり矩形波状励損電流
の後縁の近<C:おいて出力をチンプルする方が正確な
測定が行なえる。このよう(二十分定常状態(;なって
から測定出力をチンプルするよう(=するため(:はそ
のチンプル周期が長くなり、つまり矩形波状電流の周期
を長くしなくてはならなくなる。言換えれば励磁電流を
断続する事の繰返しが長くなり、それだけ流量変動−:
対する応答適度が遅くなる。
一方このよう1;繰返し周波数が低くなり矩形波状電流
周期が長くなって直流(:近い電流が流れると、測定信
号i;無関係な電圧が電極に発生し、この電圧の周期は
比較的長いため、この周期(−矩形波状励振電流の周期
とが近すき、これ等を分離する事ができなくなる。即ち
電極に生ずる直流電位変化の影響を受は島くなる。
矩形波状励振電流の立上りが遅れるのを改善する署;は
励振コイルの時定数、即ちインダクタンス値を小さくす
れば早く定常電流に達するが、励磁電源として商用電源
の出力を整流したものを使用する場合は単4:整流した
だけでは励振電流のリップル分が大きくなり性能が劣化
する。よってP波器が必要となり励振電流は最大十数ア
ンペアとなるのでP波器として電力容量の非常に大きな
ものが必要となり、実用的でない。従って励振コイルの
時定数を小さくすることは好ましくなく、この時定数を
大きくして励振コイルC;よって断続電流を平滑化する
事が望まれる。
このため励振電流を断続させて励損コイル(:供給する
ことをその断続よりも長い周期で実行停止を繰返し、励
振コイル(:矩形波状の励振電流を流すようにした電磁
流量計が考えられている。その−例を第1図を用いて説
明する。第1図C;おいてパイプ11内C二は測定され
るべき流体が流され、そのパイプll内において対向し
て電極12.13が設けられ、これ等電極間に誘起され
た信号は増幅器14にて増幅され、割算回路15におい
て電源変動が補償されて標本化保持回路16c;供給さ
れ、これより測定出力として端子17(二得られる。
パイプ11には励振コイル18が設けられ、このコイル
C;流された電流5;基ずく磁束が、パイプ11を流れ
る流体の流れ方向と、電極12及び13を結ぶ方向との
両者に対して略直角−二生じるようにされている。励振
コイル18の両端はスイッ?19を通じて整流回路21
の出力側に接−され、整流回路21の入力側には例えば
商用電源22が接−される。この励振コイル18と直列
C二励秦電流検出抵抗器23が挿入され、その両端の電
圧は比較増幅器24−二供給され、その出力は割算回路
15に供給される。励損コイル18と並列(:その逆電
圧を側路する回路25が接続される。スイッチ19は駆
動回路26C;よってオン、オフ制御される。
従来Cお塾1てはスイッチ19は第2図ムC:示すよう
Cニ一定周期T、で断続され、その断続比は5〇−とさ
れ、更C二この断続周期T、よりも長い周期でその断続
が繰返され、つまりT1毎1;断続が繰返されて髪する
。これC:より励振プイル18の両端には第2図Bに示
すような電圧が生じ、この励振コイル18の平滑作用に
よって励振コイル18には第2図Cに示すようζ;漸次
立上る矩形波電流が流れる。
このよう(;励振ブイル18を流れる電流は初期r−お
いては安定しないため、これが一定値となってからの電
極12. 、13間の誘起信号が正しい信号である。従
って第2図Dt=示すように矩形波状電流の前縁よりT
、だけ遍れた後縁C電通い部分C;おいて標本化パルス
ーーより割算回路1Bの出力は標本化保持回路16(:
て標本化され、端子17に測を出力が得られる。先(:
述ぺたよう(;この励磁電流が一定値になるまでの時間
が長いと、この標本化パルスの周期を長くせざるを得な
くなり、つまり断続の繰返し周期2Tlが長くなる。従
って応答速度の週いものとなる。
ここでスイッチ19の断続を、その各断続の初めC:お
いて−デユティ比を太きく 100IC近いように制御
する。例えば第2図Bに示すよう&:スイッf19を制
御し、その断続の繰返し周期T:の初めi;おける期間
T1の部分はスイッチ19をオンーーしたままとする。
従ってこの場合の励振コイル18C;印加される電圧は
第2図P c示すようC:なり、励振コイル18を流れ
る電流は第2図G(;示すようにその立上りが早くなり
、つまり定常値に達する時間が短くなって!J2図H1
:示すよう(:断続の開始より標本化保持パルスまでの
期間T二を従来のT、よりも短くする事ができ、それだ
け応答速度が早くなる。尚スイン?19がオンの時は電
源22の整流出力は励振コイル18に供給されるがオフ
の時は励損コイルに生じる電力により逆電圧抑制回路2
5を通じて電流が流される。この電流の立上りは励磁コ
イル18のインダクタンス分と抵抗弁とによって決まる
時定数で立上る。この時定数よりも、各電流供給油めに
おけるスイッチ19の断続時間を早くしているためその
励磁電流の立上りが早くなる。
スイッチ19の駆動回路26の具体的構成を第**に示
す。商用電源22の出力は波形整形回路!7(;で周期
T:の矩形波とされ、これは分周回路28によって分周
されて第4図人(;示すように周期2T:の矩形波とさ
れる。その矩形波によってゲート29が開かれると共に
単安定マルチバイブレータ31が駆動される。ゲー) 
29 g::はパルス発生器32からデユティ1のパル
スが与えられ、ゲート29から第4図B&二示すように
T8毎i:断続出力が得られる。又単安定マルチバイブ
レータ31繻矩形波の立上り(二て駆動されて幅T、の
パルスが114図C区:示すように生じ、これがオアゲ
ート33に、ゲート29の出力と共4:供給される。従
ってゲート33の出力は第2図1に示した波形と同一と
なり、これが出力回路34に供給されてスイッチ19が
駆動される。
ところで上述ではスイン?19の駆動回路はパルス発生
器32、波形整形回路27、分周回路28、単安定マル
チバイブレータ31、ゲート回路29等を必要とし構造
が複雑となる欠点がある。
更−2高周波の周期T・が一定であるため直流電源の電
圧が変動すると励磁電流値が変動する欠点がある。この
欠点を解消するため(電率1図の実施例では励磁電流を
抵抗器23で検出し、その検出値−一より割算回路15
6:おいて流速測定値を励磁電流値で割算し、励磁電流
の変動分を除去するよう一一シていや。
〈発明の目的〉 この発明の第1の目的は簡単な回路構造C:より上記し
たと同様の動作を行なうスイッチ19の駆動回路を持つ
電磁流量針を提供しようとするものである。
この発明のIn2の目的は割算回路15を必ずしも必要
としない電磁流量針を提供する(:ある。
〈発明の概要〉 この発明では励磁コイル18(:流れる電流値を検出す
ると共にその電流値と基準値とを比較してその偏差値を
求め、偏差値をデユティサイクルC;変換してスイッチ
19をオン、オフ制御するように構成したものである。
従ってこの発明−一よれば励磁回路とスイッチ駆動回路
が閉ループを構成し、励磁電流の変動はスイン?19の
デニテイチイクルの変化の形で帰還され、励磁電流を一
定し保持するよう一=動作する。
〈発明の実施例〉 第5図にこの発明の一実施例を示す。この実施例では第
1図で説明した低周波励磁形電磁流量針と岡等の動作を
行なうように構成した場合を示す。
1I5WJ仁おいて第1図と対応する部分には同一符号
を付してその重複説明は省略するが、この発明では電流
検出手険として励磁回路C:挿入した抵抗@23を流用
し、この抵抗器23−一発生する電流値を増幅器24で
増幅し、その増幅出力を偏差増幅器35の一方の入力端
子(:供給する。偏差増幅器35の他方の入力端子(:
は基準値発生回路28から基準値を与える。この基準値
はここでは第4図人に示す1周期T:を持つ矩形波とし
て与えることとする。
偏差増幅器3sの出力はスイッチ駆動回路26に供給さ
れる。スイッチ駆動回路26はこの発明では電圧−デュ
テイ夛イクル変換回路を用いるものとする。
〈発明の動作説明〉 スイッチ駆動回路26は基準値発生回路28の出力矩形
波が立上り、高レベルC:なった瞬間(:は励振コイル
18には電流が流れてなく、従って抵抗器23における
電圧は小さく、この時偏差増幅回路315より大きな出
力が生じてデニテイサイクルは100−となり、スイッ
チ19はオンの状態を保持する。これにより電流が励振
コイルに流れ、かつ増加して定常状態−二近ず<C:従
って偏差増幅器35の出力が小さくなり、スイッチ19
を制御するデエテイチイクルは小さくなり、スインfi
lの断続比が小さくなる。
従って基準値発生回路28から偏差増幅器284二基準
値が与えられている状態C:おいて励磁電流の値が変動
すると、その変動に応じてスインf−19の断続比が変
化し、励磁電流の値を調整する。よって励磁電流は基準
値で決まる一定の値となるよう(:動作する。この実施
例では割算回路15を設けた例を示しているが、上記し
た理由からこの発明4−よれば励磁電流が一定となるよ
うにスイッチ19の断続比が制御されるため、割算回路
15は必ずしも必要としない。
〈発明の効果〉 上述したよう(−この発明によればスイッチ駆動回路2
6は電圧デユティサイクル変換回路C−よって構成でき
る。電圧デユティサイクル変換回路は例えば演算増幅器
とシュミツ))リガ回路のループ接続(−より構成でき
るため構造は簡単である。
然も励磁回路とスイッチ19の駆動回路26が閉ループ
を構成し、この閉ループC:より励磁電流が基準値と対
応して一定値となるよう(二制御されるから、特1:割
算回路15を必要としない。また割算回路15を用いる
ときは測定精度な6廟向上できる利点が得られ、高精度
の電磁流量針を得ることができる。
また偏差増幅器35c−基準値を低周波の電形波として
与えるとと響ユよりスイッチ19が断続動作を開始する
初期において、そのデニティナイクルが自動的に100
−となるよう−一動作するから励磁電流の立上りを速く
することができる、よってそれだけ励振周波数を上げる
事ができ応答速度を上げることができる。更に同一励振
周波数であれば励振電流の変化C:よって生ずる誘導雑
音の影響が少なくなり、それだけ性能が向上する。更に
偏差増幅器35C:与える基準値を変える事によって励
振電流値の大きさを簡単C:調節できるので同一の電源
電圧でも各種の大きさの発信器を同一の回路で駆動する
事が可能である。つまり従来においては商用電源用に設
定された励振コイルを例えば低周波励磁するには発信器
の大きさ6;よってその電源電圧値を変えて励振電流を
調節する必要があったが、この発明(二よれば基準値を
変える事1:よって簡単(二行う事ができる。又一般に
商用電源用に設計された励振コイルはその時定数が大き
く、この発明の電磁流量計を適用する事によって低周波
励磁にそのまま利用しても、その励振電流の立上りが速
いため利用する蓼が可能である。又特にこの励損コイル
の時定数を小さくする必要6がなく、つまり電源のフィ
ルタとして平滑性がよい大電力用のフィルタを使用する
事なく、励振コイルの時定数の大きいものを使用する事
ができる。
尚上述C:おいては励振コイル18に対する電流の供給
の休止区間を設けたが、その休止区間においては第2図
工に示すように逆方向に電流を流すようCニジても良い
。その場合においても逆方向(二おける断続の初めにデ
ユティを大きへくする。又上述は商用電源を整流し、そ
の出方を断続して励振コイル纏;供給したが、直流電源
があればこれを直接利用して断続供給しても良い。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の基本となる電磁流量針の一例を示す
ブロック図、第2図は第1図に示した電】流量針の動作
の説明に供するための波形図−1第3図は第1図に示し
た電磁流量針のスイッチ駆動回路の一例を示すブロック
図、第4図はその説明−2供するための波形図、第5図
はこの発明4:よる電磁流量計の一実施例を示すブロッ
ク図である。 11:パイプ、12.13:電極、14:信号増幅器、
16:サンプル保持回路、18:励損コイル、19:ス
イッテ、21:整流回路、23:電流検出手段を構成す
る抵抗器、26:スイッチ駆動回路、35:偏差増幅器
。 特許出願人 株式会社北辰電機製作所 代理人革野 卓 オ 1 図 手続補正書 特許庁長官  殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願第146668号2、発明の名
称 電磁流量針 3、補正をする者 事件との関係  特 許 出願人 住 所〒146東京都大田区下丸子3丁目30番1号電
話 東京759局4141番 4、補正指令の日付 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通g補正す
る。 以  上 特許請求の範囲 (1) A 、励磁コイルと直流電源との間に直列接続
したスイッチとよ り、上記励磁コイルに流れる電流検出す6電流検出手段
と。 C9この電流検出手段の検出側と基準値との偏差を求め
る演算手段と1 D、この演算手段から得られる偏差値をデユティサイク
ルに変換しそのデユティサイクルに従って上記スイッチ
をオンオフ制御tJ6X−i’−y’)lI#l]路と
毒−から成る電IIi流量針。 =69−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)人、励磁コイルと直流電源との間6:直列接続し
    たスイッチと。 B、上記電磁コイル(電流れる電流検出する電流検出手
    段と。 C1この電流検出手段の検出値と基準値との偏差を求め
    4る演算手段と。 D、この演算手段から得られる偏差値をデユティサイク
    ルに変換しそのデユティサイクル1:従って上記スイッ
    チをオンオツ制御するスイッチ駆動回路と。 から成る電磁流量針。
JP14666882A 1982-08-23 1982-08-23 電磁流量計 Expired JPS6048689B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4916381A (en) * 1988-05-12 1990-04-10 Rosemount Inc. Current source for a variable load with an inductive component
US5372045A (en) * 1993-02-12 1994-12-13 Rosemount Inc. Bridge pulse controlled constant current driver for magnetic flowmeter
JP2015014575A (ja) * 2013-07-08 2015-01-22 横河電機株式会社 電磁流量計および電磁流量計における励磁コイルの絶縁劣化診断方法
JP2016532087A (ja) * 2013-09-26 2016-10-13 マイクロ モーション インコーポレイテッド 電力制限機能及び過電流検知機能を有した電磁式流量計

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