CN110274643B - 电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本发明降低使励磁电流稳定的恒流电路中使用的功率晶体管的发热。本发明中，电压切换电路(PSW)在励磁期间中的励磁期间开始时间点到上升时间点这一期间内将励磁用高电压(VexH)施加至励磁切换电路(LSW)，在上升时间点到励磁期间结束时间点这一期间内将比(VexH)低的励磁用低电压(VexL)施加至(LSW)，恒流电路(CCS)将从电源电路(11)输入至(PSW)的(VexL)的电流恒流化。

Description

电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计

技术领域

本发明涉及一种在各种工艺系统中测量流体的流量的电磁流量计以及对电磁流量计的励磁线圈供给励磁电流的励磁电路。

背景技术

通常，电磁流量计具备励磁线圈和一对检测电极，所述励磁线圈在与测定管内流动的流体的流动方向垂直的方向上产生磁场，所述一对检测电极配置在测定管内，沿与由励磁线圈产生的磁场正交的方向配置。在这种电磁流量计中，是一边交替切换流至励磁线圈的励磁电流的极性一边检测上述检测电极之间产生的电动势，由此来测定在测定管内流动的流体的流量。

在电磁流量计中，高精度地测量被检测流体的流量也就是提高测量稳定性是比较重要的。一直以来，为了在电磁流量计中提高测量稳定性而对各种技术进行了研究。下面进行详细说明。

一种方法是缩短对供给至励磁线圈的励磁电流的方向进行切换的周期，也就是提高励磁频率。由此，能够减少基于上述电动势的流量信号中包含的1/f噪声，改善S/N比。

通常，在电磁流量计中，由检测电极检测到的电动势中重叠有电化学噪声、流体噪声、浆料噪声(スラリーノイズ)等各种噪声。这些噪声具有频带越低电平越高的所谓的1/f特性。因此，若提高励磁频率，则电动势的S/N比将得到改善，所以能高精度地算出流量值。

不过，在将由矩形波构成的交流电压施加到励磁线圈的情况下，励磁线圈所具有的自感的影响会导致励磁电流的上升变得缓慢。因而，若提高励磁频率，则在沿一方向进行励磁的期间内，励磁电流的上升期间的比例增大，所以产生有一定强度的磁场的期间缩短。结果，基于利用检测电极检测到的电动势的流量信号当中、电压比较平坦的稳定区域的期间缩短，因此难以稳定地对流量信号进行采样，导致流量值的测量误差增大。因而，即便是高励磁频率，加快励磁电流的上升也比较重要。

例如，专利文献1揭示了如下技术：在对励磁线圈供给励磁电流的励磁电路中，在提高了励磁频率的情况下，为了加快励磁电流的极性(以下称为“励磁极性”)切换时的励磁电流的上升，预先准备好电压不同的2个电源，在励磁电流的提升时以较高一方的电压进行励磁，在稳定时以较低一方的电压进行励磁。

另一方面，专利文献2揭示了一种切换励磁电压以加快励磁极性切换时的励磁电流的上升的技术。图5为表示以往的励磁电路的电路图。如图5所示，该现有技术是预先准备好励磁用高电压VexH和励磁用低电压VexL这2个电源，根据励磁电流Iex是否达到了设定电流值来将这些VexH与VexL切换供给至励磁切换电路LSW。

具体而言，在励磁开始时，通过电压切换电路PSW来切换供给VexH，在通过上升检测电路DET检测到Iex已达到设定电流值这一情况的上升时间点，通过PSW来切换供给VexL。通过从该VexH向低电压VexL的切换，降低了与LSW连接在一起的、将Iex恒流化的恒流电路CCS的功率MOS-FET Q52中的发热。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开昭53-20956号公报

【专利文献2】日本专利特开2014-169871号公报

【专利文献3】日本专利特开2007-298402号公报

发明内容

【发明要解决的问题】

在这种专利文献2记载的现有技术中，在想要进一步提高励磁频率以减少流量信号中包含的1/f噪声、进而改善S/N比的情况下，须进一步加快励磁电流的上升，为此，须将励磁用高电压VexH设为更高的电压。

然而，若将VexH设为更高的电压，则图5的恒流电路CCS的Q52的漏极-源极间电压Vds也会被施加高电压，相应地，Q52的发热会增大，因此存在需要较大的散热器这一问题。此外，与Q52的漏极-源极间电压Vds的升高相应地，还存在必须将Q52变更为Vds的额定电压较高的零件这一问题。

图6为表示现有技术的励磁电路的动作的信号波形图。如图6所示，时刻T1到时刻T4为正极性的励磁期间TP，时刻T4到下一时刻T1为负极性的励磁期间TN。在这些TP及TN的开头，从高电压VexH切换为励磁用低电压VexL。例如，在从时刻T1起的TP内，励磁用时刻T1到时刻T3为高电压励磁期间，时刻T3到时刻T4为低电压励磁期间。

在时刻T1，极性切换信号EXD1、EXD2发生切换，励磁电流Iex的极性从负方向朝正方向逐渐变化，在时刻T2上升到了大致规定值，但若是有Iex的过冲/下冲，则有电压切换电路PSW引起电颤之虞，因此维持Q51导通的状态直至Iex充分稳定的时刻T3为止。

时刻T2到时刻T3之间的电流路径为VexH→Q51→A点→SW53→Lex→SW52→B点→Q52→R53→VexCOM。通常，Q51、SW52、SW53的导通电阻极小，因此，当忽略它们所引起的电压降量时，Q52的漏极-源极间电压Vds(Q52)为：

Vds(Q52)＝VexH－Vex－Vs，

Vex表示励磁电压(Lex的两端电压)，Vs表示电流检测电阻R55的检测电压。

此处，在为了进一步加快Iex的上升而将VexH进一步提高设定ΔVexH程度的情况下，CCS的恒流控制会以即便VexH升高Iex也固定的方式进行动作，因此，B点的电位VB升高。也就是说，VexH的提升量会变为Q52的Vds的上升量。

因此得知，Q52的耗电上升量ΔP为：

ΔP(Q52)＝ΔVexH×Iex，

Q52的发热上升，因而，需要较大的散热器，而且须变更为输出最大额定值较大的功率MOS-FET。

近年来，如专利文献3中展示的面向FA市场的小型电磁流量计(电容式)已得到实用化，但因为伴随小型化而来的设计条件的制约，测量稳定性的劣化未能避免。也就是说，在现有技术的电路中，由于没有设置功率MOS-FET的散热器的空间，因此须将Iex抑制得较低。此外，要提高励磁频率，就需要进一步提高励磁极性切换时的Vex来加快Iex的上升，但如前文所述，若进一步提高Vex，则功率晶体管的发热会增加，所以需要进一步降低Iex。

本发明是为了解决这种问题，其目的在于提供一种能够降低使励磁电流稳定的恒流电路中使用的功率晶体管的发热的电磁流量计。

【解决问题的技术手段】

为了达成这种目的，本发明的励磁电路具备：励磁切换电路，其针对每一个以固定周期反复的正/负励磁期间将供给至电磁流量计的励磁线圈的励磁电流的极性切换为正极性/负极性；上升检测电路，其针对每一所述励磁期间来检测所述励磁电流的电流值达到了预先设定的设定电流值的上升时间点；电压切换电路，其在所述励磁期间中的励磁期间开始时间点到所述上升时间点这一期间内将励磁用高电压施加至所述励磁切换电路，在所述上升时间点到励磁期间结束时间点这一期间内将比所述励磁用高电压低的励磁用低电压施加至所述励磁切换电路；以及恒流电路，其将供给至所述电压切换电路的所述励磁用低电压的电流恒流化。

此外，本发明的上述励磁电路的一构成例中，所述恒流电路具备：晶体管，其输入端子经由第1电流检测元件而被供给所述励磁用低电压，输出端子连接到所述电压切换电路；以及运算放大器，其将第1检测电压与第1基准电压进行比较，根据得到的比较结果来控制所述晶体管，所述第1检测电压比所述励磁用低电压低了根据流至所述晶体管的电流在所述第1电流检测元件中产生的电压降的量，所述第1基准电压比所述励磁用低电压低了固定电压的量。

此外，本发明的上述励磁电路的一构成例中，所述恒流电路具备：晶体管，其输入端子被供给所述励磁用低电压，输出端子连接到所述电压切换电路；以及运算放大器，其将第2检测电压与第2基准电压进行比较，根据得到的比较结果来控制所述晶体管，所述第2检测电压比所述励磁电路的接地电位高了根据所述励磁电流在第2电流检测元件中产生的电压的量，所述第2基准电压比所述接地电位高了固定电压的量。

此外，本发明的上述励磁电路的一构成例中，所述上升检测电路具备比较器，所述比较器的一输入端子被输入比所述励磁电路的接地电位高了固定电压的量的阈值电压，另一输入端子被输入比所述接地电位高了检测所述励磁电流的第3电流检测元件中产生的电压的量的第3检测电压，所述比较器将所述阈值电压与所述第3检测电压进行比较，根据得到的比较结果将表示所述上升时间点的比较输出信号从输出端子输出至所述电压切换电路，在所述比较时，基于滞后特性来进行比较，所述滞后特性是通过根据所述比较输出信号使所述一输入端子或另一输入端子的输入电压偏移而获得的。

此外，本发明的上述励磁电路的一构成例中，所述上升检测电路具备：比较器，所述比较器的非反相输入端子被输入比所述励磁电路的接地电位高了固定电压的量而且具有固定的输出电阻值的阈值电压，反相输入端子被输入比所述接地电位高了检测所述励磁电流的第3电流检测元件中产生的电压的量的第3检测电压，根据所述阈值电压与所述第3检测电压的比较结果将表示所述上升时间点的比较输出信号从输出端子输出至所述电压切换电路；以及电阻元件，其一端连接到所述比较器的非反相输入端子，另一端连接到所述比较器的输出端子。

此外，本发明的电磁流量计具备：励磁线圈，其在与测定管中流动的流体的流动方向垂直的方向产生磁场；励磁电路，其以固定周期切换供给至所述励磁线圈的励磁电流的极性；一对检测电极，它们检测所述流体中产生的电动势；以及控制电路，其利用由所述检测电极检测到的电动势来算出所述流体的流量，所述励磁电路由前文所述的任一励磁电路构成。

【发明的效果】

根据本发明，不会对恒流电路施加励磁用高电压，仅励磁用低电压的电流在恒流电路中被恒流化。因此，能够避免以往的因施加励磁用高电压所导致的由功率MOS-FET等构成的恒流电路的功率晶体管中的发热，从而能够减少功率晶体管中的发热量。

因而，不需要功率晶体管用的较大的散热器，而且也无须变更为高耐压的功率晶体管。此外，由于功率晶体管的发热得到抑制，因此还能进一步提高励磁极性切换时的励磁电压来加快励磁电流的上升以提高励磁频率。由此，能够容易地实现在FA市场中得到广泛使用的小型而且具有良好的测量稳定性的电磁流量计。

附图说明

图1为表示第1实施方式的励磁电路的电路图。

图2为表示电磁流量计的构成的框图。

图3为表示第1实施方式的励磁电路的动作的信号波形图。

图4为表示第2实施方式的励磁电路的电路图。

图5为表示以往的励磁电路的电路图。

图6为表示现有技术的励磁电路的动作的信号波形图。

具体实施方式

接着，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。

[第1实施方式]

首先，参考图1及图2，对本发明的第1实施方式的励磁电路10以及使用它的电磁流量计1进行说明。图1为表示第1实施方式的励磁电路的电路图。图2为表示电磁流量计的构成的框图。

[电磁流量计]

本发明的电磁流量计1是测定具有导电性的流体的流量的装置。在该电磁流量计1中，对以磁场产生方向与在测定管Pex内流动的流体的流动方向垂直的方式配置的励磁线圈Lex供给极性交替切换的励磁电流Iex，检测与来自Lex的产生磁场正交地配置在Pex上的一对检测电极E1、E2之间产生的电动势，并将该检测电极E1、E2之间产生的电动势放大，之后进行采样来进行信号处理，由此测定在Pex内流动的流体的流量。

如图2所示，电磁流量计1具备电源电路11、控制电路12、励磁电路10、检测器13及设定-显示器14来作为主要电路部。

电源电路11具有从直流电源DCin生成各种电源并供给至控制电路12及励磁电路10的功能，具备开关控制电路11A、变压器11B、整流电路11C、调压器11D、11E以及升压DC-DC变换器11F来作为主要电路部。

开关控制电路11A以高频率对直流电源DCin的直流电压进行开关而供给至变压器11B的一次侧绕组。整流电路11C对从变压器11B的二次侧绕组输出的高频信号进行整流而生成直流的模拟信号处理用的动作电压VmA(例如24V)和接地电位(公共电压)VmCOM(例如0V)，并供给至控制电路12。调压器11D利用VmA来生成数字信号处理用的动作电压VmD(例如5V)，并供给至控制电路12。

升压DC-DC变换器11F利用直流电源DCin来生成直流的励磁用高电压VexH(例如80V)和励磁电路10的接地电位VexCOM(例如0V)，并供给至励磁电路10。此外，直流电源DCin(例如24V)以直流的励磁用低电压VexL的形式供给至励磁电路10。调压器11E利用VexL来生成上升检测用电压VexSW(例如10V)，并供给至励磁电路10。

控制电路12包含CPU、信号处理电路、传送I/F电路等电路部，具有进行励磁电路10的控制、基于利用检测器13的检测电极E1、E2检测到的电动势的流量的算出、以及对上位装置的流量信号输出的功能。

励磁电路10具有根据来自控制电路12的控制对检测器13的励磁线圈Lex供给以固定周期切换励磁极性的励磁电流Iex的功能。此时，与现有技术一样，为了加快励磁极性切换时的Iex的上升，励磁电路10预先准备好VexH和VexL这2个电源，在励磁电流提升时通过VexH进行励磁，在稳定时通过VexL进行励磁。

检测器13具有：测定管Pex，其供成为流量测定对象的流体流动；励磁线圈Lex，其通过来自励磁电路10的Iex对该测定管Pex产生磁场；1对检测电极E1、E2，它们设置在测定管Pex上；以及公共电极EC，其区别于E1、E2而另行设置，与流体接触，而且与接地电位VmCOM连接在一起。

设定-显示器14具有检测作业人员的设定操作输入并输出至控制电路12的功能和利用LED、LCD来显示来自控制电路12的显示输出的功能。

[励磁电路]

接着，参考图1，对本实施方式的励磁电路10进行说明。

与前文所述的图5所示的以往的励磁电路相比，本实施方式的励磁电路10的不同点在于，使恒流电路CCS移动至VexL的供给路径，在原来的CCS的连接部分连接电阻元件RS，将RS的励磁切换电路LSW侧的端点即节点N3的检测电压Vs输入至上升检测电路DET。

如图1所示，励磁电路10具备励磁切换电路LSW、上升检测电路DET、电压切换电路PSW及恒流电路CCS来作为主要电路部。

励磁切换电路LSW具有针对以固定周期反复的正/负励磁期间TP、TN中的每一方将供给至励磁线圈Lex的励磁电流Iex的极性切换为正极性/负极性的功能。

具体而言，LSW根据来自控制电路12的极性切换信号EXD1、EXD2对开关SW1、SW2、SW3、SW4进行切换控制，由此切换从PSW供给到LSW的输入端子即节点N0的供给电压Vout的极性，并施加至连接在节点N1-N2之间的Lex。

SW1、SW4是在固定周期Tex(＝TN+TP)中的正极性励磁期间TP和负极性励磁期间TN内切换励磁极性时、通过在TP内导通而且在TN内断开而将Iex切换为正极性来施加的开关。SW2、SW3是通过在TN内导通而且在TP内断开而将Iex切换为负极性来施加的开关。

具体而言，SW1连接在N0与N1之间，根据EXD1来进行导通断开动作，SW2连接在N1与LSW的输出端子即节点N3之间，根据EXD2来进行导通断开动作。SW3连接在N0与N2之间，根据EXD2来进行导通断开动作，SW4连接在N2与N3之间，根据EXD1来进行导通断开动作。这些SW1、SW2、SW3、SW4由使用了光电耦合器、光MOSFET的公知电路构成即可。

上升检测电路DET具有针对TP、TN中的每一方来检测Iex的电流值达到了预先设定的设定电流值的上升时间点的功能。

具体而言，利用比较器U3对根据Iex发生变化的检测电压(第3检测电压)Vs与从VexSW得到的阈值电压Vth进行比较，根据得到的比较结果将表示上升时间点的比较输出信号Vcmp从U3输出至PSW。

此时，利用电阻元件R3、R4对VexSW与VexCOM的电压差进行分压得到的、具有固定的输出电阻值的阈值电压Vth被输入到U3的非反相输入端子(+)。此外，U3的反相输入端子(-)与连接在LSW与VexCOM之间的电阻元件(第3电流检测元件)RS的LSW(N3)侧连接在一起，并被输入比VexCOM高了根据Iex在RS中产生的电压的量的检测电压(第2检测电压)Vs。此外，在非反相输入端子与输出端子之间连接有电阻元件R5。

由此，Vth根据U3的输出电压而变化，因此，U3作为迟滞比较器进行动作。此时，以在Vcmp从H电平切换为L电平的上升时间点(时刻T2)Iex变为预先设定的设定电流值或者比设定电流值略高的方式、选择电阻元件R3、R4、R5的值来设定Vth。即，将Vth设定成与Iex为设定电流值或略高的情况下产生的Vs的值相等的值。由此，在Vs超过Vth的时间点，Vth会被下拉，因此，即便Iex在设定电流值附近变动，U3的动作也会被稳定化。

再者，实现U3中的滞后特性的电路构成并不限定于前文所述的使用了图1所示的R5的电路构成例。也可根据比较输出信号Vcmp，使U3的由非反相输入端子(+)和反相输入端子(-)构成的输入端子中的一方当中输入的阈值电压Vth和另一方当中输入的检测电压Vs中的任一方偏移，由此来实现滞后特性。例如，也可对U3的非反相输入端子(+)输入Vs，而且对反相输入端子(-)输入Vth，并利用电阻元件将非反相输入端子(+)与输出端子加以连接，由此来使U3具有滞后特性。

电压切换电路PSW具有如下功能：在励磁期间TP、TN中的励磁期间开始时间点T1到上升时间点T2这一期间、即高电压励磁期间TH内，将从电源电路11供给的VexH施加至LSW，在上升时间点T2到励磁期间结束时间点T1这一期间、即低电压励磁期间TL内，将从电源电路11供给的、表现出比VexH低的电压值的VexL施加至LSW。

此时，PSW具有对针对LSW的VexH的供给进行导通断开控制的开关SWP，根据来自DET的Vcmp、通过公知的驱动电路DRV对SWP进行导通断开控制。

由此，SWP仅在TP、TN中的从该开始时间点T1起到由DET检测到的上升时间点T2为止的TH内导通，对LSW供给VexH。此外，在TH之后的TL内，经由防逆流用的二极管D从恒流电路CCS供给的VexL(VexL')被供给至LSW。

恒流电路CCS具有将从电源电路11供给至PSW的VexL的电流恒流化的功能。

具体而言，CCS利用运算放大器U1对串联在VexL的供给线上的由Pch型功率MOS-FET构成的功率晶体管Q进行控制，由此将VexL恒流化，并经由防逆流用的二极管D供给至LSW。

此时，Q的源极端子(输入端子)经由电阻元件(第1电流检测元件)R1连接到VexL，Q的漏极端子(输出端子)连接到PSW的D的阳极端子。此外，Q的栅极端子(控制端子)连接到U1的输出端子。再者，电阻元件只要能检测流至Q的电流即可，也可使用电阻元件以外的元件、电路。

此外，U1的非反相输入端子(+)经由并联电压基准元件等恒压输出元件U2连接到VexL，并被输入比VexL低了U2的降电压(固定电压)Vr1的量的基准电压Vref1(第1基准电压)。此时，U2的阴极端子(输入端子)连接到VexL，阳极端子(输出端子)经由电阻元件R2连接到VexCOM，U1的非反相输入端子(+)连接到U2的阳极端子。

此外，U1的反相输入端子(-)连接到Q的源极端子，并被输入作为源极端子的电压的输入电压Vin、也就是比VexL低了根据流至Q的电流在R1中产生的电压降的量的检测电压(第1检测电压)。

由此，Vref1与Vin在U1中加以比较，根据得到的比较结果来控制Q。因此，以Vref1与Vin变得相等的方式通过Q来控制VexL的电流值，结果，得以进行供给至PSW的VexL的恒流化。

[第1实施方式的动作]

接着，参考图3，对本实施方式的动作进行说明。图3为表示第1实施方式的励磁电路的动作的信号波形图。

在正极性励磁期间TP内，极性切换信号EXD1为H电平，极性切换信号EXD2为L电平。由此，励磁切换电路LSW的开关SW1、SW4导通，开关SW2、SW3断开，因此励磁电流Iex从节点N1流至节点N2。另一方面，在负极性励磁期间TN内，EXD1为L电平，EXD2为H电平。由此，开关SW1、SW4断开，开关SW2、SW3导通，因此Iex从节点N2流至节点N1。

TP、TN中的各方由高电压励磁期间TH和低电压励磁期间TL构成，所述高电压励磁期间TH位于TP、TN的开头，施加励磁用高电压VexH，所述低电压励磁期间TL接在TH之后，施加励磁用低电压VexL。

上升检测电路DET对检测电压Vs与阈值电压Vth进行比较，根据得到的比较输出信号Vcmp对电压切换电路PSW进行切换控制。

在TP、TN中的每一方，励磁电流Iex在该TH开始的时刻T1发生极性切换，而且根据T1下的VexH的开始施加，该电流值逐渐增加至预先设定的设定电流值，相应地，检测电压Vs也逐渐上升。在Vs低于Vth的情况下，从DET的比较器U3输出表示H电平的Vcmp。由此，PSW成为导通状态，维持对LSW的VexH的施加。

其后，在Vs超过Vth的上升时间点也就是TL开始的时刻T2，从U3输出L电平的Vcmp。由此，PSW成为断开状态，VexH被切断，因此，VexL在恒流电路CCS中经恒流化得到的励磁用低电压VexL'经由二极管D而施加至LSW。

CCS的运算放大器U1始终对Q的源极端子的输入电压Vin与基准电压Vref1进行比较，根据比较结果来控制Q。由此，以Vin变得与Vref1相等也就是电阻元件R1的两端电压(VexL－Vin)成为Vr1的方式对Q进行控制。由此，结果是在R5中流通的VexL的电流得以恒流化而供给至LSW。

[第1实施方式的效果]

如此，本实施方式中，电压切换电路PSW在励磁期间中的励磁期间开始时间点到上升时间点这一期间内将励磁用高电压VexH施加至励磁切换电路LSW，在上升时间点到励磁期间结束时间点这一期间内将比VexH低的励磁用低电压VexL施加至LSW，恒流电路CCS将从电源电路11输入至PSW的VexL的电流恒流化。

由此，不会对CCS施加励磁用高电压VexH，仅VexL的电流在CCS中加以恒流化。因此，能够避免以往的因施加VexH所导致的由功率MOS-FET等构成的CCS的功率晶体管Q的发热，从而能够降低功率晶体管Q中的发热量。

因而，不需要功率晶体管Q用的较大的散热器，而且也无须变更为高耐压的功率晶体管Q。此外，由于功率晶体管Q的发热得到抑制，因此还能进一步提高励磁极性切换时的励磁电压Vex来加快励磁电流Iex的上升以提高励磁频率。由此，能够容易地实现在FA市场中得到广泛使用的小型而且具有良好的测量稳定性的电磁流量计。

此外，在本实施方式中，可为：CCS由功率晶体管Q和运算放大器U1构成，所述功率晶体管Q的输入端子经由电阻元件R1而被供给VexL，输出端子连接到PSW，所述运算放大器U1将比VexL低了固定电压Vr1的量的基准电压Vref1与输入端子的输入电压Vin进行比较，根据得到的比较结果来控制Q。

由此，Vref1相对地跟随VexL而变化，因此，即便VexL的电压值发生变动，也能稳定地将VexL恒流化。

此外，在本实施方式中，可为：上升检测电路DET构成为具备比较器U3，所述比较器U3的一输入端子被输入比接地电位VexCOM高了固定电压的量的阈值电压Vth，另一输入端子被输入比VexCOM高了检测Iex的Rs中产生的电压的量的检测电压Vs，并且，U3将Vth与Vs进行比较，根据得到的比较结果将表示上升时间点的比较输出信号Vcmp从输出端子输出至PSW，在比较时，基于滞后特性来进行比较，所述滞后特性是通过根据Vcmp使一输入端子或另一输入端子的输入电压偏移而获得的。

更具体而言，可为：上升检测电路DET由U3和电阻元件R5构成，所述U3的非反相输入端子(+)被输入具有固定的输出电阻值的Vth，反相输入端子(-)被输入根据Iex发生变化的Vs，根据Vth与Vs的比较结果将表示上升时间点的Vcmp从输出端子输出至PSW，所述电阻元件R5的一端连接到U3的非反相输入端子，另一端连接到U3的输出端子。

由此，根据比较输出信号Vcmp来切换Vth，在Vs超过Vth的时间点，Vth会被下拉，因此U3可以根据滞后特性来进行比较动作。因而，即便Iex在设定电流值附近变动，也能稳定输出Vcmp而不会产生电颤。因此，能够稳定控制PSW，从而不需要Iex的稳定等待时间，而且能够减小恒流化之后的VexL'的振动幅度。此外，无须使U3的动作点准确地配合设定电流值，因此无须使用高精度的基准元件作为U3的基准电压，可以使用通用的电源电压(例如VexSW)。

[第2实施方式]

接着，参考图4，对本发明的第2实施方式的励磁电路10进行说明。图4为表示第2实施方式的励磁电路的电路图。

第1实施方式对如下情况进行了说明：在恒流电路CCS中，以励磁用低电压VexL为基准，通过运算放大器U1对基准电压Vref1与功率晶体管Q的源极端子的输入电压Vin进行比较，由此将供给至电压切换电路PSW的励磁用低电压VexL恒流化。本实施方式是对如下情况进行说明：以接地电位VexCOM为基准，通过U1将根据励磁电流Iex发生变化的检测电压(第2检测电压)Vs与基准电压(第2基准电压)Vref2进行比较，由此将VexL恒流化。

即，在本实施方式的CCS中，对Q的源极端子(输入端子)供给VexL，Q的漏极端子(输出端子)连接到PSW的二极管D的阳极端子。此外，Q的栅极端子(控制端子)连接到U1的输出端子。

此外，U1的反相输入端子(-)经由并联电压基准等恒压输出元件U4连接到VexCOM，并被输入比VexCOM高了U4的降电压(固定电压)Vr2的量的基准电压(第2基准电压)Vref2。此时，U4的阴极端子(输入端子)经由电阻元件R6连接到VexSW，阳极端子(输出端子)连接到VexCOM，U1的反相输入端子(-)连接到U4的阴极端子。

此外，U1的非反相输入端子(+)与连接在LSW与VexCOM之间的电阻元件(第2电流检测元件)RS的LSW(N3)侧连接在一起，并被输入比VexCOM高了根据Iex在RS中产生的电压的量的检测电压(第2检测电压)Vs。此处，是以Vs兼用输入到上升检测电路DET的比较器U3的Vs(第3检测电压)、RS也兼用生成DET的Vs的RS(第3电流检测元件)的情况为例进行说明，但也可另行设置这些元件。

由此，Vref2与Vs在U1中加以比较，根据得到的比较结果来控制Q。因此，以Vref2与Vs变得相等的方式、通过Q来控制VexL的电流值，结果，得以进行供给至PSW的VexL的恒流化。

[第2实施方式的效果]

如此，本实施方式可为，恒流电路CCS由功率晶体管Q和运算放大器U1构成，所述功率晶体管Q的输入端子被供给VexL，输出端子连接到电压切换电路PSW，所述运算放大器U1将比VexCOM高了固定电压Vr2的量的基准电压Vref2与比VexCOM高了根据励磁电流Iex在RS中产生的电压的量的检测电压Vs进行比较，根据得到的比较结果来控制Q。

由此，以VexCOM为基准来进行Iex的恒流化，即便VexL的电压值发生变动，也能稳定地将VexL恒流化。此外，与图1的CCS相比，不需要电阻元件R1，而且能够避免R1中的VexL的电压降。

[实施方式的扩展]

以上，参考实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。可以在本发明的范围内对本发明的构成和详情进行本领域技术人员能够理解的各种变更。此外，各实施方式可以在不发生矛盾的范围内任意组合来加以实施。

符号说明

1 电磁流量计

10 励磁电路

11 电源电路

11A 开关控制电路

11B 变压器

11C 整流电路

11D、11E 调压器

11F 升压DC-DC变换器

12 控制电路

13 检测器

14 设定-显示器

LSW 励磁切换电路

DET 上升检测电路

PSW 电压切换电路

CCS 恒流电路

Pex 测定管

E1、E2 检测电极

Lex 励磁线圈

SW1、SW2、SW3、SW4、SWP 开关

U1 运算放大器

U3 比较器

U2、U4 恒压输出元件

Q 功率晶体管

R1、R2、R3、R4、R5、R6、RS 电阻元件

D 二极管

DRV 驱动电路

N0、N1、N2、N3 节点

VexH 励磁用高电压

VexL、VexL' 励磁用低电压

VexSW 检测用电压

VexCOM 接地电位

EXD1、EXD2 极性切换信号

Vout 供给电压

Vex 励磁电压

Iex 励磁电流

Vs 检测电压

Vth 阈值电压

Vcmp 比较输出信号

Vin 输入电压

Vref1、Vref2 基准电压

Tex 固定周期

TP 正极性励磁期间

TN 负极性励磁期间。

Claims (4)

1.一种励磁电路，其特征在于，具备：

励磁切换电路，其针对每一个以固定周期反复的正/负励磁期间将供给至电磁流量计的励磁线圈的励磁电流的极性切换为正极性/负极性；

上升检测电路，其针对每一所述励磁期间来检测所述励磁电流的电流值达到了预先设定的设定电流值的上升时间点；

电压切换电路，其在所述励磁期间中的励磁期间开始时间点到所述上升时间点这一期间内将励磁用高电压施加至所述励磁切换电路，在所述上升时间点到励磁期间结束时间点这一期间内将比所述励磁用高电压低的励磁用低电压施加至所述励磁切换电路；以及

恒流电路，其将供给至所述电压切换电路的所述励磁用低电压的电流恒流化，

所述恒流电路具备：

晶体管，其输入端子经由第1电流检测元件而被供给所述励磁用低电压，输出端子连接到所述电压切换电路；以及

运算放大器，其将第1检测电压与第1基准电压进行比较，根据得到的比较结果来控制所述晶体管，所述第1检测电压比所述励磁用低电压低了根据流至所述晶体管的电流在所述第1电流检测元件中产生的电压降的量，所述第1基准电压比所述励磁用低电压低了固定电压的量。

2.根据权利要求1所述的励磁电路，其特征在于，

所述上升检测电路具备比较器，所述比较器的一输入端子被输入比所述励磁电路的接地电位高了固定电压的量的阈值电压，另一输入端子被输入比所述接地电位高了检测所述励磁电流的第3电流检测元件中产生的电压的量的第3检测电压，

所述比较器将所述阈值电压与所述第3检测电压进行比较，根据得到的比较结果将表示所述上升时间点的比较输出信号从输出端子输出至所述电压切换电路，在所述比较时，基于滞后特性来进行比较，所述滞后特性是通过根据所述比较输出信号使所述一输入端子或另一输入端子的输入电压偏移而获得的。

3.根据权利要求1所述的励磁电路，其特征在于，

所述上升检测电路具备：

比较器，所述比较器的非反相输入端子被输入比所述励磁电路的接地电位高了固定电压的量而且具有固定的输出电阻值的阈值电压，反相输入端子被输入比所述接地电位高了检测所述励磁电流的第3电流检测元件中产生的电压的量的第3检测电压，根据所述阈值电压与所述第3检测电压的比较结果将表示所述上升时间点的比较输出信号从输出端子输出至所述电压切换电路；以及

电阻元件，其一端连接到所述比较器的非反相输入端子，另一端连接到所述比较器的输出端子。

4.一种电磁流量计，其特征在于，具备：

励磁线圈，其在与测定管中流动的流体的流动方向垂直的方向产生磁场；

励磁电路，其以固定周期切换供给至所述励磁线圈的励磁电流的极性；

一对检测电极，它们检测所述流体中产生的电动势；以及

控制电路，其利用由所述检测电极检测到的电动势来算出所述流体的流量，

所述励磁电路由根据权利要求1～3中任一项所述的励磁电路构成。

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