JP2005257362A - Flow-measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷に電源電圧より高電圧の電力を供給するチャージポンプ型昇圧手段を用い、超音波を利用して気体や液体などの流量を計測する流れ計測装置に関する。 The present invention relates to a flow measuring device that uses a charge pump type boosting means for supplying power having a voltage higher than a power supply voltage to a load, and measures a flow rate of gas or liquid using ultrasonic waves.
従来の昇圧手段としてはDCDCコンバータを利用したものがあり、これを利用した流れ計測装置は超音波を用いた電気的な計測方法である(例えば、特許文献1参照)。図17は一般的な昇圧回路の構成を示すブロック図である。図17において1は電源、2はDCDCコンバータ、3はインダクタンスL,4はダイオードD,5はコンデンサC、6は負荷である。DCDCコンバータ2はインダクタンス3をスイッチング動作することによりオンからオフになったときにインダクタンスに生じる逆起電力がダイオード4を介して整流し、コンデンサ5でリップルを小さくした安定した高電圧を負荷6に供給するものである。図18は、従来の流れ計測装置としての超音波流量計の構成を示すブロック図である(例えば、特許文献1参照)。
As a conventional boosting means, there is one using a DCDC converter, and a flow measuring device using this is an electrical measuring method using ultrasonic waves (for example, see Patent Document 1). FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a general booster circuit. In FIG. 17, 1 is a power source, 2 is a DCDC converter, 3 is an inductance L, 4 is a diode D, 5 is a capacitor C, and 6 is a load. In the DC-
図18において、流体流路11の途中に超音波を発信する第1振動子12と受信する第2振動子13が流れ方向に配置されている。14は第1振動子12への送信回路、15は第2振動子13で受信した超音波を信号処理する受信回路である。16は受信回路15で超音波を検知した後第1振動子12からの送信と第2振動子13での受信を複数回繰り返す繰返し手段である。17は受信回路で超音波を検出した後、再度第1振動子12から超音波を送信するまでの遅延時間を発生させる遅延時間発生手段であり、18は遅延時間発生手段17により発生した遅延時間を計測する遅延時間計測手段、19は遅延時間発生手段17の計測値を基に、遅延時間を制御する遅延時間制御手段、20は繰返し手段により行われる複数回の超音波伝達の所要時間を計測する累積時間計測手段、21は遅延時間計測手段18および累積時間計測手段20の計測値から流量を求める流量演算手段である。
In FIG. 18, a
送信回路14より送出されたバースト信号により第1振動子12から発信された超音波信号は、流れの中を伝搬し、第2振動子13で受信され受信回路15で検知され、遅延時間発生手段17で発生した遅延時間を置いた後、再び送信回路14よりバースト信号が送出される。送信回路14からのバースト信号は、予め定められた回数だけ繰り返され、この繰返しに要した時間を累積時間計測手段20で、また、遅延時間を遅延時間計測手段10により計測する。
The ultrasonic signal transmitted from the
更に、流量演算手段21では、累積時間計測手段20で求めた値から遅延時間計測手段19で求めた遅延時間を差し引くことにより、超音波の伝達のみの所要時間Tを求める。通常、この送信回路から振動子を駆動する際には伝搬距離により信号が減衰することを考慮して高電圧を供給する。その回路として上記に説明した昇圧回路を利用することが多い。
しかしながら従来の昇圧回路における高電圧供給回路では負荷の動作とDCDCコンバータの動作タイミングが統一されておらず、個々に動作している。例えば負荷が動作して電圧が低下してもDCDCコンバータの閾値レベルまで電圧が下がっていなければ昇圧動作を開始しない。そして次に負荷が動作し始めてから電圧低下を検知すると負荷の動作中にもかかわらず昇圧動作を行なうことがある。これにより負荷の動作電圧が途中で変化したり、スイッチングノイズを発生したりすることがある。 However, in the conventional high voltage supply circuit in the booster circuit, the operation of the load and the operation timing of the DCDC converter are not unified, and they operate individually. For example, even if the load operates and the voltage drops, the voltage boosting operation is not started unless the voltage drops to the threshold level of the DCDC converter. Then, when a voltage drop is detected after the load starts to operate, a boosting operation may be performed regardless of the operation of the load. As a result, the operating voltage of the load may change in the middle, or switching noise may occur.
そして昇圧した電圧が一定でない状態で流れ計測装置の送信側における振動子を駆動すると毎回異なる電圧の送信波形となる。さらに受信動作を行っているような時に昇圧回路が動作するとシステムの電圧が変動したり、ノイズの発生による計測精度の劣化につながる可能性がある。 When the transducer on the transmission side of the flow measuring device is driven in a state where the boosted voltage is not constant, a transmission waveform with a different voltage is generated each time. Furthermore, if the booster circuit operates during a receiving operation, the system voltage may fluctuate or the measurement accuracy may be degraded due to noise.
また、誘導性の素子を用いるDCDCコンバータでは動作時の逆起電力や誘導ノイズにより他の回路へ影響を及ぼす可能性がある。 In addition, in a DCDC converter using an inductive element, there is a possibility that other circuits are affected by back electromotive force or induced noise during operation.
本発明は上記の課題を解決するもので、負荷の動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段を制御することで、安定した電圧で負荷への電力供給を行うとともに、コイルを使用しない回路構成によりノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することを目的としている。 The present invention solves the above-described problem. By controlling the charge pump type boosting means according to the operation of the load, power is supplied to the load at a stable voltage, and noise is generated by a circuit configuration that does not use a coil. The purpose of this is to realize the operation of the boosting means so as not to affect the system.
そして、このような安定した昇圧制御手段を用いることで、計測系の安定動作を実現する精度の良い流量計測を実現することを目的としている。 An object of the present invention is to realize an accurate flow rate measurement that realizes a stable operation of the measurement system by using such a stable boost control means.
前記従来の課題を解決するために、本発明の流速または流量計測手段の電源制御手段は
負荷である超音波を送信する振動子の動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段による電源の昇圧動作を制御する。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the power supply control means of the flow velocity or flow rate measurement means of the present invention controls the boosting operation of the power supply by the charge pump type boosting means according to the operation of the vibrator that transmits the ultrasonic wave as the load. To do.
本発明の、流れ計測装置は、負荷である超音波を送信する振動子の動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段による電源の昇圧動作を制御するものである。 The flow measuring device of the present invention controls the boosting operation of the power source by the charge pump type boosting means in accordance with the operation of the vibrator that transmits the ultrasonic wave as a load.
これによって、負荷の動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段の出力電圧を制御する動作を行うことにより安定した電圧で負荷である振動子への高圧電力供給を行う。 Thus, high voltage power is supplied to the vibrator as a load with a stable voltage by performing an operation of controlling the output voltage of the charge pump type booster according to the operation of the load.
第1の発明は被測定流体の流れる流路に配置され超音波を送受信する一対の振動子と、前記振動子の送受信の切換手段と、前記振動子間相互の超音波伝搬を複数回行う繰返し手段と、前記繰返し時に前記振動子からの送信信号を遅らせる遅延手段と、それぞれの複数回繰返しの伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段のそれぞれの計時値の差に基づいて流量を算出する流量演算手段と、電源と、前記電源から高電圧をつくるチャージポンプ型昇圧手段と、前記チャージポンプ型昇圧手段の出力で動作する負荷と、前記負荷の動作に応じて前記チャージポンプ型昇圧手段を制御する電源制御手段を備えた流れ計測装置である。 A first aspect of the present invention is a repetitive method in which a pair of transducers arranged in a flow path through which a fluid to be measured flows transmits / receives ultrasonic waves, a transmission / reception switching unit of the transducers, and an ultrasonic wave propagation between the transducers a plurality of times. Means, delay means for delaying the transmission signal from the vibrator at the time of repetition, time measuring means for measuring the propagation time of each of the plurality of repetitions, and calculating the flow rate based on the difference between the time measured values of the time measuring means Flow rate calculating means, a power source, a charge pump type boosting means for generating a high voltage from the power source, a load operating at the output of the charge pump type boosting means, and the charge pump type boosting means according to the operation of the load It is a flow measuring device provided with the power supply control means which controls.
そして、電源制御手段は、負荷の動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段を制御することで、安定した電圧で負荷である振動子への電力供給を行うとともに、コイルを使用しない回路構成により昇圧などの動作による電圧の不安定さやスイッチングノイズの発生を抑える。そしてノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することで計測系の安定動作を実現する精度の良い流量計測を実現することができる。 The power supply control means controls the charge pump type boosting means in accordance with the operation of the load, thereby supplying power to the vibrator as a load with a stable voltage and boosting with a circuit configuration that does not use a coil. Suppresses voltage instability and switching noise caused by operation. By realizing the operation of the boosting means that does not affect the system such as noise, it is possible to realize a highly accurate flow rate measurement that realizes a stable operation of the measurement system.
第2の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が、負荷が動作する度にチャージポンプ型昇圧手段を動作することにより、負荷の動作による電圧変動分を必ず補充することで電圧の安定度を向上することが可能になる。 In the second invention, in particular, the power supply control means of the first invention operates the charge pump type boosting means every time the load operates, so that the voltage fluctuation due to the operation of the load is always replenished, thereby stabilizing the voltage. It becomes possible to improve the degree.
第3の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が負荷が一定回数動作する度にチャージポンプ型昇圧手段を動作することにより、繰返し動作する場合に負荷の電圧変動の状態が常に同じようにすることができ電圧変動の再現性を向上することが可能になる。 In the third aspect of the invention, in particular, when the power supply control means of the first aspect of the invention operates the charge pump type boosting means every time the load is operated a predetermined number of times, the state of the voltage fluctuation of the load is always the same in the case of repeated operation. It becomes possible to improve the reproducibility of the voltage fluctuation.
第4の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が負荷の動作回数の公約数になる分割回数度にチャージポンプ型昇圧手段を動作することにより、繰返し動作をする場合に負荷の電圧変動の状態が最初の繰返し回数動作時と最後の繰返し動作時でも同じ電圧変動状態の電力を供給することが可能になる。 According to the fourth aspect of the invention, in particular, when the power supply control means of the first aspect of the invention operates the charge pump type boosting means at the number of divisions that is the common divisor of the number of times of operation of the load, It is possible to supply electric power in the same voltage fluctuation state even when the state is in the first repetitive operation and the last repetitive operation.
第5の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が負荷の動作する前にチャージポンプ型昇圧手段を動作することにより、常に負荷が動作する時に高電圧を供給可能な状態にしておくことが可能になる。 According to a fifth aspect of the invention, in particular, by operating the charge pump type boosting means before the power supply control means of the first invention operates the load, the high voltage can always be supplied when the load operates. Is possible.
第6の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が負荷の動作した後にチャージポンプ型昇圧手段を動作することにより、負荷が動作した後に電圧を上げておくことで次に動作する直前にチャージポンプ型昇圧手段を動作することなくノイズ発生を抑えた動作を可能になる。 According to the sixth aspect of the invention, in particular, by operating the charge pump type boosting means after the power supply control means of the first aspect of the invention operates the load, immediately before the next operation by raising the voltage after the load operates. An operation in which noise generation is suppressed without operating the charge pump type boosting means becomes possible.
第7の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が負荷の状態に応じてチャージポンプ型昇圧手段を動作することにより、負荷の変動に対して電圧の上昇をすばやく対応することが可能になる。 According to the seventh aspect of the invention, in particular, the power supply control means of the first aspect of the invention operates the charge pump type boosting means in accordance with the state of the load, so that it is possible to quickly cope with the voltage rise against the load fluctuation. Become.
第8の発明は、特に第1の発明の電源制御手段がチャージポンプ型昇圧手段に対する動作信号の設定状態を外部から調節できる通信手段を有する構成により、チャージポンプ型昇圧手段の動作を外部から操作することで想定外の負荷の変動や外乱によるシステムの動作に対しても安定した電圧供給を確かなものにすることが可能になる。 According to the eighth aspect of the invention, the operation of the charge pump type boosting means is operated from the outside by the configuration in which the power supply control means of the first invention has the communication means that can adjust the setting state of the operation signal for the charge pump type boosting means from the outside. By doing so, it becomes possible to ensure a stable voltage supply even for system operation due to unexpected load fluctuations and disturbances.
第9の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が経年変化に応じてチャージポンプ型昇圧手段に対する動作信号の設定状態を変更する経年変化調整手段を有する構成により、経年変化による負荷やチャージポンプ型昇圧手段の変動に対しても追随して調節することができ、長期間安定した動作をすることが可能になる。 According to the ninth aspect of the invention, in particular, the power supply control means of the first invention has an aging adjustment means for changing the setting state of the operation signal for the charge pump type boosting means in accordance with aging, so that the load and charge due to aging changes. It is possible to follow the fluctuation of the pump type boosting means and adjust it, and it becomes possible to operate stably for a long time.
第10の発明は、特に第1の発明の電源制御手段が周囲温度変化に応じてチャージポンプ型昇圧手段に対する動作信号の設定状態を変更する温度変化調整手段を有する構成により、温度変化の激しい環境におかれた負荷やチャージポンプ型昇圧手段に対しても追随して調節することができ、安定した電圧動作をすることが可能になる。 In the tenth aspect of the invention, particularly, the power supply control means of the first aspect of the invention has a temperature change adjusting means for changing the setting state of the operation signal for the charge pump type boosting means in accordance with a change in ambient temperature. The load can be adjusted following the load and the charge pump type boosting means, and a stable voltage operation can be performed.
第11の発明は、特に第1の発明から第10の発明のいずれか1つにおける電源制御手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを有する構成としたもので、これによりチャージポンプ型昇圧手段の動作設定、変更が容易にでき、また経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに出力電圧の精度向上を行うことができる。 The eleventh aspect of the invention has a configuration having a program for causing a computer to function as the power supply control means in any one of the first to tenth aspects of the invention, and thereby the operation of the charge pump type boosting means. It can be set and changed easily, and can flexibly cope with aging, etc., so that the accuracy of the output voltage can be improved more flexibly.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における流れ計測装置について説明する。
(Embodiment 1)
A flow measuring apparatus according to
図1は本実施の形態1の流れ計測装置の一例を示す流量計測装置のブロック図である。図1おいて、被測定流体の流れる流路31と、前記流路31に配置された超音波を送受信する第1の振動子32、第2の振動子33を設置し、前記第1の振動子32を駆動する送信手段34と、前記第2の振動子33の受信信号を受け受信タイミングを決定する受信手段35と、前記送信手段34と第1の振動子32、および第2の振動子33と受信手段35の間に切換手段36を設け、超音波の送受信を第1の振動子32と第2の振動子33の間で交互に行うようにしている。
FIG. 1 is a block diagram of a flow rate measuring apparatus showing an example of a flow measuring apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, a
受信手段35の出力を受け送信手段34を介して再度超音波の送受信を繰り返すという動作回数を計測し所定の回数で動作を停止する繰返し手段37と、前記繰返し手段37の信号を受け所定の遅延時間遅れて前記送信手段34のトリガ信号として出力する遅延手段38と、少なくとも送信手段34による第1の振動子32の駆動開始から前記繰返し手段37の動作停止までの超音波の伝搬時間を測定する計時手段39と、前記計時手段39の値から前記一対の振動子間の流速を演算し、それから流量を求める流量演算手段40(演算手段)とを有するものである。
The
さらに計測制御手段41を設け、前記送信手段34を動作する計測スタート信号を出力する。さらに電力の供給を行う電源42と、電源より高電圧の負荷を駆動するためのチャージポンプ型昇圧手段43と、前記電源とチャージポンプ型昇圧手段を制御する電源制御手段44を備えている。
Further, a measurement control unit 41 is provided, and a measurement start signal for operating the
通常の動作を説明する。計測制御手段41からスタート信号を受けた送信手段34が第1の振動子32を一定時間パルス駆動行うと同時に計時手段39は計測制御手段41からの信号によって時間計測始める。パルス駆動された第1の振動子32からは超音波が送信される。第1の振動子32から送信した超音波は被測定流体中を伝搬し、第2の振動子33で受信される。第2の振動子33の受信出力は、受信手段35で信号を増幅された後、予め定められている受信タイミングの信号レベルで超音波の受信を決定する。繰返し動作を行わない場合はこの超音波の受信を決定した時点で計時手段39の動作を停止し、その時間情報tから(式1)によって流速を求める。
Normal operation will be described. Upon receiving the start signal from the measurement control means 41, the transmission means 34 pulse-drives the
ここで、計時手段39から得た測定時間をt、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をL、音速をc、被測定流体の流速をvとする。 Here, the measurement time obtained from the time measuring means 39 is t, the effective distance in the flow direction between the ultrasonic transducers is L, the sound velocity is c, and the flow velocity of the fluid to be measured is v.
v=(L/t)−c・・・(式1)
受信手段35は通常コンパレータによって基準電圧と受信信号を比較するようになっていることが多い。
v = (L / t) -c (Formula 1)
The receiving means 35 is usually configured to compare the reference voltage and the received signal by a comparator.
繰返し手段37を用いる今回の動作は受信手段35の判定結果を遅延手段38で一定時間遅延させた後に送信手段34に返し、再度送信を行う。繰返し動作を決められた回数行い、その時間を計時手段39で測定し、計時手段39の測定時間を元に(式2)の計算によって流速を求める。
In the current operation using the repeating
ここで、遅延手段の遅延時間をTd、繰返しの回数をn、測定時間をts、超音波振動子間の流れ方向の有効距離をL、音速をc、被測定流体の流速をvとする。 Here, the delay time of the delay means is Td, the number of repetitions is n, the measurement time is ts, the effective distance in the flow direction between the ultrasonic transducers is L, the sound velocity is c, and the flow velocity of the fluid to be measured is v.
v=L/(ts/n−Td)−c・・・(式2)
この方法によれば(式1)の方法に比べ精度よく測定することができる。
v = L / (ts / n−Td) −c (Expression 2)
According to this method, it is possible to measure with higher accuracy than the method of (Equation 1).
また、第1の超音波振動子32と第2の超音波振動子33とを切り替え、被測定流体の上流から下流と下流から上流へのそれぞれの伝搬時間を測定し、(式3)より速度vを求める。
Further, the first
ここで、上流から下流への測定時間時間をt1、下流から上流への測定時間時間をt2とする。 Here, the measurement time from upstream to downstream is t1, and the measurement time from downstream to upstream is t2.
v=L/2((1/t1)−(1/t2))・・・(式3)
この方法によれば音速の変化の影響を受けずに流度を測定することが出来るので、流速・流量・距離などの測定に広く利用されている。流速vが求まると、それに流路1の断面積を乗ずることにより流量を導くことができる。
v = L / 2 ((1 / t1)-(1 / t2)) (Formula 3)
According to this method, the flow rate can be measured without being affected by the change in the sound speed, and thus it is widely used for measuring the flow velocity, the flow rate, the distance, and the like. When the flow velocity v is obtained, the flow rate can be derived by multiplying it by the cross-sectional area of the
通常の動作は図2に示すタイミング図のようになる。すなわち、計測制御手段41による時刻t0における開始信号から計測を開始し、t1で送信手段34を介して第1の超音波振動子32を駆動する。そこで発生した超音波信号は流路内を伝搬し時刻t2で第2の超音波振動子33に到達し、受信手段35で受信点を検知すると繰返し手段37は設定回数に達していない場合、遅延手段38に信号を送出する。そして時刻t3から遅延手段38が動作し、予め定めた時間だけ動作した後時刻t4で送信手段34に信号を送出し、再び第1の超音波振動子32を駆動する。以下、この繰返しを行っている。
Normal operation is as shown in the timing diagram of FIG. That is, measurement is started from the start signal at time t0 by the measurement control means 41, and the first
繰返し手段37で決められた回数動作すると図2時刻t5で送受信動作は停止し、その時間は図に示すTとなる。その後、切換え手段36が送受信を切換える。すなわち第1の超音波振動子32が受信側、第2の超音波振動子33が送信側になる。そして同様な繰返し動作を行う。
When the number of times determined by the repeating
次に計測制御手段41などに電力を供給する電源周辺について説明する。図3は本実施の形態の電源周辺の構成を示すブロック図である。図3において42は電源、43はチャージポンプ型昇圧手段、44は電源制御手段、5は安定用コンデンサ、6は負荷である。チャージポンプ型昇圧手段43の例としては内部に少なくとも1つのコンデンサを有するスイッチング昇圧手段43a、出力電圧を安定する電圧安定手段43bで構成できる。
Next, the vicinity of the power source that supplies power to the measurement control means 41 and the like will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration around the power source according to the present embodiment. In FIG. 3, 42 is a power source, 43 is a charge pump type boosting means, 44 is a power supply control means, 5 is a stabilizing capacitor, and 6 is a load. As an example of the charge pump
チャージポンプ型昇圧手段43の動作を図3(b)のブロック図で説明する。電源1の下流にスイッチとコンデンサで構成するチャージポンプ型昇圧手段43を接続し、その出力は安定用コンデンサ5と並列に接続した負荷6に送られる。
The operation of the charge pump
チャージポンプ型昇圧手段は電源制御手段44からの発振により制御する。チャージフェーズではスイッチS1,S4が開成し、スイッチS2,S3が閉止している。電源1はフライングコンデンサCFを入力電圧まで充電する。次にトランスファフェーズではスイッチS1,S4が閉止し、スイッチS2,S3が開成する。CFにかかる電圧は入力電圧Vinと直列になり、電源とCFの双方は安定用コンデンサに放電する。基本的なチャージポンプ型昇圧手段は倍電圧器として動作し、この図3(b)では出力電圧は入力電圧の2倍となる。このスイッチとCFを直列に複数段構成することにより出力電圧は高くなる。
The charge pump type boosting means is controlled by oscillation from the power supply control means 44. In the charge phase, the switches S1 and S4 are opened and the switches S2 and S3 are closed. The
図3(a)では負荷6の動作は電圧制御手段44で検知できるようになっている。電圧の情報によりスイッチの開閉手段を制御して昇圧電圧を調節することが可能である。また出力電圧を電源制御手段44で測定し、例えばAD変換器などにより電圧信号を得ることにより電源制御手段44はチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧を一定にするようスイッチの開閉動作を調整する信号を送出する。このように電源制御手段44は負荷6の動作を検知し、その動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段43に信号を送出し電圧を調整することで、安定した電圧で負荷6への電力供給を行うとともに、負荷の動作に影響を与えない時期に昇圧手段22を動作することでノイズ等の影響をシステムに与えないようなチャージポンプ型昇圧手段の動作を実現することが可能になる。
In FIG. 3A, the operation of the
電圧安定手段43bとしては高精度の電圧レギュレータを用いれば電圧制御はさらに良くなる。それは電圧安定手段43bの入力を高電圧として降圧動作により出力電圧を安定させるためである。一般にDCDCコンバータよりレギュレータの方が出力電圧の安定度が高いためより回路の安定度が向上する。 If a high-precision voltage regulator is used as the voltage stabilizing means 43b, the voltage control is further improved. This is because the output voltage is stabilized by the step-down operation with the input of the voltage stabilizing means 43b as a high voltage. In general, the regulator is more stable than the DCDC converter, and the stability of the circuit is further improved.
従来例との差を図4のタイミングを用いて説明する。図4(a)は従来の昇圧回路であるDCDCコンバータ2における負荷の動作タイミングである。負荷が動作することにより昇圧手段2の出力電圧が図4(b)のように低下してくる。そしてt1で電圧が低下したことを検知してDCDCコンバータが動作する。
A difference from the conventional example will be described with reference to the timing of FIG. FIG. 4A shows the operation timing of the load in the
このt1のタイミングは電圧によってのみ決まり負荷の動作を考慮していない。したがって、図4にあるように負荷6が動作中に電圧が低下した場合もすぐにDCDCコンバータが昇圧動作を開始してしまう。これは負荷の端子電圧が動作中に変動することを示している。計測装置などに使用していると動作電圧が変動するため安定度が悪くなってくる。
同様に図4(c)は本発明の電源制御手段44を用いた場合の負荷の動作タイミングである。そして図4(d)が電源制御手段44の動作タイミングである。電源制御手段44は負荷6の動作を検知しているため負荷の動作が終了すると時刻t3、t4でチャージポンプ型昇圧手段43に信号を送出しスイッチ動作を調節することで昇圧動作を行う。したがってチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧は図4(e)のようになり、負荷の動作タイミングを外して電圧の変更を行うことが可能になる。
The timing of t1 is determined only by the voltage and does not consider the operation of the load. Therefore, as shown in FIG. 4, even when the voltage drops while the
Similarly, FIG. 4C shows the operation timing of the load when the power supply control means 44 of the present invention is used. FIG. 4D shows the operation timing of the power supply control means 44. Since the power supply control means 44 detects the operation of the
流れ計測装置において図5のように電源制御手段44から送信手段34付近の動作について説明する。第1の振動子32を駆動するには流路31の内部を十分な超音波信号レベルで伝送するためある程度高電圧で駆動する必要がある。そこでチャージポンプ型昇圧手段43の出力は送信手段34を介して第1の振動子32に繋がっている。途中の切換え手段36は送受信を切換えているだけなのでここでの詳しい説明は除く。送信手段34の内部の一例として振動子を動作するために34aから34dまでの駆動開閉手段を用いたブリッジ構成をとる。最初送信開閉手段34a,34dを通電状態にし、反対に34b、34cを開放しておく。次に送信開閉手段34a,34dを開放し、34b、34cを通電状態にする。この動作で振動子が動作し始める。振動子への電源はチャージポンプ型昇圧手段43からの高電圧が供給される。
The operation of the flow measuring device in the vicinity of the transmission means 34 from the power supply control means 44 will be described as shown in FIG. In order to drive the
この高電圧の供給が図4(b)に示してあるように負荷(ここでは振動子)の動作状態によらず、チャージポンプ型昇圧手段43のみの動作で昇圧動作を行うと振動子への供給電圧が動作中に変化してしまい、受信信号が一定でなくなる。これは流量の計測精度に大きく影響するために好ましいことではない。図4(d),図4(e)のように電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43の動作や振動子32の動作を検知し、振動子32の動作に影響の無い時期にチャージポンプ型昇圧手段43を動作するように制御信号を送出することにより安定した電圧で振動子への電力供給を行うとともに、ノイズ等の影響を流量計測システム全体に与えないようなチャージポンプ型昇圧手段43の動作を実現することが可能になる。
As shown in FIG. 4B, when the high voltage is supplied by the operation of only the charge pump
また、従来のDCDCコンバータのようにコイルを使用しない回路構成により昇圧などの動作で発生する逆起電力や誘導ノイズによる電圧の不安定さやスイッチングノイズの発生を抑えることができ、そしてノイズ等の影響をシステムに与えないような昇圧手段の動作を実現することで計測系の安定動作を実現する精度の良い流量計測を実現することができる。 In addition, the circuit configuration that does not use a coil as in the conventional DCDC converter can suppress the instability of voltage and switching noise due to back electromotive force and induced noise generated during operations such as boosting, and the effects of noise, etc. By realizing the operation of the boosting means so as not to give to the system, it is possible to realize a highly accurate flow rate measurement that realizes a stable operation of the measurement system.
さらにチャージポンプ型昇圧手段43の出力段には電源安定手段43bとしてレギュレータを設置することでさらに電圧安定度を向上することが可能である。
Furthermore, it is possible to further improve the voltage stability by providing a regulator as the power supply stabilizing means 43b at the output stage of the charge pump
電源制御手段44は計測制御手段41から計測動作信号が出ているのを信号として受け取ることが可能なため、より確実に振動子の動作に影響を与えない状態でチャージポンプ型昇圧手段43を制御することできるようになる。図5では電源制御手段44と計測制御手段41を別々に設けているが同じ制御手段として1つの論理手段、例えばマイコンを用いても良い。
Since the power supply control means 44 can receive the measurement operation signal from the measurement control means 41 as a signal, the charge pump
さらに、チャージポンプ型昇圧手段43内部のコンデンサが中途半場な充電である場合はまだ昇圧動作を必要としないが、負荷に電力を供給するには容量不足というような場合もある。この場合は電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43に発振信号を送出しスイッチの開閉動作を指示し、さらに高い電圧をつくり出力コンデンサ43dを充電する方法もある。
Further, when the capacitor in the charge pump
また、チャージポンプ型昇圧手段43の素子自体で出力電圧を監視している場合は、出力に抵抗などの電力消費を促す素子を一時的に接続し電圧を低下させてから昇圧動作を確実に動作する方法をとることも可能である。またチャージポンプ型昇圧手段43内部のスイッチの動作回数を変化するよう電源制御手段からの発振動作信号を変化してチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧を微調整することが可能である。
In addition, when the output voltage is monitored by the element itself of the charge pump
また、図6を用いて他の動作を説明する。計測制御手段41が動作し第1の振動子32が動作するとチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧は低下する。このため図6の時刻t0、t2、t4、t6で図6(a)のように第1の振動子32が動作すると、それぞれt1、t3、t5、t7において図6(b)のように電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。負荷である振動子の動作は電源制御手段44が検知できるため、その動作する度に電圧の調整を行うことが可能になる。
Further, another operation will be described with reference to FIG. When the measurement control unit 41 operates and the
その結果チャージポンプ型昇圧手段43の出力は図6(c)のように安定した電圧状態を示す。図6では負荷である振動子が動作してからチャージポンプ型昇圧手段43を動作しているが、計測制御手段41からの信号を入力することで計測動作がわかるため振動子を動作する前にチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整することも可能である。
As a result, the output of the charge pump
その場合の昇圧動作は発振信号を毎回同じにして、同じだけの昇圧、充電を行うような単なる発振回数の制御でも可能である。 In this case, the boosting operation can be performed by simply controlling the number of oscillations so that the oscillation signal is the same every time and the same boosting and charging are performed.
このように電源制御手段44が、振動子31の動作する度にチャージポンプ型昇圧手段43を動作することにより、負荷である振動子の動作による電圧変動分を必ず補充することで電圧の安定度を向上することが可能になる。
As described above, the power supply control unit 44 operates the charge pump
また、図7を用いて他の動作を説明する。計測制御手段41が動作し第1の振動子32が動作するとチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧は低下する。振動子のインピーダンスが大きいと電流もあまり流れないためこの電圧低下はあまり大きくない。そのような場合は、あまり頻繁に電圧調整をすると、却って省電力の観点から得策でない場合がある。
Further, another operation will be described with reference to FIG. When the measurement control unit 41 operates and the
そこで図7の時刻t10、t11で図7(a)のように第1の振動子32が動作して電圧がある程度低下すると、図7(b)のように電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。負荷である振動子の動作は電源制御手段44が検知できるため、その動作する度に電圧の調整を行うことが可能になる。その結果チャージポンプ型昇圧手段43の出力は図7(c)のように安定した電圧状態を示す。
Accordingly, when the
このようにチャージポンプ型昇圧手段43の動作した後、1回目の振動子の動作電圧と2回目の動作電圧は異なるかもしれないが、次のチャージポンプ型昇圧手段43の動作した後の1回目の動作電圧は前の1回目の動作電圧と同じである。その結果一定回数振動子が動作してからチャージポンプ型昇圧手段43を動作するため各回数における電圧は同じになるため、繰り返し回数を多くする場合は平均として精度の良い動作が得られる。
After the operation of the charge pump
このように負荷である振動子が一定回数動作する度にチャージポンプ型昇圧手段43を動作することにより、繰返し動作する場合に振動子の電圧変動の状態が常に同じようにすることができ電圧変動の再現性を向上することが可能になる。
In this way, by operating the
電圧の変化幅はチャージポンプ型昇圧手段43の内部にある電圧安定手段43bの精度によって決まることがあるため、電圧安定手段43bの電圧閾値の設定には注意することが大切である。
Since the voltage change width may be determined by the accuracy of the voltage stabilization means 43b inside the charge pump
ここで、振動子の動作回数が一定回毎にチャージポンプ型昇圧手段43を動作する説明をしたが、流量計測に用いる場合、回数は常に同じ値である必要はない。例えば4回毎にするのでは無く、3回、5回、4回というように振動子の動作回数が異なっていても良い。流れ計測装置においては切換え手段36が振動子を送信と受信を切換えている。この場合、第1の振動子が送信側の時、チャージポンプ型昇圧手段43の動作が第1の振動子32の動作回数で3回目、5回目、4回目という形態で動作したとする。電源制御手段44はこの形態を記憶しておき、切換え手段36が反転し第2の振動子33が送信側になった時に同じチャージポンプ型昇圧手段43の動作を行うようにする。これにより(式3)で流量を演算する場合、上流から送信した時と下流から送信した時の電圧変化を同じ状態にすることができるため再現性を向上するとともに計測のバラツキ度合いが小さくすることができる。
Here, the description has been given of the operation of the charge pump
また、図8を用いて他の動作を説明する。振動子32が動作するとチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧は低下するため、それを補うため電源制御手段44からの信号によりチャージポンプ型昇圧手段43が動作する。その動作が一定回数毎でも効果のあることを説明してきたが、繰り返し回数が多い場合、最後のチャージポンプ型昇圧手段43が動作した後の振動子の動作回数がそれ以前の回数より少ないと、流量計測に使用している場合などでは受信レベルの平均値が大きい方に偏る誤差が発生するかもしれない。
Further, another operation will be described with reference to FIG. When the
例えば流量計測の場合繰り返し手段37に設定している回数が12とすると、例えば12回の繰り返しに対し5回毎にチャージポンプ型昇圧手段43を動作すると最後にチャージポンプ型昇圧手段43が動作してから振動子は2回しか動作しない。それまではチャージポンプ型昇圧手段43が動作すると5回動作していたのに比べ少ない回数では電圧低下も小さく受信レベルも大きいままとなっている。このため12回の平均をとるとその値は高い目にでてくる恐れがある。従ってこのような場合はチャージポンプ型昇圧手段43の動作を繰り返し回数の公約数回となるよう電源制御手段44が調節する。
For example, in the case of flow rate measurement, if the number of times set in the repeating
12回の繰り返しでは3回もしくは4回振動子が動作するとチャージポンプ型昇圧手段43が動作するように制御する。図8(a)のように第1の振動子32が動作している場合、図8(b)のように3回動作するとチャージポンプ型昇圧手段43がt20、t29で動作する。したがって、この繰り返し回数は3の倍数回を設定していることがわかる。電圧の変動も振動子が動作する3回毎に同じ特性を示し、最後の振動子の動作状態はその直前にチャージポンプ型昇圧手段43が動作する前の電圧特性と同じになる。流量計測で計時手段39に蓄積された値を流量演算手段40で計算する際、平均処理をする場合でも同じ電圧変動を繰り返している場合の方が、より正確な値を演算することができ精度の良い流量値を算出することがでる。
In 12 repetitions, the charge pump
このように、電源制御手段44が、負荷である振動子の繰り返し動作回数の公約数になる分割回数度にチャージポンプ型昇圧手段43を動作することにより、繰返し動作をする場合に負荷の電圧変動の状態が最初の繰返し回数動作時と最後の繰返し動作時でも同じ電圧変動状態の電力を供給することができ、流量計測等に用いた場合でも精度のよい流量演算が可能になる。
In this way, when the power supply control means 44 operates the charge pump
本実施の形態では、チャージポンプ型昇圧手段43の負荷として、超音波振動子を例にとり説明したが、電圧駆動型の負荷であればセンサやアクチュエータの種類を特定せずに利用できることは言うまでもない。
In the present embodiment, the ultrasonic vibrator has been described as an example of the load of the charge pump
また、チャージポンプ型昇圧手段43の内部構成は図2のようなものに限ったものでない。
Further, the internal configuration of the charge pump
また、流量演算手段40では流量を求めているが、流量値を必要としない場合、例えば流体の漏洩を検出する場合には、演算手段は流速のみを求める手段でよく、流速値の変化から流体の漏洩を検出できる。 The flow rate calculation means 40 obtains the flow rate, but when the flow rate value is not required, for example, when fluid leakage is detected, the calculation means may be a means for obtaining only the flow velocity. Can be detected.
(実施の形態2)
実施の形態2に関する本発明の流れ計測装置について図1、図5と図9、図10、図11を用いて説明する。実施の形態1と異なるところはチャージポンプ型昇圧手段43の動作を負荷の動作近傍で行うことである。
(Embodiment 2)
A flow measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 5, FIG. 9, FIG. 10, and FIG. The difference from the first embodiment is that the operation of the charge pump
まず、図1、図5および図9を用いて動作を説明する。実施の形態1で示したように流れ計測装置に用いられている振動子などの負荷は動作することにより端子電圧が低下する。例えば図1の第1の振動子32が動作すると図5におけるチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧は低下するため、それを補うためチャージポンプ型昇圧手段43が動作しなければならない。そこでチャージポンプ型昇圧手段43を動作するタイミングを調節することにより振動子の動作を安定したものにしていく。
First, the operation will be described with reference to FIG. 1, FIG. 5 and FIG. As shown in the first embodiment, a load such as a vibrator used in the flow measuring device operates, and the terminal voltage decreases. For example, when the
図9の時刻t31、t33、t35、t37で図1(a)のように第1の振動子32が動作して電圧がある程度低下すると、図1(b)のように時刻t30、t32、t34、t36で電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。負荷である振動子の動作は電源制御手段44が検知できるため、振動子の動作する前にチャージポンプ型昇圧手段43に信号を送出し電圧の調整を行うことが可能になる。その結果チャージポンプ型昇圧手段43の出力は図1(c)のように安定した電圧状態を示す。これは振動子の動作する直前に昇圧手段22の動作が終了しているため電圧は最適な値になり、負荷である振動子が動作する時に高電圧を供給可能な状態にしておくことが可能になる。さらに、システム全体に対するインダクタンス動作などによるノイズ発生が無くなっているため流量計測に応用した場合でも安定した計測動作をすることが可能になる。
When the
図9では振動子が動作する直前には必ずチャージポンプ型昇圧手段43が動作するようになっているが、実施の形態1に示したように一定回数毎や動作回数の公約数に相当する回数毎において振動子が動作する前にチャージポンプ型昇圧手段43を動作する構成をとっても良い。
In FIG. 9, the charge pump
また、図1、図5および図10を用いて他の動作を説明する。チャージポンプ型昇圧手段43を動作するタイミングを調節することにより振動子の動作を安定したものにしていく。図10の時刻t40、t42、t44、t46で図10(a)のように第1の振動子32が動作して電圧がある程度低下すると、図10(b)のように時刻t41、t43、t45、t47で電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。負荷である振動子の動作は電源制御手段44が検知できるため、振動子の動作する後にチャージポンプ型昇圧手段43に信号を送出し電圧の調整を行うことが可能になる。その結果チャージポンプ型昇圧手段43の出力は図10(c)のように安定した電圧状態を示す。
Other operations will be described with reference to FIGS. 1, 5, and 10. FIG. The operation of the vibrator is stabilized by adjusting the timing at which the charge
これは振動子の動作した後において電圧低下分を正確に把握し、チャージポンプ型昇圧手段43で補充するとともにその昇圧した電圧が安定してから次の負荷である振動子の動作を行うことができるため流量計測などに応用した場合安定したシステム動作を行うことが可能になる。例えばチャージポンプ型昇圧手段43に容量性の大きな負荷が接続されていた場合などは電圧の上昇も大きな時定数を持った変化になるが、振動子の動作終了後から電圧の調整を行うと、次の振動子の動作するかなり前から余裕をもって、安定した電圧に調整することができる。
This is because it is possible to accurately grasp the voltage drop after the operation of the vibrator, replenish it with the charge pump
図10では振動子が動作した後には必ずチャージポンプ型昇圧手段43が動作するようになっているが、実施例1に示したように一定回数毎や動作回数の公約数に相当する回数毎において振動子が動作した後にチャージポンプ型昇圧手段43を動作する構成をとっても良い。
In FIG. 10, the charge pump
また、図1、図5および図11を用いて他の動作を説明する。流れ計測装置において一定回数振動子が動作し流量計測が終了すると切換え手段36が動作し第2の振動子33が送信側になる。この場合第1の振動子32と第2の振動子33の特性が同じであればチャージポンプ型昇圧手段43の動作を同じにすれば良いが、振動子の特性がばらつくこともある。そこでチャージポンプ型昇圧手段43を動作するタイミングを負荷である振動子の特徴にあわせて調節することにより振動子の動作を安定したものにしていく。
Other operations will be described with reference to FIGS. 1, 5 and 11. FIG. When the vibrator is operated a predetermined number of times in the flow measuring device and the flow rate measurement is completed, the switching means 36 is operated and the
図11の時刻t50、t52で図11(a)のように第1の振動子32が動作して電圧がある程度低下すると、図11(b)のように時刻t51、t53で電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。その後時刻tchで切換え手段36が動作し第2の振動子33が送信側になった場合、時刻t54、t56で図11(a)のように第2の振動子33が動作して電圧がある程度低下すると、図11(b)のように時刻t55、t57で制御手段23がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。
When the
ここで、振動子が変わったことにより図11(c)の電圧低下度合いが異なっているが電源制御手段44で調整して電圧を安定にしている。このように振動子の特性にあわせて電源制御手段44はチャージポンプ型昇圧手段43の動作を調整することが可能になる。負荷である振動子の動作は電源制御手段44が検知できるため、今どちらの振動子が動作しているのかも計測制御手段41からの情報で認識できている。このため振動子毎に適したチャージポンプ型昇圧手段43の電圧の調整を行うことが可能になる。その結果チャージポンプ型昇圧手段43出力は図11(c)のように安定した電圧状態を示す。
Here, although the degree of voltage drop in FIG. 11C differs due to the change of the vibrator, the voltage is stabilized by adjusting the power supply control means 44. In this way, the power supply control means 44 can adjust the operation of the charge pump
このように電源制御手段44が、負荷である振動子の状態に応じてチャージポンプ型昇圧手段43を動作することにより、振動子の変動や変更に対して電圧の上昇をすばやく対応することが可能になる。そして流量計測に用いた場合は振動子を切換えても安定した電圧を供給することができるため(式3)等による流量演算を行うのも精度良く行うことが可能になる。
In this way, the power supply control unit 44 operates the charge pump
(実施の形態3)
実施の形態3に関する本発明の流れ計測装置について図1、図5と図12、図13、図14、図15および図16を用いて説明する。実施の形態1と異なるところはチャージポンプ型昇圧手段の動作長期間安定に行うように外部信号により調整することを可能にすることである。
(Embodiment 3)
A flow measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 5, 12, 13, 14, 15, and 16. The difference from the first embodiment is that the charge pump type boosting means can be adjusted by an external signal so as to be stably performed over a long period of time.
まず、図1、図5および図12を用いて動作を説明する。図3の第1の振動子32が動作すると図5におけるチャージポンプ型昇圧手段43の出力電圧は低下するため、それを補うためチャージポンプ型昇圧手段43が動作しなければならない。通常な実施の形態1や実施の形態2に示したように振動子の動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段43を動作し電圧を調整していけば良い。しかし、計測システムのアルゴリズムの変更や他の負荷が急に追加されたりした場合は電源制御手段44の動作が対応しきれないことがある。
First, the operation will be described with reference to FIG. 1, FIG. 5, and FIG. When the
このため図12に示すように通信手段45を電源制御手段44に接続し、外部設定手段46との間でチャージポンプ型昇圧手段43の動作状態のモニタや設定値の調整を行うようにする。この通信は有線、無線の別は問わない。このように電源制御手段44が、チャージポンプ型昇圧手段43に対する動作信号の設定状態を外部から調節できる通信手段45を有する構成により、チャージポンプ型昇圧手段43の動作を外部から操作することで想定外の負荷の変動や外乱によるシステムの動作に対しても安定した電圧供給を確かなものにすることが可能になる。
For this reason, as shown in FIG. 12, the communication means 45 is connected to the power supply control means 44, and the operation state of the charge pump
また、図1、図13および図14を用いて他の動作を説明する。チャージポンプ型昇圧手段43の動作は経年変化によりその能力が低下してくる場合がある。そこで使用時間の経過によりチャージポンプ型昇圧手段43を動作するタイミングを調節することで振動子の動作を安定したものにしていく。図13に示すように電源制御手段44には経年変化調整手段47を設置し、システムの動作時間が長くなってくるとそれに応じてチャージポンプ型昇圧手段43の動作時間やタイミングを調節する。経年変化調節手段47としては例えばタイマや時計およびそれに記憶手段を組み合わせた構成でも良い。
In addition, another operation will be described with reference to FIGS. The capacity of the operation of the charge pump
動作初期は図14の時刻t60、t62、t64、t66で図14(a)のように第1の振動子32が動作して電圧がある程度低下すると、図14(b)のように時刻t61、t63、t65、t67で電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。しかし経年変化でチャージポンプ型昇圧手段43の能力が低下してくると同じ動作時間では昇圧動作が完了しないことがでてくる。特にコンデンサなどの経年変化は注意しなければならない。この場合は図14(c)のように経年変化調整手段47からの情報により電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43の動作を長めに調整する。その結果、チャージポンプ型昇圧手段43の出力は当初の設定していた高電圧の値を維持することが可能になる。
In the initial stage of operation, when the
このように電源制御手段23が、経年変化に応じてチャージポンプ型昇圧手段43に対する動作信号の設定状態を変更する経年変化調整手段47を有する構成により、経年変化による負荷やチャージポンプ型昇圧手段43の変動に対しても追随して調節することができ、長期間安定した動作をすることが可能になる。振動子への高電圧が安定することにより流量計測の安定度も向上するため長期間、精度を維持したまま流量計測を継続することが可能になる。
As described above, the power supply control unit 23 includes the secular
また、図1、図15および図16を用いて他の動作を説明する。チャージポンプ型昇圧手段43の動作はシステムの設置されている雰囲気温度の変化によりその能力が低下してくる場合がある。そこで周囲温度の変化度合いによりチャージポンプ型昇圧手段43を動作するタイミングを調節することで振動子の動作を安定したものにしていく。図15に示すように電源制御手段44には温度変化調整手段48を設置し、システムの動作中における温度変化を調べている。そして周囲温度が日光にてらされ高温になった場合や、雪や氷が存在する低温になった場合は、その温度に応じてチャージポンプ型昇圧手段43の動作時間やタイミングを調節する。通常、室温など想定された温度範囲においては動作初期において図15の時刻t70、t72、t74、t76で図15(a)のように第1の振動子32が動作して電圧がある程度低下すると、図15(b)のように時刻t71、t73、t75、t77で電源制御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43を動作して電圧を調整する。
In addition, another operation will be described with reference to FIGS. The operation of the charge pump
しかし高温や低温状態になり電子部品の温度特性に応じた補正が必用な温度範囲になってくると同じ動作時間では昇圧動作が完了しないことがでてくる。特にチャージポンプ型昇圧手段43周辺のコンデンサは温度特性に注意する必要がある。この場合は図15(c)のように温度変化調整手段48からの情報により電源御手段44がチャージポンプ型昇圧手段43の動作を長めに調整する。その結果、チャージポンプ型昇圧手段43の出力は当初の設定していた高電圧の値を維持することが可能になる。
However, when the temperature is in a high or low temperature state and the correction according to the temperature characteristics of the electronic component is in a necessary temperature range, the boosting operation cannot be completed in the same operation time. In particular, it is necessary to pay attention to the temperature characteristics of the capacitors around the charge pump
このように電源制御手段44が、周囲温度変化に応じてチャージポンプ型昇圧手段43に対する動作信号の設定状態を変更する温度変化調整手段45**を有する構成により、温度変化の激しい環境におかれた負荷やチャージポンプ型昇圧手段43に対しても追随して調節することができ、安定した電圧動作をすることが可能になる。そして振動子への高電圧が安定することにより流量計測の安定度も向上するため温度変化の激しい環境でも精度を維持したまま流量計測を継続することが可能になる。
As described above, the power supply control unit 44 includes the temperature
(実施の形態4)
実施の形態4に関する本発明の流れ計測装置について説明する。実施の形態1と異なるところは、流れ計測装置において、チャージポンプ型昇圧手段43の動作を調整する電源制御手段44の動作を確実にするためのコンピュータを機能させるためのプログラムを有する記憶媒体49を用いていることである。
(Embodiment 4)
A flow measuring apparatus of the present invention relating to
図1、図5、図12、図13および図15において実施の形態1から実施の形態3で示した電源制御手段44の動作を行うには、予め実験等により振動子の動作によるチャージポンプ型圧手段43の出力変化、経年変化、温度変化、システムの安定度に関してチャージポンプ型昇圧手段43の動作タイミングなどの相関を求め、例えばファジィ制御のメンバーシップ関数のように適合度というような形で判断する判定ソフトをプログラムとして記憶媒体49に格納しておく。通常マイクロコンピュータのメモリやフラッシュメモリ等電気的に書き込み可能なものにしておくと利用が便利である。
In FIG. 1, FIG. 5, FIG. 12, FIG. 13 and FIG. 15, in order to perform the operation of the power supply control means 44 shown in the first to third embodiments, a charge pump type based on the operation of the vibrator is experimentally performed beforehand. The correlation of the operation timing of the charge pump
このように電源制御手段44の動作をプログラムで行うことができるようになると振動子の駆動電圧の変化に対して追随するチャージポンプ型昇圧手段43の動作をソフトで行うことになる。これにより駆動回数の条件設定、切換手段36動作前後における電圧調整の条件設定、変更が容易にでき、また経年変化などにも柔軟に対応できるためよりフレキシブルに計測時間の精度向上を行うことができる。なお本実施例において電源制御手段44以外の動作もマイコン等によりプログラムで行ってもよい。
As described above, when the operation of the power supply control unit 44 can be performed by a program, the operation of the charge pump
本発明の流れ計測装置は、超音波を送信する電圧をチャージポンプ型昇圧手段から給電することで、電源制御手段が負荷である振動子の動作に応じてチャージポンプ型昇圧手段による電圧の上昇動作を制御するため安定した電圧で負荷への電力供給を行うとともに、負荷の動作を検知しながらチャージポンプ型昇圧手段を動作する。このためノイズ等の影響をシステムに与えないような動作を実現することが可能となり、ガスメータや各種流体の計測装置などの用途にも適用できる。 The flow measuring apparatus according to the present invention feeds a voltage for transmitting an ultrasonic wave from the charge pump type boosting means, so that the power control means raises the voltage by the charge pump type boosting means according to the operation of the vibrator as a load. In order to control the power, the power is supplied to the load with a stable voltage, and the charge pump type boosting means is operated while detecting the operation of the load. For this reason, it becomes possible to implement | achieve the operation | movement which does not give the influence of noise etc. to a system, and it can apply also to uses, such as a gas meter and various fluid measuring devices.
1 電源
6 負荷
31 流路
32 第1の振動子
33 第2の振動子
36 切換え手段
37 繰返し手段
38 遅延手段
39 計時手段
40 流量演算手段(演算手段)
43 昇圧手段
44 制御手段
45 通信手段
47 経年変化調整手段
48 温度変化調整手段
49 記憶媒体
DESCRIPTION OF
43 Boosting means 44 Control means 45 Communication means 47 Aging change adjusting means 48 Temperature change adjusting means 49 Storage medium
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