JP2530856Y2

JP2530856Y2 - 電磁流量計

Info

Publication number: JP2530856Y2
Application number: JP6630488U
Authority: JP
Inventors: 隆弘筆保
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2003-05-19
Also published as: JPH01168830U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この考案は、電磁流量計、特に液の空検知に特徴を有
する電磁流量計に関する。

（ロ）従来の技術一般に、電磁流量計は、第４図に示すように流体管１
の内壁に露出する一対の電極2a、2bを設ける一方、励磁
コイル３に所定の周期で正負が反転する励磁電流を流し
て、流体管１に軸方向及び電極方向にそれぞれ直交する
方向に交番磁界を印加し、電極2a、2b間に流れる流体に
発生する電圧を、前置増幅器4a、4b及び差動増幅器５で
増幅し、さらに差動増幅器５の出力を、サンプリング回
路6a、6bでサンプリングホールドし、差動増幅器７、出
力回路８を経て、４〜20mAの範囲で流量に応じた信号を
出力している。なお、励磁コイル３に流す正負の励磁電
流はタイミング発生部９からのタイミング信号により、
チェッピング回路10を動作させ、定電流源12よりの電流
を正逆切替えて、第５図に示す電流ａを流す。これに応
じ、流体管１の電極2a、2b間に誘起される電圧は第５図
に示す信号ｂとなる。また、サンプリング回路6a、6bの
スイッチS₁、S₂は第５図に示すように、それそれ正と負
の流量信号の安定するタイミングにONされ、サンプリン
グ動作を行う。低電気伝導度の流体の起電力を正確に計
測するため、前置増幅器4a、4bは高入力インピーダンス
となっており、例えば100MΩ程度である。また、電極2
a、2bに発生する起電力の大きさは、通常、流速1mあた
り0.3〜1mVであるので、前置増幅器のゲインは1000倍あ
るいはそれ以上である。スイッチS₁は、上記のように正
方向の励磁の時の信号をサンプリングし、コンデンサC₁
にホールドし、スイッチS₂は逆方向の励磁の時の信号を
サンプリングし、信号をコンデンサC₂にホールドする。

この種の電磁流量計において、流体管１の液が何らか
の理由で空になった場合、前置増幅器の入力インピーダ
ンスが極めて高いので、流量信号に代わって、周囲の環
境に起因するノイズ（商用周波数が中心）が増幅され
る。このノイズの大きさは時には数100mVに達すること
もある。これは、励磁タイミングとは時間的に関係がな
く、また周囲の環境によって大きさも変化する。それゆ
え、もしサンプリング時に大きな値をとれば、出力には
あたかも実際に流体が流れているかの如く指示される問
題がある。

そこで、この問題を解決するために従来は、第４図に
示すように、前置増幅器4a、4bの入力に、抵抗R₁、R₂を
接続し、流体管１内が空になった場合に、差動増幅器５
の出力が、それに接続されたコンパレータ11の設定電圧
E_sを越えるようにし、外部に空検知出力を出すか、ある
いはコンパレータ11の出力を出力回路８に入力して、強
制的に出力を０％にしていた。

（ハ）考案が解決しようとする課題しかし、上記従来の電磁流量計の空検知技術では、使
用する抵抗R₁、R₂の抵抗値は、低電気伝導度の流体をも
測定するとなると100MΩあるいはそれ以上にする必要と
なる。抵抗値が高いと高価なものとなる上、プリント基
板の絶縁という問題も生じる。一方、抵抗値が低いと、
電源電圧が抵抗を介して、流量信号に重畳し、測定誤差
が大きくなるという問題がある。

この考案は、上記問題点に着目してなされたもので、
低電気伝導度の流体まで精度良く測定でき、それでいて
空検知を確実、安価になし得る電磁流量計を提供するこ
とを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この考案の電磁流量計は、流体管の内壁に露出させた
一対の電極と、前記流体管の軸方向及び電極方向に直交
する方向に磁界を印加する励磁コイルと、この励磁コイ
ルに所定の周期電流を流すチョッピング回路と、前記一
対の電極間に誘起する電圧を導出する電圧導出回路と、
この電圧導出回路の出力を、前記周期に同期して安定時
にサンプリング保持する出力回路と、前記電極と電源間
に接続される抵抗と、前記電圧導出回路の出力より、前
記流体管内の液空状態を検知する空検知回路とを備える
ものにおいて、前記電極と前記抵抗とを接離する第１の
スイッチ回路と、前記電圧導出回路の出力端と前記空検
知回路とを接離する第２のスイッチ回路を備え、前記チ
ョッピング回路による励磁電流の周期の切替えの初期期
間に前記第１及び第２のスイッチ回路をオンするように
している。

この電磁流量計では、励磁電流の周期の切替りの初期
に、第１のスイッチ及び第２のスイッチがオンされ、電
源と電極間に抵抗が接続され、また電圧導出回路の出力
端に、空検知回路が接続され、先ず空検知動作がなさ
れ、次に第１のスイッチ及び第２のスイッチがオフし
て、電極及び空検知回路が切離され、通常の流量検知動
作が行われる。

（ホ）実施例以下、実施例により、この考案をさらに詳細に説明す
る。

第１図は、この考案の一実施例を示す電磁流量計の回
路図である。同図において、第４図と同一番号を付した
ものは同一のものを示している。

この実施例電磁流量計では、電極2aが、前置増幅器4a
の入力端に接続されるとともに、順にスイッチS₄、抵抗
R₁を介して電源＋Ｖに接続され、また電極2bが、前置増
幅器4bの入力端に接続されるとともに、順に、スイッチ
S₅、抵抗R₂を介して電源−Ｖに接続されている。さら
に、差動増幅器５の出力端がスイッチS₃を介して、コン
パレータ11の入力端に接続され、このコンパレータ11の
入力端とグランドGND間にホールドコンデンサC₃が接続
されている。

スイッチS₃、S₄、S₅は、タイミング発生部９からの信
号により、オン・オフされ、またスイッチS₁、S₂もタイ
ミング発生部９からの信号により、オン・オフされる。
また、チョッピング回路10もタイミング発生部９からの
信号によって動作する。

チョッピング回路10の動作により、定電流源12より励
磁コイル３に流れる電流及び流体管１の電極2a、2b間に
誘起される電圧は、第２図のａ、ｂに示す通りであり、
スイッチS₁、S₂、S₃及びS₄、S₅のオンするタイミングは
同じく第２図に示す通りである。スイッチS₁は流量信号
の安定する正の終期に、またスイッチS₂は流量信号の安
定する負の終期にそれぞれオンするに対し、スイッチ
S₃、S₄及びS₅は流量信号の正負の切替り後の初期にオン
される。

この実施例電磁流量計において、動作を開始される
と、チョッピング回路10の動作による流量信号の正から
負（あるいは負から正）への切替り後の初期に先ず、ス
イッチS₃、S₄、S₅がオンされる、これにより、抵抗R₁が
電極2aに、抵抗R₂が電極2bに、また差動増幅器５の出力
端が、コンパレータ11の入力端にそれぞれ接続する。こ
の時の差動増幅器５の出力がスイッチS₃を介して、コン
デンサC₃にサンプルホールドされる。流体管１が流体で
満たされている場合は、コンデンサC₃に流量信号に磁束
微分ノイズが重畳した電圧がチャージされ、この電圧は
設定値E_sよりも小さく、したがって、コンパレータ11
は、空検知信号を出力しない。流体管１の液が空になっ
ていると、電極2a、2bは、抵抗R₁、R₂を介して、電源電
圧＋Ｖ、−Ｖまでプルアップされるため、差動増幅器５
の出力が最大となり、この電圧がコンデンサC₃にホール
ドされる。この電圧は、設定値E_sより大きいので、コン
パレータ11は空検知信号を出力する一方、出力回路８の
流量信号が０％にロックされる。

スイッチS₃、S₄、S₅がオフされると、抵抗R₁、R₂が電
極2a、2bから切離され、また差動増幅器５の出力端から
コンパレータ11の入力端が切離される。そして、流量信
号の切替り点から所定時間が経過し、流量信号の安定期
に至ると、今度は、スイッチS₁（あるいはS₂）がオン
し、差動増幅器５の流量に応じた出力電圧がコンデンサ
C₁（C₂）にサンプルホールドされ、差動増幅器７を経
て、出力回路８でさらに４〜20mAの電流に変換されて出
力される。

この実施例電磁流量計では、励磁電流の切替直後のみ
スイッチS₃、S₄、S₅をオンして空検知動作を行わせ、流
量計測時は、スイッチS₃、S₄、S₅をオフして、抵抗R₁、
R₂を切離すので、抵抗R₁、R₂が流量計測に影響を与える
ことがなく、したがって、抵抗R₁、R₂は100MΩ以上の高
抵抗を使う必要がない。

また、上記実施例において、スイッチS₁、…、S₅は、
実用的には第３図に示す発光ダイオード31とホトMOSト
ランジスタ32とからなるホトMOSリレー30を使用する
と、オン時に、数〜数＋Ω、オフ時に、1000MΩ以上で
あり、好適である。

なお、上記実施例では、励磁電流を正負交互に繰返す
場合を例にあげたが、この考案は励磁電流を正、休止、
負、休止、正、…と繰返す場合、あるいは正、休止、
正、休止、…、また負、休止、負、休止、…と繰返す場
合にも、もちろん適用できる。

（ヘ）考案の効果この考案によれば、空検知と流量計測をタイミングを
異ならせて行い、流量計測時は、電極に接続される抵抗
等を切離すので、空検知用の抵抗が流量計測に影響する
ことがない。そのため、電極に接続する抵抗を100MΩ以
下とすることができ、したがって、高価な部品を使用す
ることなく、空検知機能を持たせ、しかも流量計測時に
は、空検知用の抵抗値の影響を全く受けることなく、低
電気伝導度の流体まで、精度よく計測できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す電磁流量計の回路
図、第２図は、同電磁流量計の動作を説明するための信
号タイムチャート、第３図は同電磁流量計に使用される
スイッチの一例を示す図、第４図は従来の電磁流量計を
示す回路図、第５図は、同電磁流量計の動作を説明する
ための信号タイムチャートである。 1:流体管、2a・2b:電極、3:励磁コイル、4a・4b:前置増
幅器、５・7:差動増幅器、6a・6b:サンプリング回路、
9:タイミング発生部、10:チョッピング回路、11:コンパ
レータ、R₁・R₂：抵抗、S₁・…S₅：スイッチ。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】流体管の内壁に露出させた一対の電極と、
前記流体管の軸方向及び電極方向に直交する方向に磁界
を印加する励磁コイルと、この励磁コイルに所定の周期
電流を流すチョッピング回路と、前記一対の電極間に誘
起する電圧を導出する電圧導出回路と、この電圧導出回
路の出力を、前記周期に同期して安定時にサンプリング
保持する出力回路と、前記電極と電源間に接続される抵
抗と、前記電圧導出回路の出力より、前記流体管内の液
空状態を検知する空検知回路とを備える電磁流量計にお
いて、前記電極と前記抵抗とを接離する第１のスイッチ回路
と、前記電圧導出回路の出力端と前記空検知回路とを接
離する第２のスイッチ回路を備え、前記チョッピング回
路による励磁電流の周期の切替えの初期期間に前記第１
及び第２のスイッチ回路をオンするようにしたことを特
徴とする電磁流量計。