JP2694003B2 - 容積式流量計 - Google Patents

容積式流量計

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JP2694003B2 JP6845289A JP6845289A JP2694003B2 JP 2694003 B2 JP2694003 B2 JP 2694003B2 JP 6845289 A JP6845289 A JP 6845289A JP 6845289 A JP6845289 A JP 6845289A JP 2694003 B2 JP2694003 B2 JP 2694003B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は容積式流量計に係り、特に回転子の回転を検
出手段により電磁的に検出するよう構成した容積式流量
計に関する。
従来の技術 例えば石油、食品、化学液等の流体の流量を計測する
流量計としては、容積式流量計が広く使用されている。
この種の容積式流量計では楕円歯車よりなる一対の回転
子をケーシング本体の計量室内に回転自在に設け、流体
が計量室を通過するのに伴って通過した流体の容積分に
応じて回転式が回転する構成となっている。そして、回
転子の回転は、回転子に埋設された磁石の通過を磁気抵
抗素子等の検出手段により電磁的に検出されており、そ
のときの流量はこの検出手段から出力された信号をもと
に算出される。従来の容積式流量計では、例えば楕円歯
車よりなる一対の回転子の夫々上端面の長径部上に、中
心軸について対称に180度間隔で2個の磁石が埋設され
ており、一対の回転子が一回転する間に4個のパルスが
検出できるようになっていた。
発明が解決しようとする課題 しかるに、上記容積式流量計では、一対の回転子が1
回転する間に4個のパルスしか得られないため、流量計
測をよりきめ細かく行なうことができないという課題が
あった。
そこで、上記課題を解決すべく、多極磁石を使用して
回転子の1回転当りに得られるパルス数を増加すること
が考えられている。
ところが、一対の回転子は楕円歯車であるので、長径
部と短径部との角速度が異なり、回転子の回転速度は一
定でない。一方、多極磁石は極間ピッチが均一になるよ
う等間隔で着磁されているので、検出手段は多極磁石の
回転により回転子の不等速回転を検出することになる。
そのため、回転子が同じ回転数で回転しているにも拘ら
ずサンプリングしたパルスの出力周期すなわち出力間隔
が回転子の角速度に応じて変化することになる。
すなわち、前述した如くの楕円歯車を計量室に有した
容積式流量計においては、楕円歯車の短径部の角速度が
長径部に比べて速いため、短径部に対応して検出される
検出パルスの出力間隔が非常に小さくなる。
そのため、検出パルスはそのまま流量パルスとして容
積式流量計から他機器に出力すると、例えば、この容積
式流量計から出力される流量パルスを受信して各種流量
データの演算を行うとともに、この演算した各種流量デ
ータや他の計測機器から送られてくる計測データに基づ
き送液手段等の被制御機器を制御しているシステム制御
装置等の処理が追いつかなくなってしまい、システム全
体に悪影響を及ぼすという課題があった。
そこで、本発明は上記課題を解決するために、少なく
とも所定の出力間隔を有して流量パルスを出力する機能
を備えた容積式流量計を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、内部に流体が通過する計量室を有するケー
シング本体と、該計量室内に流量に応じて回転するよう
に相互に係合する一対の回転子と、該回転子の回転中心
と同軸に埋設され、円周方向に交互にN極及びS極が並
んで着磁されてなる環状の磁石と、前記磁石と対向する
ように前記ケーシング本体に対して固設され、前記回転
子の回転を電磁的に検出して検出パルスを出力する検出
手段と、該検出手段から検出パルスが出力される毎にこ
の検出パルスを計数蓄積する待避パルスカウント手段
と、該待避パルスカウント手段の計数値が所定の補正単
位値以上になる毎に、当該補正単位値を該待避パルスカ
ウント手段の計数値から減算させるとともに、当該補正
単位値に対応する計数補正値を出力する流量補正制御手
段と、前記流量補正手段から出力される計数補正値を計
数蓄積する出力パルスカウント手段と、該出力パルスカ
ウント手段の計数値が所定の流量パルス出力単位値以上
になる毎に、当該流量パルス出力単位を前記出力パルス
カウント手段の計数値から減算させるとともに、予め定
められた所定の出力間隔を少なくとも有して当該流量パ
ルス出力単位に相当する流量パルスを出力する流量パル
ス出力制御手段と、よりなる。
作用 本発明の容積式流量計によれば、回転子の不等速回転
によって検出パルスの出力間隔が不等ピッチとなり出力
間隔が小さくなっても、検出パルスは待避パルスカウン
ト手段で計数蓄積され、流量補正制御手段により補正さ
れた検出パルスは再び出力パルスカウント手段に計数蓄
積されて、この出力パルスカウント手段に計数蓄積され
た計数値に基づき、流量パルス出力制御手段によって少
なくとも所定の出力間隔を有した流量パルスとして出力
される。
実施例 第1図乃至第3図に本発明になる容積式流量計の一実
施例を示す。なお、第1図はケーシングの蓋を示してあ
る。
各図中、容積式流量計1はケーシング2の計量室3内
に一対の回転子4,5を設けてなる。ケーシング2は計量
室3より上流側に位置する流入路6と、計量室3より下
流側に位置する流出路7とを有する。この流入路6及び
流出路7は夫々上、下流側より計量室3に開口してお
り、計量室3を介して連通している。回転子4,5は楕円
歯車で互いに噛合しており、回転軸8,9に支承されてい
る。流入路6より被測流体が計量室3内に供給される
と、流体の圧力により一対の回転子4,5が回転軸8,9を中
心として回転する。流入路6からの流体が回転子4,5の
回転と共に回転子4,5と計量室3の内壁10との間の空間1
1内に導入され、空間11の容積分の流体が流出路7へ排
出される。
第4図及び第5図に示す如く、回転子4の上部中央に
は回転検出用の磁石12が埋設されている。回転子4,5は
共に合成樹脂により成形されており、磁石12は回転子4
を成形するときインサート成形により回転子4と一体的
に成形される。
第6図に示す如く、磁石12はプラスチックマグネット
により環状に形成され、その外周には回転子4の樹脂と
係合するように凹設された係合部としての凹部12aが4
個所に設けられている。そして、磁石12はその円周方向
に多数のS極、N極が交互に着磁されている。尚、本実
施例では、磁石12は16等分に着磁されている。
ここで、流量計測時の動作について説明する。流体は
第1図中矢印で示すように流入路6より計量室3内に流
入し、一対の回転子4,5を回転させて流出路7へ流出す
る。そのため、回転子4,5は流量に応じた回転数で回転
することになり、回転子4の回転は蓋13に組込まれた検
出手段としての磁気抵抗素子19により検出される。即
ち、磁気抵抗素子19の内部に回転子4の回転を位相差を
もって検出するためのA相、B相のセンサ部を有し、回
転子4にインサート成形された磁石12に近接する位置に
設けられ、回転子4が1回転する間に磁石12に着磁され
た磁極数分のパルス数をA相、B相より出力する。この
ように、磁気抵抗素子19より出力されたA相、B相のパ
ルスは第7図に示す如く、回転子4,5が不等速回転する
のに伴い、パルス間隔が一定ではなく不均一となって出
力される。そして、磁気抵抗素子19は第3図中2点鎖線
で示す流量表示部20に接続されている。流量表示部20に
は、A相アンプ21A、B相アンプ21B,制御回路22,A相出
力回路23A,B相出力回路23B,係数補正スイッチ24,液晶表
示器25,記憶部28が設けられている。
制御回路22は、磁気抵抗素子19より出力される検出パ
ルスを積算して積算流量を算出して前記液晶表示器25に
表示する流量積算回路22Aと、後述するように、磁気抵
抗素子19より出力される検出パルスを、少なくとも予め
設定された所定の出力間隔を有した流量パルスとして出
力回路23a,23bを介して出力端子26,27から他機器に対し
て出力するための流量パルス発信部22Bとを有する。
記憶部28はメモリ28Aと、ROM28Bとを有し、メモリ28A
には磁気抵抗素子19からの検出パルスをカウントし、こ
れを記憶する待避パルスカウンタ28A1と、後述するよう
に器差補正した流量パルスをカウントしこれを記憶する
出力パルスカウンタ28A2が設けられている。又、ROM28B
には流量計測時制御回路22で実行する制御プログラムが
記憶されている。
従って、磁気抵抗素子19から出力されたA相、B相の
検出パルスはアンプ21A,21Bで波形成形及び増幅されて
制御回路22に入力される。制御回路22では磁気抵抗素子
19からの検出パルスをもとに、流量積算回路22Aにおい
て流量を演算し、表示器25に流量を表示させる。
ここで、制御回路22の流量パルス発信部22Bが実行す
る処理につき第8図及び第9図(A),(B)を併せ参
照して説明する。
尚、制御回路22の流量パルス発信部22Bは第9図
(A),(B)に示すメインルーチンを実行して所定時
間間隔の出力パルスを生成するとともに、一定時間(例
えば0.2msec)間隔で第8図に示す割込み処理を実行す
る。まず、第8図の割込み処理につき説明する。
第1図乃至第3図において、前述の如くケーシング2
内を被測流体が通過すると、一対の回転子4,5が流量に
応じて回転し、この回転が磁気抵抗素子19により検出さ
れる。尚、第10図に示す如く、回転子4,5が正回転して
いる場合、磁気抵抗素子19のB相の検出パルスはA相の
出力パルスに対して遅れ出力される。容積式流量計1を
通過する流体は通常流入路6より計量室3に流入して流
出路7へ至る。ところが、容積式流量計1の設置場所が
例えば船内であるときは、船自体が大きく揺れることが
あり、その揺れ具合によっては流体が流出路7より計量
室3内へ逆流することがある。このような場合、磁気抵
抗素子19は検出パルスを出力してしまうので、流量計測
時には回転子4,5の回転方向に応じて検出パルスを加算
又は減算する必要がある。
そこで、本実施例では、磁気抵抗素子19のA相パルス
とB相パルスとのずれより回転子4,5の回転方向を検出
することにする。
流量パルス発信部22Bは第8図中、ステップS1で例え
ば0.2msecごとに、磁気抵抗素子19のB相の検出パルス
がHであるか否かを確認する。ステップS1において、B
相の検出パルスがHであればステップS2に移りA相の検
出パルスが立下がりになったかどうかをみる。ステップ
S2でA相の検出パルスが立下った場合、第10図に示す如
く、回転子4,5が正転しているとして待避パルスカウン
タ28A1を「+1」加算してこれをメモリ28Aに記憶する
(ステップS3)。
又、B相パルスがHのときA相パルスが立上ったとき
は(ステップS4)、回転子4,5が逆回転しているので、
この場合待避パルスカウンタ28A1を「−1」減算してこ
れをメモリ28Aに記憶する(ステップS5)。
又、ステップS1においてB相パルスがLのとき、及び
ステップS4においてA相パルスが立上がっていないとき
は第8図の割込み処理が終了する。
このように、磁気抵抗素子19より出力されたパルス
は、0.2msecごとに一旦待避パルスカウンタ28A1にカウ
ントされて記憶される。尚、この割込み処理が0.2msec
ごとに実行されるのに対し、磁気抵抗素子19より出力さ
れる検出パルスの間隔は例えば78.5l/minの場合2.4〜5.
6msecの範囲で変化するので、待避パルスカウンタ28A1
でカウントが追い付かずパルス欠落が発生するといった
事態は起らない。
次に、第9図(A),(B)に示すメインルーチンで
実行する処理につき説明する。
流量パルス発信部22Bは、電源投入により、まず待避
パルスカウンタ28A1をリセットし(ステップS11)、続
いて出力パルスカウンタ28A2もリセットする(ステップ
S12)。次いで、係数補正スイッチ24により予め設定さ
れた係数補正値(例えば、基準器差0.9621)を読み込む
(ステップS13)。尚、この係数補正値はその流量計固
有の器差によって決まり、設定値(0.9621)に対して±
3.95%(0.924〜1.0000)の範囲で設定される。
次のステップS14では待避パルスカウンタ28A1のカウ
ント値が1以上であれば、ステップS15に移り、出力パ
ルスカウンタ28A2に係数補正値0.9621をセットしてメモ
リ28Aに記憶する(ステップS15)。即ち、出力パルスカ
ウンタ28A2には計測値に対する器差が補正された実流量
に対応する単位流量パルスがカウントされる。
次のステップS16では待避パルスカウンタ28A1の1パ
ルスを出力パルスカウンタ28A2でカウント処理したため
待避パルスカウンタ28A2のカウント値を「−1」減算す
る。
又、ステップS14において、待避パルスカウンタ28A1
のカウント値が−1以下のときはステップS17に移り、
出力パルスカウンタ28A2のカウント値より係数補正値
(本実施例では0.9621)を減算する(ステップS18)、
そして、この場合回転子4,5の逆回転による待避パルス
カウンタ28A1の「−1」パルスを出力パルスカウンタ28
A2でカウント処理したため待避パルスカウンタ28A2のカ
ウント値を「+1」加算する(ステップS19)。
なお、上述した流量パルス発信部22BのステップS14〜
19に示す処理が流量補正制御手段を構成する。
第9図(B)に示す次のステップS20では出力パルス
カウンタ28A2のカウント値が1以上であるか否かを確認
しており、ステップS21では出力パルスカウンタ28A2
カウント値が1以下であるか否かを確認する。
従って、上記ステップS15において、出力パルスカウ
ンタ28A2のカウント値が例えば0.9621のときはステップ
S20からステップS21を介してステップS14の前に戻る。
そして、ステップS14で待避パルスカウンタ28A1が2発
目の検出パルスをカウントしていれば、ステップS15に
おいて例えば前記出力パルスカウンタ28A1のカウント値
0.9621に係数補正値(0.9621)を加算する。
そのため、出力パルスカウンタ28A2のカウント値は1.
9841となり、ステップS20からステップS22に移り正転流
量パルスとしてA相パルス、続いてB相パルスをそれぞ
れ出力回路23A,23Bを介して出力端子26,27から出力す
る。このとき、A相パルスの立上りからB相パルスの立
下りまでの時間差は1.5msecとなる。次のステップS23で
は出力パルスカウンタ28A2のカウント値を今回終了した
正転流量パルス1パルス分だけ−1減算する。そして、
ステップS22で出力されたB相パルスが立下ったときか
ら2.0msec待機してからステップS14に戻る(ステップS2
4)。
又、ステップS21において出力パルスカウンタ28A2
−1以下のときは逆転流量パルスとしてB相パルス、続
いてA相パルスをそれぞれ出力回転23A,23Bを介して出
力端子26,27から出力する(ステップS25)。尚、B相パ
ルスの立上りからA相パルスの立下りまでの時間差は1.
5msecとなる。次のステップS26では出力パルスカウンタ
28A2のカウント値を今回出力終了した逆転流量パルス1
パルス分だけ+1加算する。次いで、前記ステップS24
に至りA相パルスが立下ったときから2.0msec待機して
ステップS14に戻る。
なお、上述した流量パルス発信部28BのステップS20〜
24に示す処理が流量パルス出力制御手段を構成する。
そして、再びステップS14〜S24の処理が繰返される。
その結果、一旦待避パルスカウンタ28A1にカウントされ
た磁気抵抗素子19からの検出パルスはステップS15又はS
18で器差補正され、さらにステップS22,S24又はS25,S24
で出力端子26,27から出力される流量パルスの出力間隔
が最小3.5msecとなるように設定される。
このように、第8図及び第9図(A),(B)の処理
が実行されることにより、被測流体の流速が速い場合で
あっても、第7図中回転子4,5の不等速回転に伴い磁気
抵抗素子19から出力された検出パルスの不等ピッチが所
定の出力間隔を少なくとも有した略等間隔の流量パルス
に変換されて出力される。
そのため、出力端子26,27に信号線を介して接続さ
れ、流量パルスを受信して各種流量データの演算を行う
とともに、この演算した各種データや他の計測機器から
送られてくる計測データに基づき送液手段等の被制御機
器を制御しているシステム制御装置等の処理がパルス間
隔を短くて流量積算処理が追いつかなくなるといった不
都合を無くし、多極磁石12の回転により回転子4,5の1
回転当りに検出される多数の流量パルスをシステム制御
装置等に確実にカウントさせてより正確な各種流量デー
タの演算や、この各種流量データや他の計測機器から送
られてくる計測データに基づき送液手段等の被制御機器
をより正確に制御させることができる。
発明の効果 上述の如く、本発明になる容積式流量計は、多極磁石
を回転子に設けて回転子1回転当りの検出パルスを増や
してよりきめ細な流量計測を行なうともに、回転子の不
等速回転による検出パルス間隔が容積式流量計が接続さ
れたシステム制御装置等の処理速度以上となっても、待
避パルスカウンタ手段により一時的にすべての検出パル
スをカウントし、器差補正した流量パルスを少なくとも
所定時間間隔を有して他機器に出力することができるの
で、この流量パルスを受信して各種流量データの演算を
行うとともに、この演算した各種データや他の計測機器
から送られてくる計測データに基づき送液手段等の被制
御機器を制御しているシステム制御装置等の他機器の処
理を正確かつ安定に行わせることができる等の特長を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる容積式流量計の一実施例の平面
図、第2図は第1図中II−II線に沿う縦断面図、第3図
は流量表示部の回路構成図を示す概略構成図、第4図は
回転子の平面図、第5図は回転子の縦断面図、第6図は
磁石の平面図、第7図は回転子の回転角に対する検出パ
ルスのパルス間隔を示す線図、第8図は制御回路が実行
するメインルーチンに対する割込み処理のフローチャー
ト、第9図(A),(B)は制御回路が実行するメイン
ルーチンのフローチャート、第10図は磁気抵抗素子より
出力される検出パルスの波形図である。 1……容積式流量計、2……ケーシング、3……計量
室、4,5……回転子、12……磁石、19……磁気抵抗素
子、20……流量表示部、22……制御回路、22A……流量
積算回路、22B……流量パルス発信部、28……記憶部、2
8A……メモリ、28B……ROM、28A1……待避パルスカウン
タ、28A2……出力パルスカウンタ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に流体が通過する計量室を有するケー
    シング本体と、 該計量室内に流量に応じて回転するように相互に係合す
    る一対の回転子と、 該回転子の回転中心と同軸に埋設され、円周方向に交互
    にN極及びS極が並んで着磁されてなる環状の磁石と、 前記磁石と対向するように前記ケーシング本体に対して
    固設され、前記回転子の回転を電磁的に検出して検出パ
    ルスを出力する検出手段と、 該検出手段から検出パルスが出力される毎にこの検出パ
    ルスを計数蓄積する待避パルスカウント手段と、 該待避パルスカウント手段の計数値が所定の補正単位値
    以上になる毎に、当該補正単位値を該待避パルスカウン
    ト手段の計数値から減算させるとともに、当該補正単位
    値に対応する計数補正値を出力する流量補正制御手段
    と、 前記流量補正手段から出力される計数補正値を計数蓄積
    する出力パルスカウント手段と、 該出力パルスカウント手段の計数値が所定の流量パルス
    出力単位値以上になる毎に、当該流量パルス出力単位を
    前記出力パルスカウント手段の計数値から減算させると
    ともに、予め定められた所定の出力間隔を少なくとも有
    して当該流量パルス出力単位に相当する流量パルスを出
    力する流量パルス出力制御手段と、よりなる容積式流量
    計。
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