JP2789649B2 - タービン流量計 - Google Patents

タービン流量計

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JP2789649B2 JP1054491A JP5449189A JP2789649B2 JP 2789649 B2 JP2789649 B2 JP 2789649B2 JP 1054491 A JP1054491 A JP 1054491A JP 5449189 A JP5449189 A JP 5449189A JP 2789649 B2 JP2789649 B2 JP 2789649B2
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良昭 工藤
康弘 坂巻
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、タービン流量計における積算流量の検出方
法の改善に関するものである。
<従来の技術> タービン流量計は円筒状の流路の中にロータ(回転翼
車)を設け、これに流体が流れると、通過する流体の速
度に比例した回転速度でロータが回転する。流れの方向
とロータの回転軸の方向とが同じため回転軸を外に取出
すことは困難なため、通常ロータの回転数は磁性体のロ
ータブレード(羽根)と電磁的に結合しているピックア
ップコイルによって検出される。すなわち翼車の回転数
をインダクタンス変化で検出して積算流量を検出する。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、タービン流量計は回転の検出をインダ
クタンス変化を利用して行っているため、検出および積
算するために電力を要する。また単純にパルス数を積算
しているため、逆流した場合でも流量表示値が増えてし
まう。
本発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、タービン流量計において、検出および積算する
ために電力を要さず、逆流した場合には流量表示値が減
少するような積算回転計を実現することを目的とする。
<課題を解決するための手段> 本発明は管路に設置された翼車の、流れの中心を軸と
する回転を検出して流量を求めるタービン流量計に係る
もので、その特徴とするところは、翼車に取付けられた
永久磁石と、この永久磁石が発生する回転磁界により磁
気バブルが転送される磁気バブル素子と、読み出し要求
信号の入力により電気回路の駆動に必要な電源電圧を発
生する電源電圧発生回路と、読み出し要求信号、電源電
圧発生器の出力に基づいてオン信号を出力するオン信号
出力手段と、この出力信号により磁気バブルに回転磁界
を印加する手段と、を備え、磁気バブルの位置から翼車
の積算回転数を検出する様に構成した点にある。
<作用> 磁気バブルは磁石による回転磁界により転送されるの
で常時電力を使用せずに流量を積算できる。
<実施例> 以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第2図は本発明で用いる磁気バブル回転検出の原理を
説明するための斜視図である。図において、11は回転
軸、12は回転軸11に取付けられた永久磁石、13は磁気バ
ブル素子である。磁気バブル素子13は磁界の回転に応じ
て磁気バブルを順次転送するものであり、永久磁石12の
近傍に配置されている。このため、回転軸11とともに永
久磁石12が回転すると、磁気バブル素子13に回転磁界が
印加され、磁気バブル素子13において、磁気バブルの転
送が行なわれる。したがって、永久磁石12の極数を2と
した場合、回転軸11が1回転すると、磁気バブル素子13
における磁気バブルは、その転送パターン上を1ステッ
プだけ移動することになり、転送パターン上の磁気バブ
ルの位置を検出すれば、回転軸11の回転数を知ることが
できる。
第3図は磁気バブル素子13における転送パターンの一
例を示すものである。図に示す転送パターンは、一般に
TI型と呼ばれるものを基本にしたもので、独立した3つ
の環状パターンA〜Cを構成している。また、Hは永久
磁石12により発生される駆動磁界、A1,B1,C1は磁気バブ
ル発生用パターン、A2,B2,C2は例えば磁気抵抗素子より
なる磁気バブル検出用パターンである。さらに、図中の は駆動磁界Hの回転に応じて磁気バブルが移動する環状
パターン上の位置を示したもので、斜線を施した は磁気バブルの存在を表している。
したがって、図示の状態を初期状態とし、検出用パタ
ーンA2〜C2の位置でそれぞれ磁気バブルの有無を検出す
ると、駆動磁界Hの回転数に対する各検出出力は、上の
表のように表される。この表から明らかなように、検出
用パターンA2〜C2からは回転軸11の回転数に応じた3ビ
ットのバイナリ信号が得られる。
ここで磁気バブル素子13において、磁気バブル発生用
パターンA1〜C1により発生された磁気バブルは、保持用
の永久磁石でバイアス磁界を与えておくことにより消滅
せず、しかも駆動磁界Hが回転すれば転送が行なわれる
ので、電源が遮断された状態においても動作することが
でき、回転数に応じた信号を得ることができる。
第1図は本発明に係るタービン流量計を説明するため
の正面断面図(イ)およびそのA−A′断面図(ロ)で
ある。1は流体が流れるタービン流量計の管路、2,3は
管路1に固定されたそれぞれフロントサポートおよびリ
アサポート、4はベアリング5を介して回転軸がリアサ
ポート3に支持される翼車、6は翼車4の回転中心部を
はさんで異なる極性(S,N)が互いに対向するように取
付けられた2つの平行な磁石、7は翼車4の回転中心部
においてその転送パターン面が翼車4の回転軸方向と垂
直となるようにフロントサポート2に固定された磁気バ
ブル素子(図では固定手段は省略)、8は磁気バブル素
子7の両側で転送パターンと平行で異なる極性(S,N)
が互いに対向するようにフロントサポート2に固定され
る2つのバイアス磁石である。
第4図は第1図の磁気バブル素子7の読出し回路を示
す構成ブロック図である。6は翼車とともに回転する前
記の永久磁石、7は永久磁石6の中心部に配置され、そ
の回転によって発生する回転磁界により磁気バブルが転
送される前記の磁気バブル素子である。磁気バブル素子
7は磁気バブルを保持するために、バイアス磁石8(第
1図)によりバイアス磁界を受けている。14はクロック
発生回路、15はクロック発生回路14から出力されるクロ
ック信号を三角波に変える第1の積分器、16は積分器15
の出力を一方の入力とする減算器、17は減算器16の出力
が接続する第1のスイッチ、18はスイッチ17の出力を電
流信号に変換する電流アンプ、19は電流アンプ18の出力
により駆動され磁気バブル素子7にx軸方向の磁界を印
加するx軸駆動コイルである。20はクロック発生回路14
から出力されるクロック信号の位相を90゜ずらす移相回
路、21は移相回路20の出力を三角波に変える第2の積分
器、22は積分器21の出力を一方の入力とする減算器、23
は減算器22の出力が接続する第2のスイッチ、24はスイ
ッチ23の出力を電流信号に変換する電流アンプ、25は電
流アンプ24の出力により駆動されy軸方向の磁界を磁気
バブル素子7に印加するy軸駆動コイルである。26,27
は磁気バブル素子7のチップ上に配置され、それぞれx
軸,y軸方向の磁界の強さを検出するホール素子、28,29
はそれぞれホール素子26,27の出力信号をサンプル・ホ
ールドしてその出力をそれぞれ減算器16,22の他方の入
力とするサンプル・ホールド回転である。31は磁気バブ
ル素子7の磁気バブル検出素子(例えば磁気抵抗素子)
から出力される信号を増幅するプリアンプ、32はプリア
ンプ31の出力信号を波形整形する波形整形回路である。
33は通信回線から読出し要求信号を受けて電源電圧(こ
こでは±15V)を上記各回路に供給する電源電圧発生
器、34は電源電圧発生器33の出力から停電を検出する停
電検出回路、35は停電検出回路34に接続するバックアッ
プ用コンデンサ、36はサンプル・ホールド回路28,29の
出力から回転速度を検出して設定値と比較する回転速度
検出回路、37は読出し要求信号,停電検出回路34の出力
および回転速度検出回路36の出力を入力するAND回路、3
8はAND回路37の出力を制御入力としてスイッチ17,23の
オンオフを制御する制御回路である。
制御回路38,クロック発生回路14,積分器15,21,移相器
20,スイッチ17,23および電流アンプ18,24は、読出し要
求信号に基いてコイル19,25の駆動を開始する駆動回路
を構成する。
ホール素子26,27,サンプル・ホールド回路28,29およ
び減算器16,22は永久磁石による磁界を検出してこれを
相殺するような電流をコイル19,25の駆動電流に重畳す
る補正回路を構成する。
上記のような構成の装置における動作を次に説明す
る。第1図において水流等により翼車4が回転すると回
転磁石6が回転し、その結果発生する回転磁界により磁
気バブル素子7内の磁気バブルが転送素子間を転送され
る。すなわち流量の積算は電力を用いずに行なわれる。
第4図の読出し装置は通信回線から読出し要求信号があ
ったとき、以下に示すように転送パターン上の磁気バブ
ルの位置を読出すことにより、回転数の積算値すなわち
流量積算値を出力する。
通信回路から読出し要求信号が入ると、電源電圧発生
器33が回路電源用の電圧を発生する。停電検出回路34は
電源電圧発生器33において、電流アンプ18,24用の±15V
の充電が完了し、しかも電流アンプ以外の回路を動作さ
せるのに必要な5V電源が正常な範囲にあれば、1をAND
回路37に出力する。回転速度検出回路36は磁石6の回転
速度が所定の値より小さいとき出力が1となる。AND回
路37の出力が1になると、制御回路38はクロック発生回
路14からのクロック信号(例えば32kHz)に同期して所
定のクロック数だけスイッチ17,23をオンにする。クロ
ック発生回路14の出力は積分器15で三角波に変換され、
永久磁石6のx軸方向の磁界の強さに対応した信号が減
算器16で差し引かれた後、電流アンプ18で電流信号とな
り、x軸駆動コイル19を駆動する。クロック発生回路14
の出力はまた、移相回路20で90゜位相がずれた後、積分
器21で三角波に変換され、永久磁石6のy軸方向の磁界
の強さに対応した信号が減算器22で差し引かれた後、電
流アンプ24で電流信号となり、y軸駆動コイル25を駆動
する。x軸駆動コイル19から生じるx軸方向の磁界とy
軸駆動コイル25から生じるy軸方向の磁界とが合成され
る結果、回転磁界が磁気バブル素子7に印加され、磁気
バブル素子7内の磁気バブルの位置が回転磁界の回転数
に等しいステップ数だけ移動する。永久磁石6による磁
界はあらかじめ前記補正回路で差し引かれているので、
磁気バブル素子7に加わる回転磁界に影響を与えない。
このとき磁気バブル素子7の磁気バブル検出素子からは
磁気バブルの有無に対応する信号がクロック信号に同期
して出力される。この検出信号はプリアンプ31および波
形整形回路32を介して1,0のシリアル・ビット信号とな
る。このシリアル・ビット信号は転送パターン上の磁気
バブルの位置を示すから、通信回線を介して上位システ
ムに送られ、永久磁石6の積算回転数が演算される。所
定ステップ数だけ磁気バブルが転送された後制御回路38
によりスイッチ17,23がオフとなると、再び駆動コイル1
9,25で回転磁界を逆方向に同一回転数だけ発生して読出
し要求信号が入った時点の位置まで磁気バブルを戻した
後、読出しが終了する。なお読出し要求信号があった場
合でも停電の場合や、回転軸の回転速度が設定速度より
速い場合はAND回路37の出力は0となり、読出し動作は
行なわれない。翼車の回転速度が設定速度より速い場合
は読出し動作の間の翼車の回転が出力誤差となるためで
ある。またクロック周波数を翼車の回転速度に比べて非
常に高くすれば、回転速度検出回路36を省略することが
できる。
このような構成のタービン流量計によれば、積算およ
び保持には電力を必要とせず、通信回線を介して遠隔検
針が可能となる。
また従来のタービン流量計と異なり、翼車の回転方向
により磁気バブルの転送方向が変るので、逆流があって
も流量積算値を正確に測定できる。
また磁石対6により生じる回転磁界は磁気バブル素子
7内の位置に関係なく均一な真円に近い回転磁界とな
る。このため、位置による磁界の勾配や位相ずれがなく
なり、動作マージンが向上する。その結果ノイズに対し
て非常に強く、温度特性が広く、磁気バブル素子の位置
決め等の機械精度を緩くでき、動作が非常に安定にな
る。
なお上記の各実施例における磁気バブル素子の転送パ
ターンは、第3図に関して説明したような3ビットのバ
イナリ信号を発生するTI形の環状パターンに限られず、
例えば、BCDコード信号やグレイコード信号などを発生
するものであってもよい。転送素子の数を増やすことに
より、積算値を大きくすることができる。また、磁気バ
ブルの有無を検出する手段は磁気抵抗素子に限られず、
ホール素子のようなものを用いてもよい。
また上記の実施例では互いに平行な2つの永久磁石を
用いて回転磁界を発生しその中心で磁気バブル素子を配
置しているが、これに限らず、例えばラジアル方向に着
磁した円筒状の永久磁石を使用して、外周近傍に磁気バ
ブル素子を配置することもできる。
またバイアス磁石8および磁気バブル素子7をリアサ
ポートに固定してもよい。
<発明の効果> 以上述べたように本発明によれば、積算および保持に
電力が不要で、通信回線を介しての隔壁測定が可能で、
逆流があっても積算回転数を正確に測定できるタービン
流量計を簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るタービン流量計の一実施例を示す
構成断面図、第2図は磁気バブル回転数検出器の原理を
示す構成図、第3図は第2図装置における磁気バブル素
子の動作を示す動作説明図、第4図は第1図装置におけ
る流量読出し回路を示す構成ブロック図である。 1……管路、4……翼車、6……磁石、7……磁気バブ
ル素子。
フロントページの続き (72)発明者 飯野 俊雄 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 工藤 良昭 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (72)発明者 坂巻 康弘 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−75615(JP,A) 実開 昭62−152220(JP,U) 特公 平4−31533(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/115

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】管路に設置された翼車の、流れの中心を軸
    とする回転を検出して流量を求めるタービン流量計にお
    いて、 翼車に取付けられた永久磁石と、 前記永久磁石が発生する回転磁界により磁気バブルが転
    送される磁気バブル素子と、 読み出し要求信号の入力により電気回路の駆動に必要な
    電源電圧を発生する電源電圧発生回路と、 前記読み出し要求信号、電源電圧発生器の出力に基づい
    てオン信号を出力するオン信号出力手段と、この出力信
    号により前記磁気バブルに回転磁界を印加する手段と、 を備え、前記磁気バブルの位置から翼車の積算回転数を
    検出する様に構成したことを特徴とするタービン流量
    計。
JP1054491A 1989-03-07 1989-03-07 タービン流量計 Expired - Lifetime JP2789649B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62152220U (ja) * 1986-03-18 1987-09-26
JPS62238414A (ja) * 1986-04-09 1987-10-19 Yokogawa Electric Corp 回転数検出器
JPS6375615A (ja) * 1986-09-19 1988-04-06 Yokogawa Electric Corp 回転数検出器
JPS6375618A (ja) * 1986-09-19 1988-04-06 Yokogawa Electric Corp 回転数検出器

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