JP3131758B2 - 電磁流量計用ディストリビュータ - Google Patents

電磁流量計用ディストリビュータ

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JP3131758B2
JP3131758B2 JP06153687A JP15368794A JP3131758B2 JP 3131758 B2 JP3131758 B2 JP 3131758B2 JP 06153687 A JP06153687 A JP 06153687A JP 15368794 A JP15368794 A JP 15368794A JP 3131758 B2 JP3131758 B2 JP 3131758B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一対の信号線を介し
て電磁流量計に電源を供給し、この電磁流量計より上記
一対の信号線を介して出力電流の返送を受ける電磁流量
計用ディストリビュータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は2線式の電磁流量計の要部を示す
ブロック図である。同図において、1は測定管、2は測
定管1内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発
生方向を垂直として配置された励磁コイル、3は励磁コ
イル2へ矩形状の励磁電流IEXを周期的に供給する励磁
回路、4a,4bは励磁コイル2の発生磁界と直交して
測定管1内に対向して配置された検出電極、5はアース
リング、6は電極4a,4b間に得られる信号起電力を
検出する初段増幅回路、7はこの初段増幅回路6の検出
する信号起電力をサンプルホールドするサンプルホール
ド回路、8はA/D変換器、9はCPU、10はD/A
変換器である。この電磁流量計100はケーブル(一対
の信号線)L1,L2を介して直流電源200と接続さ
れる。
【0003】このように構成された電磁流量計100に
おいて、励磁回路3は、励磁コイル2へ励磁電流IEX
周期的に供給し、測定管1内に交流磁界を発生させる。
これにより、電極4a,4b間に流速と磁界との相互作
用により信号起電力が生じ、これが初段増幅回路6によ
り検出される。この検出される信号起電力(流量に比例
した信号)は、周期的に励磁電流の流れ方向が切り換わ
る直前でサンプルホールド回路7にて保持され、この保
持された信号起電力がA/D変換器8へ与えられディジ
タル値に変換されて、CPU9に取り込まれる。
【0004】CPU9は、このA/D変換器8からの信
号起電力に基づき計測値を0〜100%値として求め、
この求めた計測値をD/A変換器10へ与え、直流電源
を供給しているケーブルL1,L2に流れる電流Iout
を、上記求めた計測値に応じて4〜20mAの電流範囲
で調整する。なお、図2において、RL は外部負荷抵抗
であり、この外部負荷抵抗RL の両端に生ずる電圧に基
づいて、遠隔地において電磁流量計100での計測値を
知り、各種の制御を行うことができる。
【0005】ここで、励磁コイル2への励磁電流I
EXは、ケーブルL1,L2に流れる上記電流範囲以下の
電流を利用して作られる。すなわち、計測値が4〜20
mA範囲の電流信号に変換されるため、励磁回路3では
常に確保できる電流として4mAしか使用することがで
きず、信号起電力を大きくとるために4mA中の大部分
を励磁電流IEX(IEX≒4mA)としている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この電磁流量計100
において、信号起電力は、e=k・B・v・Dとして表
される。なお、この式において、kは定数、Dは測定管
1の口径、vは平均流速、Bは発生磁束密度である。こ
こで、Bは励磁電流IEXに比例し、励磁電流IEXを大き
くすれば同じ流速でも信号起電力eは大きくなる。しか
し、従来においては、励磁電流IEXは上述した如く4m
Aに規定されている。このため、信号起電力eが小さ
く、流速に応じて電極に重畳してくるノイズの影響を受
けて出力が大きくふらつき、すなわち低流量になるにつ
れ信号起電力eに含まれるノイズレベルの割合が高くな
ってS/N比が低下し、安定かつ高精度の流量計測がで
きないという問題があった。また、電磁流量計100の
電流出力ループの抵抗の制約を受けて、外部負荷抵抗R
L の値を大きくすることができず、精度良く計測値を取
り出せないという問題もあった。
【0007】なお、計測値に応じて、すなわち計測値に
応ずる出力電流Iout (4〜20mA)を利用して、励
磁電流IEXを大きな値に切り換えることが考えられてい
る。例えば、計測値が50%である場合に励磁電流IEX
の切り換えを行うものとすると、この計測値に応ずるケ
ーブル電流は12mAであり、励磁コイルには12mA
−4mA=8mAの電流をさらに流すことができる。す
なわち、現在の4mAに加えて8mA、合計12mAの
電流を流すことができ、3倍の信号起電力eを得ること
ができる。しかし、その信号起電力の増大量は小さく、
大きな改善効果は期待できない。
【0008】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、2線式の電
磁流量計に安定かつ高精度の流量計測を行わせることが
でき、また大きな外部負荷抵抗の使用も可能とする電磁
流量計用ディストリビュータを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、一対の信号線を介して電磁流量計
に電源を供給し、この電磁流量計より上記一対の信号線
を介して返送されてくる、その計測値の0〜100%値
に応じた4〜20mAの電流に嵩上電流Iαがプラスさ
れた出力電流を受けるようにし、この電磁流量計からの
出力電流を検出しその電流値に応じた電圧を出力する出
力電流検出回路と、この出力電流検出回路の出力電圧か
ら嵩上電流Iαに応ずる電圧分を除去し検出電圧として
出力する嵩上電圧分除去回路と、この嵩上電圧分除去回
路からの出力電圧に応じ外部負荷抵抗に流れる電流を4
〜20mAの電流に調整する電圧電流変換回路とを設け
たものである。
【0010】
【作用】したがってこの発明によれば、2線式の電磁流
量計において、常に確保できる電流として4mA+Iα
を使用することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。図1はこの発明の一実施例を示すディストリビュー
タの要部の回路構成を示す図である。同図において、V
SUP は直流供給電源、VREF は基準電源、U1はインピ
ーダンス変換用オペアンプ、AMPはオペアンプU2お
よび抵抗R1〜R4よりなる差動増幅器、VICはオペ
アンプU3,トランジスタQ1および抵抗RF よりなる
V/I変換部(電圧電流変換回路)、PGはパルス発生
部、RDET は出力検出用抵抗、ZDはツェナーダイオー
ドである。このディストリビュータ300は2線式の電
磁流量計100と外部負荷抵抗RL ,カウンタCUTと
の間に挿入接続されている。また、ディストリビュータ
300において、出力検出用抵抗R DET とインピーダン
ス変換用オペアンプU1とにより出力電流検出回路が構
成され、基準電源V REF と差動増幅器AMPとにより嵩
上電圧分除去回路が構成されている。
【0012】次に、このディストリビュータ300の動
作について、その機能を交えながら説明する。電磁流量
計100には直流供給電源VSUP よりケーブルL1,L
2を介して直流電源が供給される。電磁流量計100の
CPU9(図2参照)は、その計測値を0〜100%値
として求め、ケーブルL1,L2に流れる電流I
out を、上記求めた計測値に応じた4〜20mAの電流
に嵩上電流Iαをプラスした電流範囲で調整する。本実
施例において、嵩上電流Iαは、Iα=40mAとされ
ている。すなわち、本実施例では、直流供給電源VSUP
の電圧値と検出用抵抗RDET の値を適当に設定すること
によって、計測値の0〜100%値に応ずる出力電流I
ou t して、44〜60mAの電流が得られるものとして
いる。
【0013】ディストリビュータ300において、検出
用抵抗RDET には、その両端に電磁流量計100から返
送されてくる出力電流Iout に応じた電圧が生じる。例
えば、検出用抵抗RDET の値を50Ωとすれば、計測値
が0%でその出力電流Ioutが44mAである場合には
2.2Vの電圧が、計測値が100%でその出力電流I
out の値が60mAの場合には3Vの電圧が生じる。す
なわち、出力電流Iout を4〜20mAの電流範囲で調
整する場合に比べ、嵩上電流Iαがプラスされている分
(2V)だけ高い電圧が生じる。この電圧はオペアンプ
U1を介して差動増幅器AMPへ与えられる。差動増幅
器AMPは、オペアンプU1からの出力電流I out に応
じた出力電圧から嵩上電流Iαに応ずる電圧分を除去
し、検出電圧としてV/I変換部VICおよびパルス発
生部PGへ与える。
【0014】V/I変換部VICは、差動増幅器AMP
より与えられる検出電圧(嵩上電流Iαに応ずる電圧分
が除去された検出電圧)に応じ、抵抗RF に流れる電流
を4〜20mAに調整する。これにより、電磁流量計1
00から返送されてくる出力電流Iout が44〜60m
Aであっても、外部負荷抵抗RL に流れる電流は4〜2
0mAとなり、遠隔地において、標準信号として一般的
に用いられる4〜20mAの電流範囲で電磁流量計10
0での計測値を知ることができ、現在の仕様を変更する
ことなく各種の制御を行うことができる。
【0015】一方、パルス発生部PGは、差動増幅器A
MPより与えられる検出電圧を入力とし、その検出電圧
に応じた数のパルスを発生する。このパルス発生部PG
の発生するパルスは、カウンタCUTによってカウント
され、このカウンタCUTでのカウント値に基づき計測
流量の積算値を知ることができる。
【0016】ここで、電磁流量計100において常に確
保できる電流は、4mAの電流に嵩上電流Iαのプラス
された電流すなわち44mAとなる。すなわち、本実施
例では、電磁流量計100において、励磁電流IEX≒4
4mAとすることができる。これは、従来の励磁電流I
EX(4mAや12mA)に比べ、遥かに大きな値であ
る。これによって、信号起電力を大きくとることがで
き、安定かつ高精度の流量計測が可能となる。また、本
実施例では、電磁流量計100の電流出力ループの抵抗
の制約を受けないため、外部負荷抵抗RL の値を大きく
することができ、精度良く計測値を取り出すことができ
るようになる。
【0017】なお、本実施例において、直流供給電源V
SUP および基準電源VREF は、交流(AC100V)を
直流に変換する図示せぬAC−DC変換器を介して得ら
れるものとされている。また、本実施例においては、嵩
上電流Iαを40mAとしたが、この値に限られるもの
でないことは言うまでもない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、2線式の電磁流量計において、常に確保
できる電流として4mA+Iαを使用することができ、
例えば嵩上電流Iαの値を40mAとすれば、励磁電流
を大きくして、従来に比して遥かに大きな信号起電力を
得ることか可能となり、2線式の電磁流量計に安定かつ
高精度の流量計測を行わせることができるようになる。
また、2線式の電磁流量計の電流出力ループの抵抗の制
約を受けないものとして、大きな外部負荷抵抗の使用も
可能となり、遠隔地において精度良く計測値を取り出さ
せるようにすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すディストリビュータ
の要部の回路構成を示す図である。
【図2】 2線式の電磁流量計の要部を示すブロック図
である。
【符号の説明】
100…2線式の電磁流量計、L1,L2…ケーブル、
300…ディストリビュータ、VSUP …直流供給電源、
REF …基準電源、U1…インピーダンス変換用オペア
ンプ、AMP…差動増幅器、VIC…V/I変換部、P
G…パルス発生部、RDET …出力検出用抵抗、ZD…ツ
ェナーダイオード、RL …外部負荷抵抗、CUT…カウ
ンタ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の信号線を介して電磁流量計に電源
    を供給し、この電磁流量計より前記一対の信号線を介し
    て返送されてくる、その計測値の0〜100%値に応じ
    た4〜20mAの電流に嵩上電流Iαがプラスされた出
    力電流を受ける電磁流量計用ディストリビュータであっ
    て、 前記電磁流量計より返送されてくる出力電流を検出しそ
    の電流値に応じた電圧を出力する出力電流検出回路と、 この出力電流検出回路の出力電圧から前記嵩上電流Iα
    に応ずる電圧分を除去し検出電圧として出力する嵩上電
    圧分除去回路と、この嵩上電圧分除去回路からの出力電圧に応じ外部負荷
    抵抗に流れる電流を4〜20mAの電流に調整する電圧
    電流変換回路と を備えたことを特徴とする電磁流量計用
    ディストリビュータ。
JP06153687A 1994-07-05 1994-07-05 電磁流量計用ディストリビュータ Expired - Fee Related JP3131758B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5379937B2 (ja) * 2008-06-20 2013-12-25 株式会社キーエンス 電磁流量計、電磁流量計システム、電磁流量計用変換器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5379937B2 (ja) * 2008-06-20 2013-12-25 株式会社キーエンス 電磁流量計、電磁流量計システム、電磁流量計用変換器

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