JP3752324B2 - Electromagnetic flow meter - Google Patents

Electromagnetic flow meter Download PDF

Info

Publication number
JP3752324B2
JP3752324B2 JP26307296A JP26307296A JP3752324B2 JP 3752324 B2 JP3752324 B2 JP 3752324B2 JP 26307296 A JP26307296 A JP 26307296A JP 26307296 A JP26307296 A JP 26307296A JP 3752324 B2 JP3752324 B2 JP 3752324B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
period
excitation
sampling
flow meter
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP26307296A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10111157A (en
Inventor
勉 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichi Tokei Denki Co Ltd
Original Assignee
Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aichi Tokei Denki Co Ltd filed Critical Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority to JP26307296A priority Critical patent/JP3752324B2/en
Publication of JPH10111157A publication Critical patent/JPH10111157A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3752324B2 publication Critical patent/JP3752324B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁流量計、特に2線式電磁流量計や電池駆動のような低消費電力型のものに有用な電磁流量計の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
直流電源で作動する電磁流量計は、励磁電流と流量信号のサンプリングとのタイミングを作るタイミング発生回路を内蔵している。
【0003】
この種の電磁流量計において流量信号に重畳する50Hz又は60Hzの何れの商用電源周波数の交流ノイズも除去する励磁電流とサンプリングのタイミングの2つの例を図4と図5に示す。
【0004】
図4は励磁周波数が15Hzの方形波励磁の場合の流量信号を示し、励磁の周期は1/15S、即ち66.66…mSであり、サンプリング期間をハッチングして示す。励磁周期の前半期間T1 と後半期間T2 における各サンプリング期間Ts1 とTs2 は共に20mSである。
【0005】
このような流量信号に交流ノイズが重畳した場合、サンプリング期間Ts1 とTs2 が20mSで50Hzの商用電源の1周期に相当するため、50Hzの正弦波の1周期をサンプリング即ち積分した結果は零であり、50Hzの交流ノイズは除去される。
【0006】
また、前半期間T1 のサンプリング開始時刻t1 から後半期間T2 (T1=T3とする)のサンプリング開始時刻t3 までの時間間隔T3 は33.33…mSで60Hzの商用電源の周期16.66…mSの2倍に相当する。そのため、t1 とt3 における60Hzの正弦波の位相は常に一致する。
【0007】
従って、サンプリング期間Ts1 とTs2 でサンプリングして前半期間のサンプリング出力から後半期間のサンプリング出力を引算する演算処理により流量信号を取り出すようにすることで、60Hzの交流ノイズが除去される。
【0008】
このようにして、50Hzと60Hzの両方の交流ノイズを除去する。
図5は励磁周波数が6.25Hzの方形波励磁の場合の流量信号を示し、励磁の周期は1/6.25S、即ち160mSであり、サンプリング期をハッチングして示す。励磁周期160mSの前半期間T1 と後半期間T2 における各サンプリング期間Ts1 とTs2 は共に50msで、60Hzの商用電源の周期16.66…mSの3倍に相当する。
【0009】
従って、各サンプリング期間Ts1 とTs2 に60Hzの交流ノイズをサンプリング即ち積分した結果は零であり、60Hzの交流ノイズは除去される。
また前半期間T1 と後半期間T2 のサンプリング開始時刻t1 とt3 の時間間隔T3 は80mSで、50Hzの商用電源の周期20mSの4倍に相当する。そのため、時刻t1 とt3 における50Hzの正弦波の位相は常に一致し、流量演算に伴う前半期間のサンプリング出力から後半期間のサンプリング出力を引算する処理により50Hzの交流ノイズも除去される。
【0010】
電磁流量計において流量計測に悪影響を与えるノイズには、前述のような商用電源周波数の交流ノイズの他に、電極により検出される流量信号に重畳する電気化学的ノイズと呼ばれる直流〜低周波のオフセット電圧がある。
【0011】
図6は、このようなオフセット電圧を除去するオフセット補償回路を備えた第2の従来技術のブロック図で、特開平2−12018号公報で公知である。図7は図6の電磁流量計の回路の動作を示すタイミングチャートである。
【0012】
図7において同図Aに示すような流量に比例した入力信号に対して、図6のオフセット補償回路3の出力が図7のBのようになる。図7のCは図6のサンプリング回路4の出力波形で、そのハッチング部分を図6のA/D変換回路5がMPU6からのタイミング信号S5によりA/D変換する。
【0013】
MPU6は、A/D変換器5でデジタル値に変換された流量信号を、図示されてない表示器に表示したり、流量信号として外部へ出力する。
図7のS1はオフセット補償回路3のスイッチS1がオンするタイミングである。サンプリング回路4のスイッチS2,S3,S4はそれぞれ図7のタイミング信号S2,S3,S4でオンして図7のBに示すオフセット補償回路3の出力波形をサンプリング即ち積分する。
【0014】
次に図6のオフセット補償回路3の動作を図7を参照して説明する。
図7で、Aはオフセット電圧を含まない理想的な流量信号で、期間Ta1 ではスイッチS1がオフであるため、方形波入力のピーク値E1 がオペアンプOP1 と抵抗Ra,Rbで構成されるアンプ31で増幅され、同図でBに示す出力波形のプラス方向の電圧V1 となる。
【0015】
スイッチS1がサンプリング開始時刻t1 でオンすると、アンプ31の出力が積分器32で積分される。積分器32の出力はアンプ31を構成するオペアンプOP1 の非反転入力に接続されているため、アンプ31の出力が零になる方向でフィードバック機能が作動する。
【0016】
このフィードバック機能がオフセット補償回路3の基本的な補償動作であり、この補償動作により、サンプリング期間Ts1 の終了時刻t2 におけるアンプ31の出力の値はV2 となる(図7のB参照)。
【0017】
電圧V1 とV2 の比は、
2 /V1 =ε-(1+G1)TS1/(C1・ R1)
となる。
【0018】
なお、G1=Rb/Raである。
時刻t2でスイッチSがオフすると同時に、図7でAに示す入力信号の極性が反転し、期間Ta1の場合と同様に入力信号が増幅されてV3 となり、期間Ta2の間この値を保持する。
【0019】
期間Ta2 ではスイッチS1がオフで、積分器32の出力が一定値を保持し、時刻t2 における入力信号の変化分だけがアンプ31で−G1倍に増幅されるからである。
【0020】
時刻t3 でスイッチS1がオンするとアンプ31の出力電圧V3 が零となるように補償動作が働き、サンプリング期間Ts2 の終了時刻t4 では出力電圧はV4 となる。
【0021】
この場合電圧V4 とV3 の比は、
4 /V3 =ε-(1+G1)TS2/(C1・ R1)
である。
【0022】
以上がオフセット補償回路3の励磁の一周期間の動作である。
図8はオフセット補償回路3に正弦波が入力された場合の出力波形を理想的な流量信号波形が入力された場合との対比で説明する図である。
【0023】
同図において、Aはノイズのない理想的な流量信号を示す方形波入力で、Bは出力波形である。これらAとBはそれぞれ前記図7のAとBに同じである。
同図Cが50Hzの正弦波入力波形でDがその出力波形である。また同図Eが60Hzの正弦波入力波形で、Fがその出力波形である。
【0024】
Cは、50Hzの交流ノイズを理想的な正弦波として、時刻t1 でゼロレベルと交鎖する位相で描いてある。この波形を20mS間サンプリング即ち積分すれば零となることは明らかである。
【0025】
しかし、図8のCに示す50Hzの正弦波を図6のオフセット補償回路3に入力した場合の出力は、オフセット補償回路3のフィードバック機能によって正弦波が変形されて励磁の前半期間t0 〜t2 では平均値がプラス方向に変化し、後半期間t2 〜t4 では平均値がマイナス方向に変化している。そのため、サンプリング期Ts1 だけ積分しても零にならない。サンプリング期間Ts2 についても同様に零とはならず、しかもサンプリング即ち積分した値はTs1 の場合と異なる値となる。
【0026】
60Hzの正弦波の場合、図8でFに示す出力波形は、同図Dと同様に変形されてはいるが、同図Eで示すように時刻t1 とt3 での位相が一致しているため、サンプリング期間Ts1 とTs2 における積分で打ち消されなかった値は等しくなり、期間Ts1 のサンプリング出力から期間Ts2 のサンプリング出力を引算する演算処理にて打ち消されて、60Hzの交流ノイズは除去される。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】
図6に示す前記第2の従来技術では、電極2a,2bに誘起した信号はプリアンプA1 で増幅されたあと、オフセット補償回路3で直流〜低周波のオフセット電圧(電気化学的ノイズ)を除去している。このオフセット電圧が大きい場合は、電子回路が飽和する虞れがあるため、オフセット補償回路3は不可欠なものである。
【0028】
ところが、前記第2の従来技術では、前記図4と図5の従来技術と同じ原理で50Hzと60Hzの両方の交流ノイズを除去することができないという問題点が残されている。
【0029】
2線式電磁流量計や電池駆動の電磁流量計のように低消費電力型の電磁流量計では、大きな励磁電力を使うことができないため、必然的に磁束密度が小さくなって流量信号が小さくなり、流体の流れに起因して発生するノイズの影響を受け易くなる。このためノイズによる信号のばらつきを小さくするには、サンプリング期間を長くした方が平均化効果が得られて有利になる。
【0030】
そこで、本発明は、上記に鑑み、オフセット補償回路を備えた、低電力消費型の流量計に好適な、50Hzと60Hzの両交流ノイズを除去できる電磁流量計を提供することを目的とする。
【0031】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項1の発明は、
被計測流体の流量に対応して発生する信号電圧を励磁に同期してサンプリングし出力する電磁流量計において、
励磁周期の前半期間(T1 )のサンプリング開始時刻(t1 )と後半期間(T2 ,T4)のサンプリング開始時刻(t3 )との時間間隔(T3 )が50Hzと60Hzの商用電源の各周期の整数倍である100mSになるように励磁周波数を定めたことを特徴とする電磁流量計である。
【0032】
また、請求項2の発明は、請求項1の電磁流量計において、
電気化学的ノイズを除去するオフッセット補償回路(3)を具備したことを特徴とするものである。
そして、請求項3の発明は、請求項1又は2の電磁流量計において、励磁周期を200mSとしたことを特徴とするものである。
【0033】
【作用】
励磁周期の前半期間のサンプリング開始時期t1 と後半期間のサンプリング開始時刻t3 との時間間隔T3 が50Hzの1周期の整数倍であるため、オフセット補償回路によって50Hzの正弦波が変形された場合でも、時刻t1 とt3 における50Hzの正弦波の位相が同じになり、50Hzの交流ノイズ除去される。
【0034】
また、前記時間間隔T3 は60Hzの1周期の整数倍であるため、時刻t1 とt3 における60Hzの正弦波の位相が同じになり、60Hzの交流ノイズも除去される。
【0035】
このため、一つの励磁タイミングで50Hzと60Hzの両方の交流ノイズを除去できる。
【0036】
【発明の実施の形態】
次に図1,図2に従って本発明の好ましい実施の形態を説明する。
1は被計測流体を流す円筒形の流管、2a,2bは流管1の内周壁に対向配置されて誘起した流量信号を取り出す一対の電極、2cはアース電極である。
【0037】
1 は電極2a,2bの信号電圧を増幅するプリアンプ、3はプリアンプA1 の出力を増幅すると共に直流〜低周波の電気化学的ノイズからなるオフセット電圧を除去するためのオフセット補償回路である。
【0038】
オフセット補償回路3は、抵抗Ra,RbとオペアンプOP1 を図示のように接続したアンプ31と、抵抗R1 とコンデンサC1 とオペアンプOP2 を図示のように接続した積分器32と、後述するマイクロプロセッサ(MPU)6Aで操作されるスイッチS1とを図示のように接続して構成してある。
【0039】
4はサンプリング回路で、利得が−1のインバータA2 、抵抗 2 ,R 3 、スイッチS2,S3,S4、コンデンサC2 、及びオペアンプOP3 を図示のように接続して構成してある。スイッチS2,S3,S4はMPU6Aで操作される。
【0040】
5はA/D変換器でサンプリング回路4のアナログ出力をデジタル値に変換してMPU6Aに入力する。S5はMPU6Aからのタイミング信号で、A/D変換回路5がA/D変換する時刻(時期)をA/D変換器5に指示する。
7は励磁コイル8に方形波の励磁電流を供給する励磁回路である。
【0041】
次に上記図1の構成の電磁流量計の作用を図2と図3のタイミングチャートを参照して説明するが、前記図6の従来技術と類似のところが多いので、同一の機能を果たす要素は同一の符号を付け、余分説明は省略する。図6の従来技術と図1の実施の形態とで最も大きな違いはマイクロプロセッサMPUから、スイッチS1,S2,S3,S4を操作する信号と、励磁電流とのタイミングの関係とか、マイクロプロセッサMPUが決める励磁周波数である。
【0042】
そこで、以下の作用説明は、これらの違う点を主にして記述する。
図2が図1の実施形態の動作を示す信号のタイミングで、同図のAは理想的な方形波の流量信号、BはAの流量信号に対するオフセット補償回路3の出力波形である。Cは50Hzの正弦波に対するオフセット補償回路3の出力波形であり、Dが60Hzの正弦波に対するオフセット補償回路3の出力波形である。
【0043】
この実施の形態では、励磁周期を200mSとすることで、励磁の半周期T1とT2 を50Hzと60Hzの各周期の整数倍の100mSとなるようにした。このように半周期T1 とT2を100mSにすると、期間Ta1 とTa2 及びサンプリング期間Ts1 とTs2 の選び方に関係なく、サンプリング開始時刻t1 3 の時間間隔 3 は半周期T1 及びT2 と同じ100mSとなる。
【0044】
時間間隔T3 の100mSは、50Hzの交流周波数の周期20mSの5倍であり、また60Hzの交流周波数の周期16.66…mSの6倍であるため、時刻t1 とt3 とにおける商用電源の正弦波の位相は50Hzの場合も60Hzの場合もそれぞれの場合について同じになる。
【0045】
オフセット補償回路3のフィードバック効果により、50Hz正弦波に対する出力波形は図2,Cに示すように正弦波の零レベルが変化しているが、時刻t1 3 では位相が合っているため、サンプリング期間Ts1 とTs2 における積分でそれぞれ零にならなかった分は、MPU6Aで前半期間の値から後半期間の値を引算して流量信号を演算するときに打ち消されて除去される。
【0046】
60Hz正弦波に対する出力波形もまた図2,Dに示すように、正弦波の零レベルが変化しているが、この場合も時刻t1 とt3 とで位相が合っているため、50Hz正弦波の場合と同様に、MPU6Aでの演算処理のときに打ち消されて60Hzの交流ノイズが除去される。
【0047】
〔実施例2〕
図3は、励磁周期の前半期間T1 と後半期間T4 とが同一時間でないアンバランスな実施例の場合のタイミングチャートで、電磁流量計のハードウェアの構成は図1と同じである。
【0048】
この場合も前半期間のサンプリング期間Ts1 と後半期間のサンプリング期間Ts2 の各開始時刻t1 ,t3 同士の時間間隔T2 を100mSに選ぶことにより、図1,2の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【0050】
【発明の効果】
本発明の電磁流量計は上述のように構成されているので、オフセット補償回路を必要とする電磁流量計において、商用電源に起因する交流ノイズを除去するために、商用電源に同期をとるための特別な回路が不要であり、50Hzと60Hzの両方の交流ノイズが一つの励磁タイミングで除去できるので、回路構成が簡素化され、部品点数も少ない構成が実現でき、回路自身の消費電力を少なくすることが可能であるため、特に低消費電力が要求される電池駆動の電磁流量計に適用して効果が大きい。
【0051】
また、励磁周期を200mSの大きな値(低周波数)にできるため、間欠的に瞬間的にのみ励磁電流を流す残留磁気励磁方式のように、励磁周波数が小さい程大幅に励磁電力を低減できる電池駆動の電磁流量計では、その効果が有効に発揮される。
【0052】
さらに、サンプリング期間も長く選ぶことが可能で、電極に発生する流体ノイズを平均化して流量信号出力のばらつきを低減するのに有利であり、この点からも信号レベルの小さい電池駆動方式の電磁流量計に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の電気回路図である。
【図2】図1の実施形態の電気信号波形とタイミングを示す線図である。
【図3】本発明の他の実施例の電気信号波形とタイミングを示す線図である。
【図4】従来技術のタイミングを示す線図である。
【図5】他の従来技術のタイミングを示す線図である。
【図6】更に他の従来技術の電気回路図である。
【図7】図6の従来技術の電気信号波形とタイミングを示す線図である。
【図8】図6の従来技術の電気信号波形とタイミングを示す線図である。
【符号の説明】
1 流管
3 オフセット補償回路
32 サンプリング回路としての積分器
8 励磁コイル
6A マイクロプロセッサ(MPU)
1 電池励磁周期の前半期間
2 ,T4 励磁周期の後半期間
Ts1 ,Ts2 サンプリング期間
1 ,t3 サンプリング開始時刻
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in an electromagnetic flow meter useful for an electromagnetic flow meter, particularly a low power consumption type such as a two-wire electromagnetic flow meter or battery drive.
[0002]
[Prior art]
An electromagnetic flow meter that operates with a direct current power supply has a built-in timing generation circuit that creates a timing between the excitation current and the sampling of the flow signal.
[0003]
FIG. 4 and FIG. 5 show two examples of excitation current and sampling timing for removing AC noise of any commercial power supply frequency of 50 Hz or 60 Hz superimposed on the flow rate signal in this type of electromagnetic flow meter.
[0004]
FIG. 4 shows a flow rate signal in the case of square wave excitation with an excitation frequency of 15 Hz. The excitation cycle is 1 / 15S, that is 66.66... MS, and the sampling period is hatched. The sampling periods Ts 1 and Ts 2 in the first half period T 1 and the second half period T 2 of the excitation cycle are both 20 mS.
[0005]
When AC noise is superimposed on such a flow rate signal, the sampling period Ts 1 and Ts 2 corresponds to one period of a commercial power supply of 50 Hz with a sampling period Ts 1 and Ts 2, so the result of sampling or integrating one period of a 50 Hz sine wave is zero. And 50 Hz AC noise is removed.
[0006]
Further, the first half period T 1 of the second half of the sampling starting time t 1 period T 2 (T 1 = T 3 to) the sampling start time t time interval T 3 to 3 33.33 ... of the commercial power source of 60Hz in mS of This corresponds to twice the period 16.66... MS. Therefore, the phase of the 60 Hz sine wave at t 1 and t 3 always matches.
[0007]
Therefore, 60 Hz AC noise is removed by sampling in the sampling periods Ts 1 and Ts 2 and taking out the flow rate signal by a calculation process that subtracts the sampling output of the second half period from the sampling output of the first half period.
[0008]
In this way, both 50 Hz and 60 Hz AC noise is removed.
Figure 5 is the excitation frequency indicates the flow rate signal in the case of the square wave excitation of 6.25 Hz, the period of excitation 1 / 6.25S, that is, 160 mS, shown hatched between sampling period. The sampling periods Ts 1 and Ts 2 in the first half period T 1 and the second half period T 2 of the excitation period 160 mS are both 50 ms, corresponding to three times the period 16.66.
[0009]
Therefore, the result of sampling or integrating 60 Hz AC noise during each sampling period Ts 1 and Ts 2 is zero, and 60 Hz AC noise is removed.
Further, the time interval T 3 between the sampling start times t 1 and t 3 in the first half period T 1 and the second half period T 2 is 80 mS, which corresponds to four times the cycle 20 mS of the 50 Hz commercial power supply. Therefore, the phases of the 50 Hz sine wave at times t 1 and t 3 always match, and 50 Hz AC noise is also removed by the process of subtracting the sampling output of the second half period from the sampling output of the first half period accompanying the flow rate calculation.
[0010]
Noise that adversely affects flow measurement in electromagnetic flowmeters includes DC to low-frequency offset called electrochemical noise that is superimposed on the flow signal detected by the electrodes, in addition to the AC noise of the commercial power supply frequency as described above. There is voltage.
[0011]
FIG. 6 is a block diagram of a second prior art provided with an offset compensation circuit for removing such an offset voltage, which is known from Japanese Patent Laid-Open No. 2-12018. FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the circuit of the electromagnetic flow meter of FIG.
[0012]
In FIG. 7, the output of the offset compensation circuit 3 of FIG. 6 becomes as shown in B of FIG. 7 with respect to the input signal proportional to the flow rate as shown in FIG. C in FIG. 7 is an output waveform of the sampling circuit 4 in FIG. 6, and the hatched portion is A / D converted by the A / D conversion circuit 5 in FIG. 6 by the timing signal S 5 from the MPU 6.
[0013]
The MPU 6 displays the flow rate signal converted into a digital value by the A / D converter 5 on a display (not shown) or outputs the flow rate signal to the outside as a flow rate signal.
S1 in FIG. 7 is timing when the switch S1 of the offset compensation circuit 3 is turned on. The switches S2, S3 and S4 of the sampling circuit 4 are turned on by the timing signals S2, S3 and S4 in FIG. 7, respectively, and sample or integrate the output waveform of the offset compensation circuit 3 shown in B of FIG.
[0014]
Next, the operation of the offset compensation circuit 3 of FIG. 6 will be described with reference to FIG.
In FIG. 7, A is an ideal flow signal not including an offset voltage, and the switch S1 is OFF during the period Ta 1 , so that the peak value E 1 of the square wave input is composed of the operational amplifier OP 1 and the resistors Ra and Rb. Amplified by the amplifier 31 and becomes a positive voltage V 1 of the output waveform shown in FIG.
[0015]
When the switch S1 is turned on by the sampling starting time t 1, the output of the amplifier 31 is integrated by the integrator 32. Since the output of the integrator 32 is connected to the non-inverting input of the operational amplifier OP 1 constituting the amplifier 31, the feedback function operates in the direction in which the output of the amplifier 31 becomes zero.
[0016]
This feedback function is the basic compensation operation of the offset compensation circuit 3, by the compensation operation, the value of the output of the amplifier 31 at the end time t 2 of the sampling period Ts 1 becomes V 2 (see B in FIG. 7) .
[0017]
The ratio between the voltages V 1 and V 2 is
V 2 / V 1 = ε- (1 + G1) TS1 / (C1 ・ R1)
It becomes.
[0018]
Note that G1 = Rb / Ra.
At the same time the switch S 1 at time t 2 is turned off, the polarity of the input signal shown in A is inverted in FIG. 7, the period Ta 1 in the case the same input signal is amplified by V 3 becomes a period Ta 2 This Holds the value.
[0019]
This is because in the period Ta 2 , the switch S1 is off, the output of the integrator 32 maintains a constant value, and only the change in the input signal at time t 2 is amplified by the amplifier 31 to −G1 times.
[0020]
When the switch S1 is turned on at time t 3 , the compensation operation works so that the output voltage V 3 of the amplifier 31 becomes zero, and the output voltage becomes V 4 at the end time t 4 of the sampling period Ts 2 .
[0021]
In this case, the ratio of the voltages V 4 and V 3 is
V 4 / V 3 = ε- (1 + G1) TS2 / (C1 ・ R1)
It is.
[0022]
The above is the operation of the offset compensation circuit 3 during one excitation period.
FIG. 8 is a diagram for explaining the output waveform when a sine wave is input to the offset compensation circuit 3 in comparison with the case where an ideal flow signal waveform is input.
[0023]
In the figure, A is a square wave input indicating an ideal flow signal without noise, and B is an output waveform. These A and B are the same as A and B in FIG.
FIG. 6C shows a 50 Hz sine wave input waveform and D shows its output waveform. E in the figure is a 60 Hz sine wave input waveform, and F is its output waveform.
[0024]
C is drawn with a phase intersecting with the zero level at time t 1 as an AC sine wave of 50 Hz as an ideal sine wave. Obviously, if this waveform is sampled or integrated for 20 ms, it becomes zero.
[0025]
However, the output when the 50 Hz sine wave shown in FIG. 8C is input to the offset compensation circuit 3 in FIG. 6 is the first half period t 0 to t when the sine wave is deformed by the feedback function of the offset compensation circuit 3. average in 2 changes in the positive direction, the mean value in the second half period t 2 ~t 4 is changed in the negative direction. Therefore, not become zero even if the integral only sampled Period Ts 1. Similarly, the sampling period Ts 2 does not become zero, and the sampled or integrated value is different from the case of Ts 1 .
[0026]
In the case of a 60 Hz sine wave, the output waveform indicated by F in FIG. 8 is modified in the same manner as in FIG. D, but the phases at times t 1 and t 3 match as shown in FIG. Therefore, the values that are not canceled by the integration in the sampling periods Ts 1 and Ts 2 are equal, and are canceled by the arithmetic processing for subtracting the sampling output in the period Ts 2 from the sampling output in the period Ts 1 , and the alternating current of 60 Hz Noise is removed.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
In the second prior art shown in FIG. 6, after the electrodes 2a, signals induced in the 2b is amplified by a preamplifier A 1, removing a DC-to-low-frequency offset voltage (electrochemical noise) by the offset compensation circuit 3 is doing. If this offset voltage is large, the electronic circuit may be saturated, so the offset compensation circuit 3 is indispensable.
[0028]
However, the second conventional technique still has a problem that it is impossible to remove both 50 Hz and 60 Hz AC noise based on the same principle as the conventional techniques of FIGS. 4 and 5.
[0029]
A low power consumption type electromagnetic flow meter, such as a two-wire electromagnetic flow meter or a battery-driven electromagnetic flow meter, cannot use a large excitation power, inevitably reducing the magnetic flux density and reducing the flow signal. It becomes susceptible to the noise generated due to the fluid flow. For this reason, in order to reduce the signal variation due to noise, it is advantageous to increase the sampling period because an averaging effect can be obtained.
[0030]
In view of the above, an object of the present invention is to provide an electromagnetic flow meter that can remove both 50 Hz and 60 Hz AC noise, which is suitable for a low power consumption type flow meter having an offset compensation circuit.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the invention of claim 1
In an electromagnetic flowmeter that samples and outputs the signal voltage generated in response to the flow rate of the fluid to be measured in synchronization with excitation,
Sampling start time (t 1) and the latter period commercial power supply time interval between the sampling start time (t 3) (T 3) is 50Hz and 60Hz of (T 2, T 4) of the first half period of the excitation period (T 1) In this electromagnetic flow meter, the excitation frequency is determined to be 100 mS , which is an integral multiple of each period.
[0032]
The invention of claim 2 is the electromagnetic flow meter of claim 1,
An offset compensation circuit (3) for removing electrochemical noise is provided.
According to a third aspect of the present invention, in the electromagnetic flow meter according to the first or second aspect, the excitation cycle is 200 mS.
[0033]
[Action]
Since the time interval T 3 between the sampling start timing t 1 in the first half period of the excitation cycle and the sampling start time t 3 in the second half period is an integral multiple of one cycle of 50 Hz, the 50 Hz sine wave was transformed by the offset compensation circuit. Even in this case, the phase of the 50 Hz sine wave at the times t 1 and t 3 becomes the same, and 50 Hz AC noise is removed.
[0034]
Further, since the time interval T 3 is an integral multiple of one cycle of 60 Hz, the phase of the 60 Hz sine wave at the times t 1 and t 3 is the same, and 60 Hz AC noise is also removed.
[0035]
For this reason, both 50 Hz and 60 Hz AC noise can be removed with one excitation timing.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Reference numeral 1 denotes a cylindrical flow tube for flowing the fluid to be measured, 2a and 2b are a pair of electrodes arranged opposite to the inner peripheral wall of the flow tube 1 and take out an induced flow rate signal, and 2c is a ground electrode.
[0037]
A 1 is a preamplifier for amplifying the signal voltage of the electrodes 2a and 2b, and 3 is an offset compensation circuit for amplifying the output of the preamplifier A 1 and removing an offset voltage composed of electrochemical noise of DC to low frequency.
[0038]
The offset compensation circuit 3 includes an amplifier 31 in which resistors Ra and Rb and an operational amplifier OP 1 are connected as shown in the figure, an integrator 32 in which a resistor R 1 , a capacitor C 1 and an operational amplifier OP 2 are connected as shown in the figure, and will be described later. A switch S1 operated by a microprocessor (MPU) 6A is connected as shown in the figure.
[0039]
Reference numeral 4 denotes a sampling circuit, an inverter A 2 having a gain of −1, resistors R 2 and R 3. , Switches S2, S3, S4, are constituted by connecting, as shown capacitor C 2, and an operational amplifier OP 3. The switches S2, S3, S4 are operated by the MPU 6A.
[0040]
An A / D converter 5 converts the analog output of the sampling circuit 4 into a digital value and inputs it to the MPU 6A. S5 is a timing signal from the MPU 6A, and instructs the A / D converter 5 the time (time) at which the A / D conversion circuit 5 performs A / D conversion.
An excitation circuit 7 supplies a square wave excitation current to the excitation coil 8.
[0041]
Next, the operation of the electromagnetic flowmeter having the configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to the timing charts shown in FIGS. 2 and 3. Since there are many similarities to the prior art shown in FIG. the same reference numerals, extra description thereof is omitted. The biggest difference between the prior art of FIG. 6 and the embodiment of FIG. 1 is that the microprocessor MPU determines the timing relationship between the signals for operating the switches S1, S2, S3 and S4 and the excitation current, and the microprocessor MPU. The excitation frequency to be determined.
[0042]
Therefore, the following explanation of the operation will mainly describe these differences.
FIG. 2 is a signal timing showing the operation of the embodiment of FIG. 1. In FIG. 2, A is an ideal square wave flow signal, and B is an output waveform of the offset compensation circuit 3 for the A flow signal. C is an output waveform of the offset compensation circuit 3 for a sine wave of 50 Hz, and D is an output waveform of the offset compensation circuit 3 for a sine wave of 60 Hz.
[0043]
In this embodiment, by setting the excitation period to 200 mS, the excitation half periods T 1 and T 2 are set to 100 mS, which is an integral multiple of each period of 50 Hz and 60 Hz. Thus, when the half periods T 1 and T 2 are set to 100 mS, the sampling start times t 1 and t 3 are independent of the selection of the periods Ta 1 and Ta 2 and the sampling periods Ts 1 and Ts 2. The time interval T 3 is 100 mS, which is the same as the half periods T 1 and T 2 .
[0044]
The time interval T 3 of 100 mS is 5 times the 50 Hz AC frequency period 20 mS and 6 times the 60 Hz AC frequency period 16.66... MS, so the commercial power supply at times t 1 and t 3 The phase of the sine wave is the same in each case both at 50 Hz and 60 Hz.
[0045]
The feedback effect of the offset compensation circuit 3, since the output waveform for 50Hz sine wave is zero level of the sine wave is changed as shown in FIG. 2, C, matching the time t 1 in the t 3 phase, The parts that did not become zero in the integration in the sampling periods Ts 1 and Ts 2 are canceled and removed when the MPU 6A calculates the flow rate signal by subtracting the value in the latter half period from the value in the first half period.
[0046]
As shown in FIGS. 2 and 2, the output waveform for the 60 Hz sine wave also changes the zero level of the sine wave. In this case as well, the phase is matched at times t 1 and t 3 , so the 50 Hz sine wave As in the case of, the 60 Hz AC noise is eliminated by canceling out the calculation process in the MPU 6A.
[0047]
[Example 2]
FIG. 3 is a timing chart in the case of an unbalanced embodiment in which the first half period T 1 and the second half period T 4 of the excitation cycle are not the same time, and the hardware configuration of the electromagnetic flow meter is the same as FIG.
[0048]
Also in this case, by selecting the time interval T 2 between the start times t 1 and t 3 of the sampling period Ts 1 in the first half period and the sampling period Ts 2 in the second half period as 100 mS, the same operation as in the case of FIGS. An effect can be obtained.
[0050]
【The invention's effect】
Since the electromagnetic flowmeter of the present invention is configured as described above, in an electromagnetic flowmeter that requires an offset compensation circuit, in order to remove AC noise caused by the commercial power supply, it is necessary to synchronize with the commercial power supply. No special circuit is required, and both 50 Hz and 60 Hz AC noise can be removed with one excitation timing, so the circuit configuration is simplified, the number of parts can be reduced, and the power consumption of the circuit itself is reduced. Therefore, the present invention is particularly effective when applied to a battery-driven electromagnetic flow meter that requires low power consumption.
[0051]
In addition, since the excitation cycle can be set to a large value (low frequency) of 200 ms, a battery in which the excitation power can be significantly reduced as the excitation frequency is reduced as in the residual magnetic excitation method in which the excitation current is intermittently supplied only momentarily. The effect is effectively exhibited in the drive electromagnetic flowmeter.
[0052]
In addition, it is possible to select a longer sampling period, which is advantageous for averaging fluid noise generated in the electrodes and reducing variations in flow rate signal output. From this point also, the battery-driven electromagnetic flow rate with a low signal level is advantageous. It is especially effective for the total.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electric circuit diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing electric signal waveforms and timings in the embodiment of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing electrical signal waveforms and timing according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing timing in the prior art.
FIG. 5 is a diagram showing the timing of another prior art.
FIG. 6 is an electric circuit diagram of still another prior art.
7 is a diagram showing electric signal waveforms and timing in the prior art of FIG. 6; FIG.
FIG. 8 is a diagram showing electric signal waveforms and timings in the prior art of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow tube 3 Offset compensation circuit 32 Integrator as sampling circuit 8 Excitation coil 6A Microprocessor (MPU)
First half period T 2 of T 1 battery excitation cycle, second half period Ts 1 , Ts 2 sampling period t 1 , t 3 sampling start time of T 4 excitation cycle

Claims (3)

被計測流体の流量に対応して発生する信号電圧を励磁に同期してサンプリングし出力する電磁流量計において、
励磁周期の前半期間(T1 )のサンプリング開始時刻(t1 )と後半期間(T2,T4)のサンプリング開始時刻(t3 )との時間間隔(T3)が50Hzと60Hzの商用電源の各周期の整数倍である100mSになるように励磁周波数を定めたことを特徴とする電磁流量計。
In an electromagnetic flowmeter that samples and outputs the signal voltage generated in response to the flow rate of the fluid to be measured in synchronization with excitation,
Sampling start time (t 1) and the latter period commercial power supply time interval between the sampling start time (t 3) (T 3) is 50Hz and 60Hz of (T 2, T 4) of the first half period of the excitation period (T 1) An electromagnetic flow meter characterized in that an excitation frequency is determined to be 100 mS , which is an integral multiple of each period.
電気化学的ノイズを除去するオフッセット補償回路(3)を具備したこと
を特徴とする請求項1記載の電磁流量計。
The electromagnetic flowmeter according to claim 1, further comprising an offset compensation circuit (3) for removing electrochemical noise.
励磁周期を200mSとしたことを特徴とする請求項1又は2記載の電磁流量計。3. The electromagnetic flow meter according to claim 1, wherein an excitation cycle is 200 mS.
JP26307296A 1996-10-03 1996-10-03 Electromagnetic flow meter Expired - Lifetime JP3752324B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26307296A JP3752324B2 (en) 1996-10-03 1996-10-03 Electromagnetic flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26307296A JP3752324B2 (en) 1996-10-03 1996-10-03 Electromagnetic flow meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10111157A JPH10111157A (en) 1998-04-28
JP3752324B2 true JP3752324B2 (en) 2006-03-08

Family

ID=17384456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26307296A Expired - Lifetime JP3752324B2 (en) 1996-10-03 1996-10-03 Electromagnetic flow meter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3752324B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6845330B2 (en) 2002-04-18 2005-01-18 Yamatake Corporation Electromagnetic flowmeter
JP2011232136A (en) 2010-04-27 2011-11-17 Yamatake Corp Electromagnetic flowmeter
GB2542433A (en) * 2015-09-21 2017-03-22 Abb Ltd Method and apparatus for interference reduction

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10111157A (en) 1998-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5621177A (en) Electromagnetic flowmeter
EP0294924B1 (en) Method and apparatus for compensating for a dc offset voltage in an electromagnetic flow meter
JP3752324B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP2802545B2 (en) Conversion circuit for electromagnetic flow transmitter
JP3602636B2 (en) Electromagnetic flow meter
US7042135B2 (en) Current detection circuit and current detection method
JPH07306069A (en) Electromagnetic flowmeter
JP2589817Y2 (en) LCR tester
JP3695074B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP3659378B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP2545658B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP3161307B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP2687261B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP2001235352A (en) Electromagnetic flowmeter
JP3120660B2 (en) Electromagnetic flow meter
JPH07248240A (en) Electromagnetic flowmeter
JPS58120118A (en) Electromagnetic flowmeter
JPH0738822Y2 (en) Electromagnetic flow meter
JP3244361B2 (en) Noise removal method and converter in electromagnetic flowmeter
JPH06160138A (en) Electromagnetic flow meter
JPH0611370A (en) Electromagnetic flowmeter
JPH0478126B2 (en)
JPH10227673A (en) Electromagnetic flowmeter converter
JPH03158768A (en) Detecting circuit for voltage variation
JPS6247255B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20030925

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050705

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050902

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050902

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081216

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091216

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091216

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111216

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121216

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131216

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term