JP6481430B2 - Electromagnetic flow meter - Google Patents

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JP6481430B2 JP2015048239A JP2015048239A JP6481430B2 JP 6481430 B2 JP6481430 B2 JP 6481430B2 JP 2015048239 A JP2015048239 A JP 2015048239A JP 2015048239 A JP2015048239 A JP 2015048239A JP 6481430 B2 JP6481430 B2 JP 6481430B2
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Description

本発明は、電磁流量計に関し、詳しくは、コイルの絶縁劣化、及び異常状態を診断する機能を備えた電磁流量計に関するものである。   The present invention relates to an electromagnetic flow meter, and more particularly to an electromagnetic flow meter having a function of diagnosing insulation deterioration and abnormal state of a coil.

図10は、従来から用いられている電磁流量計の一例を示すブロック図である。導電性流体が流れる導管11の内部には、対向するように一対の電極12、13が設けられるとともに電極12、13の下部にはアースリング14が設けられ、アースリング14は接地されている。   FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventionally used electromagnetic flow meter. A pair of electrodes 12 and 13 are provided inside the conduit 11 through which the conductive fluid flows, and an earth ring 14 is provided below the electrodes 12 and 13, and the earth ring 14 is grounded.

導管11の外周近傍には励磁コイル15が設けられていて、励磁コイル15は励磁回路16で励磁駆動されることにより、導管11の内部に磁場を発生させる。磁場が発生している状態で導管11の内部に導電性流体が流れると、導管11の内部の磁束密度と導電性流体の流速に比例したアナログ電圧が発生することになる。   An excitation coil 15 is provided in the vicinity of the outer periphery of the conduit 11, and the excitation coil 15 is excited by an excitation circuit 16 to generate a magnetic field inside the conduit 11. When a conductive fluid flows inside the conduit 11 while a magnetic field is generated, an analog voltage proportional to the magnetic flux density inside the conduit 11 and the flow velocity of the conductive fluid is generated.

導電性流体の流速に比例したアナログ電圧は電極12、13により検出され、差動増幅回路17を介してA/D変換器18に入力されてデジタル信号に変換され、CPU19に入力される。   An analog voltage proportional to the flow velocity of the conductive fluid is detected by the electrodes 12 and 13, input to the A / D converter 18 through the differential amplifier circuit 17, converted into a digital signal, and input to the CPU 19.

CPU19は導電性流体の流速を算出するための所定の演算を行い、演算結果を出力回路20に出力する。   The CPU 19 performs a predetermined calculation for calculating the flow velocity of the conductive fluid and outputs the calculation result to the output circuit 20.

CPU19には励磁回路16が接続されるとともに、励磁コイル15の絶縁抵抗を検出して励磁コイル15の絶縁劣化を検知する絶縁抵抗検出回路21も接続されている。   An excitation circuit 16 is connected to the CPU 19, and an insulation resistance detection circuit 21 that detects insulation resistance of the excitation coil 15 and detects insulation deterioration of the excitation coil 15 is also connected to the CPU 19.

図11は、励磁コイル15の接続関係を示す構成説明図である。図11において、電流供給部101には、FET106(Q1)とFET108(Q3)の直列回路とFET107(Q2)とFET109(Q4)の直列回路が並列に接続されていて、FET106とFET108の直列回路の接続中点aとFET107とFET109の直列回路の接続中点bには励磁コイル15と電流検出抵抗110の直列回路が接続されている。   FIG. 11 is an explanatory diagram showing the connection relationship of the exciting coil 15. In FIG. 11, the current supply unit 101 is connected in parallel with a series circuit of FET 106 (Q1) and FET 108 (Q3) and a series circuit of FET 107 (Q2) and FET 109 (Q4). A series circuit of FET 106 and FET 108 is connected. A series circuit of the exciting coil 15 and the current detection resistor 110 is connected to a connection middle point a of the FET 107 and the FET 109 and a connection middle point b of the FET 109.

電流供給部101に設けられている図示しない直流電圧部は、励磁コイル15に励磁電流を供給する。   A DC voltage unit (not shown) provided in the current supply unit 101 supplies an excitation current to the excitation coil 15.

なお、FET106のゲートにはスイッチSW1(102)が接続され、FET107のゲートにはスイッチSW2(103)が接続され、FET108のゲートにはスイッチSW3(104)が接続され、FET109のゲートにはスイッチSW4(105)が接続されている。   The switch SW1 (102) is connected to the gate of the FET 106, the switch SW2 (103) is connected to the gate of the FET 107, the switch SW3 (104) is connected to the gate of the FET 108, and the switch is connected to the gate of the FET 109. SW4 (105) is connected.

スイッチ102〜105のオン/オフ駆動のタイミングに応じてFET106〜109がオン/オフ駆動され、励磁コイル15に流れる励磁電流の向きが決まる。励磁電流の電流量は電流検出抵抗110により検出される。   The FETs 106 to 109 are turned on / off according to the on / off drive timing of the switches 102 to 105, and the direction of the excitation current flowing through the excitation coil 15 is determined. The amount of excitation current is detected by the current detection resistor 110.

スイッチ102はFET106に対して短い区間でゲートのオンオフを繰り返す信号を出力し、スイッチ103はFET107に対して短い区間でゲートのオンオフを繰り返す信号を出力する。このゲートのオンオフの時間比/デューティ比により所望の定電流に設定できる。   The switch 102 outputs a signal that repeatedly turns the gate on and off in a short interval to the FET 106, and the switch 103 outputs a signal that repeats the gate on and off in a short interval to the FET 107. A desired constant current can be set by the on / off time ratio / duty ratio of the gate.

スイッチ104と105はゲートをオンオフするスイッチング制御は行わず、励磁コイル15と電流検出抵抗110の直列回路に流す電流の方向性のみを決めている。   The switches 104 and 105 do not perform switching control for turning on and off the gate, but determine only the directionality of the current flowing through the series circuit of the exciting coil 15 and the current detection resistor 110.

図12は、FET106(Q1)〜109(Q4)の動作タイミング説明図である。正励磁の場合はFET106(Q1)のみがスイッチング制御を行い、負励磁の場合はFET107(Q2)のみがスイッチング制御を行う。無励磁の場合、すべてのFET106(Q1)〜109(Q4)がオフになる。   FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation timing of the FETs 106 (Q1) to 109 (Q4). In the case of positive excitation, only the FET 106 (Q1) performs switching control, and in the case of negative excitation, only the FET 107 (Q2) performs switching control. In the case of no excitation, all the FETs 106 (Q1) to 109 (Q4) are turned off.

図13は、特許文献1に記載されている絶縁抵抗検出回路の回路例図である。図13において、励磁コイル15の一端はコイルの絶縁抵抗201を介して共通電位点に接続され、励磁コイル15の両端には切換スイッチ205が接続されている。ここで、絶縁抵抗201は、本来絶縁されている励磁コイル15とアース電極間の絶縁抵抗を表している。   FIG. 13 is a circuit example diagram of an insulation resistance detection circuit described in Patent Document 1. In FIG. 13, one end of the excitation coil 15 is connected to a common potential point via the coil insulation resistance 201, and a changeover switch 205 is connected to both ends of the excitation coil 15. Here, the insulation resistance 201 represents an insulation resistance between the excitation coil 15 and the ground electrode that are originally insulated.

切換スイッチ205の可動接点は電池BATの陽極に接続され、電池BATの陰極は検出抵抗202を介して共通電位点に接続されている。   The movable contact of the changeover switch 205 is connected to the anode of the battery BAT, and the cathode of the battery BAT is connected to the common potential point via the detection resistor 202.

電池BATの陰極と検出抵抗202の接続点にはバッファアンプ203が接続され、バッファアンプ203にはA/D変換器204が接続されている。   A buffer amplifier 203 is connected to a connection point between the cathode of the battery BAT and the detection resistor 202, and an A / D converter 204 is connected to the buffer amplifier 203.

これら切換スイッチ205、電池BAT、検出抵抗202、バッファアンプ203およびA/D変換器204により絶縁抵抗検出回路21が形成されている。   The changeover switch 205, the battery BAT, the detection resistor 202, the buffer amplifier 203, and the A / D converter 204 form an insulation resistance detection circuit 21.

ところで、図13に示す励磁コイル15とアース電極間の絶縁が劣化すると、コイルの絶縁抵抗201と検出抵抗202との合成抵抗値が低下する。   Incidentally, when the insulation between the exciting coil 15 and the ground electrode shown in FIG. 13 deteriorates, the combined resistance value of the coil insulation resistance 201 and the detection resistance 202 decreases.

このコイルの絶縁抵抗201と検出抵抗202との合成抵抗値の変化を監視することにより、励磁コイル15の絶縁劣化を的確に検出できる。   By monitoring the change in the combined resistance value of the insulation resistance 201 and the detection resistance 202 of the coil, it is possible to accurately detect the insulation deterioration of the exciting coil 15.

特許文献1には、流量測定が正常に行えているかを検知するために、コイル部の絶縁劣化の状態を診断する具体的な回路構成が記載されている。   Patent Document 1 describes a specific circuit configuration for diagnosing the state of insulation deterioration of the coil portion in order to detect whether the flow rate measurement is normally performed.

特開2003−106879号公報JP 2003-106879 A

しかし、特許文献1に記載されている従来の構成によれば、励磁コイル15の絶縁劣化を検知するための電子回路を別途設けなければならない。   However, according to the conventional configuration described in Patent Document 1, an electronic circuit for detecting insulation deterioration of the exciting coil 15 must be provided separately.

また、励磁コイル15に励磁電流を供給するのにあたっては、百数十ボルトの電圧を印加することから、定格電圧や定格電力が大きい部品を使わなくてはならない。   In addition, when supplying the exciting current to the exciting coil 15, a voltage of hundreds of tens of volts is applied, and therefore components having a large rated voltage and rated power must be used.

本発明は、このような従来の問題点に着目したものであり、その目的は、特別な電子回路を設けることなく励磁コイルの絶縁劣化を検知でき、励磁コイルの異常の有無を的確に診断できる電磁流量計を提供することにある。   The present invention pays attention to such conventional problems, and its purpose is to detect insulation deterioration of the exciting coil without providing a special electronic circuit, and to accurately diagnose the presence or absence of abnormality of the exciting coil. It is to provide an electromagnetic flow meter.

このような課題を達成する請求項1の発明は、
直流電圧が励磁電流供給回路からパルス幅信号により駆動されるスイッチング素子を介して励磁コイルに印加され、前記励磁コイルに流れる励磁電流方向を所定の励磁基本周波数で切り替えるとともに、前記励磁電流の値が一定となるように前記スイッチング素子の開閉デューティを前記励磁基本周波数よりも大きい励磁スイッチング制御周波数でオンオフ制御されるスイッチング制御方式の電磁流量計において、
前記励磁電流の値IEXと前記励磁コイルの印加電圧の平均値VEXaveに基づき、前記励磁コイルの抵抗値Rcoilを、
Rcoil=VEXave/IEX
により演算する抵抗値演算手段と、
前記抵抗値演算手段で演算された前記励磁コイルの抵抗値Rcoilがあらかじめ設定されている所定の許容範囲内か否かを判定する抵抗値判定手段、
を備え
前記励磁コイルの印加電圧の平均値VEXaveは、前記励磁電流供給回路の出力電圧をVEXとし、前記パルス幅信号のデューティ比をDutyとすると、
VEXave=VEX×Duty
で表されることを特徴とする。
The invention of claim 1 which achieves such a problem,
A DC voltage is applied to the excitation coil via a switching element driven by a pulse width signal from the excitation current supply circuit, and the direction of the excitation current flowing through the excitation coil is switched at a predetermined excitation fundamental frequency, and the value of the excitation current is In an electromagnetic flow meter of a switching control method in which the switching duty of the switching element is controlled to be on / off at an excitation switching control frequency larger than the excitation basic frequency so as to be constant,
Based on the value IEX of the exciting current and the average value VEXave of the applied voltage of the exciting coil, the resistance value Rcoil of the exciting coil is
Rcoil = VEXave / IEX
Resistance value calculating means for calculating by
Resistance value determining means for determining whether or not the resistance value Rcoil of the exciting coil calculated by the resistance value calculating means is within a predetermined allowable range set in advance;
Equipped with a,
The average value VEXave of the excitation voltage applied to the excitation coil is as follows. The output voltage of the excitation current supply circuit is VEX, and the duty ratio of the pulse width signal is Duty.
VEXave = VEX × Duty
It is represented by.

請求項2の発明は、前記抵抗値演算手段で演算された前記励磁コイルの抵抗値Rcoilがあらかじめ設定されている所定の許容範囲内か否かを判定し、絶縁劣化であると判断することを特徴とする。   The invention according to claim 2 determines whether or not the resistance value Rcoil of the exciting coil calculated by the resistance value calculating means is within a predetermined allowable range set in advance, and determines that the deterioration is insulation. Features.

請求項の発明は、請求項1または請求項2記載の電磁流量計において、
前記励磁コイルの抵抗値Rcoilの変化を継続的に監視する手段を設けたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the electromagnetic flowmeter according to claim 1 or 2 ,
Means is provided for continuously monitoring a change in the resistance value Rcoil of the exciting coil.

請求項の発明は、請求項1または請求項2または請求項3に記載の電磁流量計において、励磁は2つの周波数成分を持つことを特徴とする電磁流量計。


According to a fourth aspect of the present invention, in the electromagnetic flow meter according to the first, second, or third aspect , the excitation has two frequency components.


これらにより、特別な電子回路を設けることなく励磁コイルの抵抗値を求めることができるとともに、その励磁コイルの抵抗値に基づき励磁コイルの異常の有無を的確に判定できる。   As a result, the resistance value of the exciting coil can be obtained without providing a special electronic circuit, and the presence or absence of an abnormality in the exciting coil can be accurately determined based on the resistance value of the exciting coil.

本発明の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention. スイッチング励磁制御、及びPWM取得タイミングチャートSwitching excitation control and PWM acquisition timing chart 励磁コイル15の抵抗値の増減によるPWMの変化を示した図である。It is the figure which showed the change of PWM by the increase / decrease in the resistance value of the exciting coil. 励磁コイル15の異常時において、励磁電流IEXの流れと増減抵抗値の増減を示した図である。It is the figure which showed the increase / decrease in the increase / decrease resistance value of the flow of the excitation current IEX at the time of abnormality of the excitation coil 15. FIG. 励磁コイル15の抵抗値を演算する処理の流れを説明するフローチャートである。5 is a flowchart for explaining a flow of processing for calculating a resistance value of an exciting coil 15; タイマー部19dを用いてのPWM取得時におけるタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of PWM acquisition using the timer part 19d. A/D部19eを用いてのPWM取得時における波形である。It is a waveform at the time of PWM acquisition using the A / D part 19e. 励磁コイル15の異常診断処理の流れを説明するフローチャートである。5 is a flowchart for explaining a flow of abnormality diagnosis processing for an excitation coil 15; 励磁が2つの周波数成分を持つ場合のスイッチング励磁制御、及びPWM取得タイミングチャートSwitching excitation control when excitation has two frequency components, and PWM acquisition timing chart 従来から用いられている電磁流量計の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the electromagnetic flowmeter conventionally used. 励磁コイル15の接続関係を示す構成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a connection relationship of exciting coils 15. FET106(Q1)〜109(Q4)の動作タイミング説明図である。It is operation | movement timing explanatory drawing of FET106 (Q1) -109 (Q4). 図10に設けられている絶縁抵抗検出回路の回路例図である。It is a circuit example figure of the insulation resistance detection circuit provided in FIG.

以下、本発明について、図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図10と共通する部分には同一の符号を付けている。図1において、CPU19には抵抗値演算部19aと抵抗値比較部19bと抵抗初期値格納部19cが設けられていて、図10に設けられていた絶縁抵抗検出回路21は削除されている。PWM信号取得のために、タイマー19d、またはA/D部19eが設けられる場合もある。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to FIG. In FIG. 1, the CPU 19 is provided with a resistance value calculation unit 19a, a resistance value comparison unit 19b, and a resistance initial value storage unit 19c, and the insulation resistance detection circuit 21 provided in FIG. 10 is omitted. A timer 19d or an A / D unit 19e may be provided for acquiring the PWM signal.

はじめに、スイッチング励磁制御について説明する。図2はスイッチング励磁制御、及びPWM取得タイミングチャートである。スイッチング励磁制御では、電流供給部101の出力電圧をVEX(V)とすると、VEX(V)が常に一定値になるように制御される。電流供給部101の出力電圧は励磁コイル15と電流検出抵抗110の直列回路に印加され、励磁コイル15には励磁電流が流れる。   First, switching excitation control will be described. FIG. 2 is a switching excitation control and PWM acquisition timing chart. In the switching excitation control, when the output voltage of the current supply unit 101 is VEX (V), control is performed so that VEX (V) always becomes a constant value. The output voltage of the current supply unit 101 is applied to the series circuit of the excitation coil 15 and the current detection resistor 110, and an excitation current flows through the excitation coil 15.

このとき、電流検出抵抗110を流れる電流量が一定になるようにPWM信号のON/OFF時間が制御され、スイッチング制御される。   At this time, the ON / OFF time of the PWM signal is controlled so that the amount of current flowing through the current detection resistor 110 is constant, and switching control is performed.

PWM取得タイミングは、正励磁、負励磁ともにPWMが安定している後半で取得することで、正確にPWM信号のデューティ比を取得することができる。   The PWM acquisition timing is acquired in the latter half when PWM is stable for both positive excitation and negative excitation, so that the duty ratio of the PWM signal can be accurately acquired.

図3は、励磁コイル15の抵抗値の増減によるPWMの変化を示した図である。励磁コイル15の抵抗値が小さい場合はPWM信号のON時間が短くなり、励磁コイル15の抵抗値が大きい場合にはPWM信号のON時間が長くなる。すなわち、励磁コイル15の抵抗値が小さいほど電圧の印加時間は短くて済み、励磁コイル15の抵抗値が大きいほど電圧の印加時間は長くなる。   FIG. 3 is a diagram showing a change in PWM due to an increase or decrease in the resistance value of the exciting coil 15. When the resistance value of the exciting coil 15 is small, the ON time of the PWM signal is shortened, and when the resistance value of the exciting coil 15 is large, the ON time of the PWM signal is lengthened. That is, the smaller the resistance value of the exciting coil 15, the shorter the voltage application time, and the larger the resistance value of the exciting coil 15, the longer the voltage application time.

これは、一定の電流値になるように制御していることから、励磁コイル15の抵抗値が大きいと一定の電流値に到達するまでのも長くなり、PWM信号のON時間も長くなることに基づく。   Since this is controlled so as to have a constant current value, when the resistance value of the exciting coil 15 is large, it takes a long time to reach a constant current value, and the ON time of the PWM signal also becomes long. Based.

図4は、励磁コイル15の異常時において、励磁電流IEXの流れと増減抵抗値の増減を示した図である。励磁コイルの通常時に対して、励磁コイルがオープンしている場合、励磁コイルの抵抗値は増加する。励磁コイルがショート、または絶縁劣化している場合、励磁コイルの抵抗値は減少する。   FIG. 4 is a diagram showing the flow of the excitation current IEX and the increase / decrease in the increase / decrease resistance value when the excitation coil 15 is abnormal. When the excitation coil is open compared to the normal time of the excitation coil, the resistance value of the excitation coil increases. When the exciting coil is short-circuited or insulated, the resistance value of the exciting coil decreases.

図5は、励磁コイル15の抵抗値を演算する処理の流れを説明するフローチャートである。はじめに、電流供給部101の電圧値VEXを取得する(ステップS1)。この電圧値は、設計時に決まるものであり、あらかじめ入力しておく。より正確な値を入力したい場合には、直接電圧値を測定して取得してもよい。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of processing for calculating the resistance value of the exciting coil 15. First, the voltage value VEX of the current supply unit 101 is acquired (step S1). This voltage value is determined at the time of design and is input in advance. When it is desired to input a more accurate value, the voltage value may be directly measured and acquired.

続いて、スイッチング制御におけるPWM信号のデューティ比を取得する(ステップS2)。PWM信号は、PWM制御ICや演算増幅器、コンパレータなどから出力されている場合にはCPUで測定して取得する必要がある。   Subsequently, the duty ratio of the PWM signal in the switching control is acquired (step S2). When the PWM signal is output from a PWM control IC, an operational amplifier, a comparator, or the like, it is necessary to measure and acquire the PWM signal.

図6は、タイマー部19dを用いてのPWM取得時におけるタイミングチャートである。CPU内の19dタイマー部を使用し、PWMの立上りと立下りにタイマーをリセット、データ読込することで、PWMのON時間、もしくはOFF時間を読取み取り、デューティ比を求める。   FIG. 6 is a timing chart at the time of PWM acquisition using the timer unit 19d. A 19d timer unit in the CPU is used to reset the timer at the rise and fall of the PWM and read the data, thereby reading the PWM ON time or OFF time and obtaining the duty ratio.

図7は、A/D部19eを用いてのPWM取得時における波形である。PWM信号にフィルタをかけ、平均化する。平均化した後、19eA/D部で値を読込み、デューティ比を求める。   FIG. 7 shows waveforms at the time of PWM acquisition using the A / D unit 19e. The PWM signal is filtered and averaged. After averaging, the value is read by the 19eA / D part to determine the duty ratio.

CPUがPWM信号を出力している場合には、直接取得する。   If the CPU is outputting a PWM signal, it is acquired directly.

ステップS1で取得した電流供給部101の電圧値VEXと、ステップS2で取得したPWM信号のデューティ比に基づき、(1)式で表されるように励磁コイル15に印加している電圧の平均値VEXaveを求める(ステップS3)。
VEXave=VEX×Duty (1)
Based on the voltage value VEX of the current supply unit 101 acquired in step S1 and the duty ratio of the PWM signal acquired in step S2, the average value of the voltages applied to the excitation coil 15 as expressed by the equation (1) VEXave is obtained (step S3).
VEXave = VEX × Duty (1)

電流検出抵抗110を介して取得した電流値IEXと、ステップS3で求めた電圧の平均値VEXaveを用い、(2)式に基づき励磁コイル15の抵抗値Rcoilを求める(ステップS4)。
Rcoil=VEXave/IEX (2)
Using the current value IEX acquired through the current detection resistor 110 and the average value VEXave of the voltage obtained in step S3, the resistance value Rcoil of the exciting coil 15 is obtained based on the equation (2) (step S4).
Rcoil = VEXave / IEX (2)

図8は、励磁コイル15の異常診断処理の流れを説明するフローチャートである。はじめに、抵抗値比較部19bは抵抗初期値格納部19cから基準となる励磁コイル15の抵抗値RcoilRefを取得する(ステップS1)。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the flow of the abnormality diagnosis process for the exciting coil 15. First, the resistance value comparison unit 19b acquires the resistance value RcoilRef of the excitation coil 15 serving as a reference from the resistance initial value storage unit 19c (step S1).

次に、抵抗値演算部19aは、図5のフローチャートに示した処理の流れに基づき、励磁コイル15の抵抗値Rcoilを求める(ステップS2)。   Next, the resistance value calculator 19a obtains the resistance value Rcoil of the exciting coil 15 based on the process flow shown in the flowchart of FIG. 5 (step S2).

抵抗値比較部19bは、これら基準となる励磁コイル15の抵抗値RcoilRefと、励磁コイル15の抵抗値Rcoilを比較し、励磁コイル15の抵抗値Rcoilがあらかじめ設定されている許容範囲を超えていないかを判定する(ステップS3)。   The resistance value comparison unit 19b compares the reference resistance value RcoilRef of the excitation coil 15 with the resistance value Rcoil of the excitation coil 15, and the resistance value Rcoil of the excitation coil 15 does not exceed the preset allowable range. Is determined (step S3).

コイルオープン許容値Ropenと、励磁コイル15の抵抗値Rcoilと、基準となる励磁コイル15の抵抗値RcoilRefを用い、式(3)が成り立つ場合、コイルオープンになったと判定する。
Rcoil−RcoilRef >Ropen (3)
The coil open allowable value Ropen, the resistance value Rcoil of the exciting coil 15 and the resistance value RcoilRef of the exciting coil 15 serving as a reference are used, and when Expression (3) is satisfied, it is determined that the coil is open.
Rcoil-RcoilRef> Ropen (3)

コイルショート許容値Rshortと、励磁コイル15の抵抗値Rcoilと、基準となる励磁コイル15の抵抗値RcoilRefを用い、式(4)が成り立つ場合、コイルショート、または絶縁劣化になったと判定する。
RcoilRef−Rcoil >Rshort (4)
The coil short allowable value Rshort, the resistance value Rcoil of the exciting coil 15 and the resistance value RcoilRef of the exciting coil 15 serving as a reference are used, and when equation (4) is satisfied, it is determined that the coil has shorted or the insulation has deteriorated.
RcoilRef-Rcoil> Rshort (4)

許容範囲を超えていない場合には、所定の時間間隔でステップS2に戻り、ステップS2以降の処理を繰り返して実行することにより、励磁コイル15の抵抗値Rcoilを監視する。   If the allowable range is not exceeded, the process returns to step S2 at predetermined time intervals, and the resistance value Rcoil of the exciting coil 15 is monitored by repeatedly executing the processes after step S2.

許容範囲を超えている場合には、次のステップS4に進み、励磁コイル15の抵抗値Rcoilに異常が発生したと判断してアラームを出力する(ステップS4)。   If the allowable range is exceeded, the process proceeds to the next step S4, where it is determined that an abnormality has occurred in the resistance value Rcoil of the exciting coil 15 and an alarm is output (step S4).

スイッチング制御方式の励磁回路では、励磁電流を制御するパルス幅信号よりなるスイッチング信号と、励磁コイル15に印加される電圧を用いることにより、特別な電子回路を設けることなく、励磁コイル15の抵抗値を求めることができる。   In the excitation circuit of the switching control system, the resistance value of the exciting coil 15 is provided without using a special electronic circuit by using a switching signal composed of a pulse width signal for controlling the exciting current and a voltage applied to the exciting coil 15. Can be requested.

そして、このようにして求めた励磁コイル15の抵抗値を設置当初や校正時の励磁コイルの抵抗値と比較することにより異常の有無を診断することができ、求めた励磁コイル15の抵抗値を継続的に蓄積監視することにより故障の予兆などを高い確率で把握して故障による測定不能に陥ることを防止改善できる。   The resistance value of the exciting coil 15 thus obtained can be diagnosed by comparing the resistance value of the exciting coil 15 with the resistance value of the exciting coil at the time of installation or at the time of calibration. By continuously accumulating and monitoring, it is possible to prevent and improve the possibility of failure due to failure by grasping a sign of failure with a high probability.

図9は、励磁が2つの周波数成分を持つ場合の励磁スイッチング制御、及びPWM取得タイミングチャートである。励磁が1つのみの周波数成分を持つものに限らず、2つの周波数成分を持っていても、PWMを適切に取得すれば、スイッチング制御におけるPWM信号のデューティ比を取得できる。   FIG. 9 is an excitation switching control and PWM acquisition timing chart when excitation has two frequency components. The excitation is not limited to having only one frequency component, and even if it has two frequency components, the PWM signal duty ratio in switching control can be acquired if PWM is appropriately acquired.

以上詳しく説明したように、本発明によれば、特別な電子回路を設けることなく励磁コイルの抵抗値を求めることができるとともに、その励磁コイルの抵抗値に基づいて励磁コイルの異常の有無を的確に判定でき、安定した状態で測定が行える電磁流量計が実現できる。   As described above in detail, according to the present invention, the resistance value of the exciting coil can be obtained without providing a special electronic circuit, and the presence or absence of abnormality of the exciting coil can be accurately determined based on the resistance value of the exciting coil. Therefore, an electromagnetic flow meter capable of measuring in a stable state can be realized.

11 導管
12、13 電極
14 アースリング
15 励磁コイル
16 励磁回路
17 差動増幅回路
18 A/D変換器
19 CPU
19a 抵抗値演算部
19b 抵抗値比較部
19c 抵抗初期値格納部
19d タイマー部
19e A/D部
20 出力回路
11 Conduit 12, 13 Electrode 14 Earth ring 15 Excitation coil 16 Excitation circuit 17 Differential amplification circuit 18 A / D converter 19 CPU
19a Resistance value calculation unit 19b Resistance value comparison unit 19c Resistance initial value storage unit 19d Timer unit 19e A / D unit 20 Output circuit

Claims (4)

直流電圧が励磁電流供給回路からパルス幅信号により駆動されるスイッチング素子を介して励磁コイルに印加され、前記励磁コイルに流れる励磁電流方向を所定の励磁基本周波数で切り替えるとともに、前記励磁電流の値が一定となるように前記スイッチング素子の開閉デューティを前記励磁基本周波数よりも大きい励磁スイッチング制御周波数でオンオフ制御されるスイッチング制御方式の電磁流量計において、
前記励磁電流の値IEXと前記励磁コイルの印加電圧の平均値VEXaveに基づき、前記励磁コイルの抵抗値Rcoilを、
Rcoil=VEXave/IEX
により演算する抵抗値演算手段と、
前記抵抗値演算手段で演算された前記励磁コイルの抵抗値Rcoilがあらかじめ設定されている所定の許容範囲内か否かを判定する抵抗値判定手段、
を備え
前記励磁コイルの印加電圧の平均値VEXaveは、前記励磁電流供給回路の出力電圧をVEXとし、前記パルス幅信号のデューティ比をDutyとすると、
VEXave=VEX×Duty
で表されることを特徴とする電磁流量計。
A DC voltage is applied to the excitation coil via a switching element driven by a pulse width signal from the excitation current supply circuit, and the direction of the excitation current flowing through the excitation coil is switched at a predetermined excitation fundamental frequency, and the value of the excitation current is In an electromagnetic flow meter of a switching control method in which the switching duty of the switching element is controlled to be on / off at an excitation switching control frequency larger than the excitation basic frequency so as to be constant,
Based on the value IEX of the exciting current and the average value VEXave of the applied voltage of the exciting coil, the resistance value Rcoil of the exciting coil is
Rcoil = VEXave / IEX
Resistance value calculating means for calculating by
Resistance value determining means for determining whether or not the resistance value Rcoil of the exciting coil calculated by the resistance value calculating means is within a predetermined allowable range set in advance;
Equipped with a,
The average value VEXave of the excitation voltage applied to the excitation coil is as follows. The output voltage of the excitation current supply circuit is VEX, and the duty ratio of the pulse width signal is Duty.
VEXave = VEX × Duty
An electromagnetic flow meter represented by
前記抵抗値演算手段で演算された前記励磁コイルの抵抗値Rcoilがあらかじめ設定されている所定の許容範囲内か否かを判定し、コイル異常を判断することを特徴とする請求項1記載の電磁流量計。   2. The electromagnetic wave according to claim 1, wherein it is determined whether or not a resistance value Rcoil of the exciting coil calculated by the resistance value calculating means is within a predetermined allowable range set in advance, and a coil abnormality is determined. Flowmeter. 前記励磁コイルの抵抗値Rcoilの変化を継続的に監視する手段を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の電磁流量計。 Claim 1 or claim 2 electromagnetic flow meter according to characterized in that a means for continuously monitoring the change in resistance Rcoil of the exciting coil. 請求項1または請求項2または請求項3に記載の電磁流量計において、励磁は2つの周波数成分を持つことを特徴とする電磁流量計。 4. The electromagnetic flow meter according to claim 1, wherein the excitation has two frequency components.
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