JPH026331Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、低周波励磁方式の電磁流量計の励磁
回路の改良に関する。

一般に電磁流量計は、流体の流れ方向に対して
垂直に磁界を与え、同時に流体流路中の電気的信
号の変化を検出し、これに基づいて流体の流量を
計測するように構成されている。最近の電磁流量
計は、商用電源周波数による交流励磁方式や直流
励磁方式に比して零点の安定性にすぐれている台
形波励磁や方形波励磁などと呼ばれている低周波
励磁方式のものが多く用いられている。従来の低
周波励磁方式による励磁回路においては、第１図
の波形図に示すような低周波の駆動パルスV₁，
V₂に同期してオンオフするブリツジ接続のスイ
ツチS₁〜S₄で構成された電流切換回路で電磁流量
計発信器の励磁コイルに流れる励磁電流Ｉの方向
を正逆に切換ている。そして励磁電流を電流検出
抵抗で検出して得た電圧と設定電圧とを比較し
て、電流切換回路のスイツチS₁，S₂を第１図の波
形図に示すように更に高周波でオンオフ制御する
ことによつて、励磁電流Ｉの定常値Irを一定に保
つている。したがつて励磁電流Ｉの波形には第１
図に示すように高周波成分が重畳されている。こ
のため電磁流量計発信器の電極間に生ずる起電力
ｅにも高周波成分が重畳され、低周波励磁方式で
あるにもかかわらず渦電流によるノイズを生ずる
恐れがある。また電流切換回路と励磁コイル間を
ケーブルで接続した場合には、ケーブルの線間容
量によつて励磁電流Ｉの高周波成分の一部がバイ
パスされ、電流検出抵抗で励磁コイルに流れる電
流を正確に検出できず、励磁電流Ｉの定常値Irが
設定値と異なる値を示すようになる。さらに電源
と励磁コイルとの間の絶縁を行う場合には、商用
電源を用い、かつ形状の大きい商用電源周波数用
の電源トランスを用いなければならず、励磁回路
全体が大形になるとともに、電源としてDC 24V
等の直流電源を用いることができなかつた。

本考案は、励磁電流に含まれる高周波成分を充
分に小さくして、高周波成分による影響を除去
し、しかも全体が小形で、交流電源でも直流電源
でも使用できる低周波励磁方式による絶縁形の電
磁流量計の励磁回路を実現することを目的とした
ものである。

本考案は、電源からの電圧を整流回路および平
滑用コンデンサを介してトランスの一次巻線とス
イツチング素子の直列回路に加え、スイツチング
素子のオンオフによつてトランスの二次巻線に生
ずる電流を整流平滑した後電流切換回路を介して
電磁流量計発信器の励磁コイルに励磁電流として
流すとともに、前記トランスの二次巻線とは別の
二次巻線に生ずる二次電流を整流平滑した電圧が
設定電圧と等しくなるように前記スイツチング素
子のオンオフを制御し、かつ前記励磁コイルに供
給される電流を検出し、この電流が一定になるよ
うに前記設定電圧を絶縁手段を介して制御するこ
とによつて上述の目的を達成したものである。

第２図は本考案励磁回路の一実施例を示す接続
図である。第２図において、１は電磁流量計発信
器で、励磁コイルＬと流体が流れるパイプＰおよ
び電極G₁，G₂を備えており、流体の流量に比列
した起電力ｅを発生するものである。２はAC
100VまたはDC 24V等の電源、３は整流回路、
４は平滑用コンデンサ、５はトランスで、一次巻
線n₁と二次巻線n₂，n₃とを有している。６はスイ
ツチング素子であるトランジスタ、７，８は整流
平滑回路、９は電流切換回路、１０は誤差増幅
器、１１は発振器、１２は比較器、１３はスイツ
チング素子の駆動回路、１４は電流検出抵抗、１
５はPI演算回路、１６は設定回路、１７は絶縁
手段である。

電源２からの電圧は整流回路３および平滑コン
デンサ４を介してトランス５の一次巻線n₁とトラ
ンジスタ６の直列回路に加えられる。そしてトラ
ンジスタ６がオンになると一次電流i₁が流れ、オ
フになるとi₁によつてトランス５の鉄心に貯えら
れたエネルギが二次巻線n₂，n₃側に二次電流i₂，
i₃として放出される。二次巻線n₂側の二次電流i₂
は整流平滑回路７で整流平滑され直流電圧Eoと
なつて電流切換回路９を介して電磁流量計発信器
１の励磁コイルＬに印加され、励磁コイルＬに励
磁電流Ｉを流す。電流切換回路９は第３図に示す
ような低周波の駆動パルスV₁，V²に同期してオ
ンオフするブリツジ接続のスイツチS₁〜S₄によつ
て励磁コイルＬに流れる励磁電流Ｉの方向を第３
図に示すように正逆に切換える。また二次巻線n₃
側の二次電流i₃は整流平滑回路８で整流平滑され
前記電圧Eoに関連した帰還電圧Efとなり誤差増
幅器１０の非反転入力端子（＋）に与えられる。
誤差増幅器１０は反転入力端子（−）に絶縁手段
１７を介して加えられる設定回路１６からの設定
電圧Erと帰還電圧Efとの偏差を増幅し、その出
力Eaが比較器１２で発振器１１からの三角波出
力Ebと比較される。その比較結果に基づいて駆
動回路１３がトランジスタ６をオンまたはオフに
する。このようにしてトランジスタ６がEf＝Er
になるようにオンオフを繰り返し、励磁コイルＬ
に印加する電圧Eoを一定値に保つている。

ところで、励磁コイルＬに流れる励磁電流Ｉは
印加される電圧が一定であつても、周囲温度等の
影響を受け変動する。そこで、励磁電流Ｉを電流
検出抵抗１４で検出し、その検出結果に基づいて
誤差増幅器１０の設定電圧Erを修正する手段を
設けて、励磁電流Ｉを一定値に保つようにしてあ
る。すなわち、電流検出抵抗１４で検出した電圧
Eiとあらかじめ設定した基準電圧Esとの偏差に
PI演算回路１５でPI演算（比例＋積分演算）を
行いその出力αを設定回路１６に加え、基準電圧
Esとの間でEs（１＋α）なる演算を行つて設定電
圧Erを算出する。この設定回路１６の出力Erは
絶縁手段１７を介して誤差増幅器１０に与えられ
る。したがつて、設定電圧Erは検出電圧Eiが基
準電圧Esと等しくなるように制御され、励磁電
流Ｉが一定値に保たれる。

このように構成した本考案においては、トラン
ス５の二次電流を整流平滑して高周波成分を充分
に除去した後励磁コイルＬに供給しているので、
電磁流量計発信器１の電極間に生ずる起電力ｅに
重畳される高周波成分も充分に小さく渦電流によ
るノイズを生ずる恐れがなく、また電流切換回路
９と励磁コイルＬをケーブルＫで接続しても、ケ
ーブルの線間容量による影響を受けず、励磁電流
Ｉの定常値Irを安定に制御できる。さらにトラン
ス５の一次巻線n₁と直列に接続したトランジスタ
６を高速にオンオフしているので、トランス５が
小形になり、全体構成を小形にでき、しかも電源
２を整流平滑回路３および平滑用コンデンサ４を
介してトランス５とトランジスタ６の直列回路に
加えているので、電源２としてAC 100V等の交
流電源でも、DC 24V等の直流電源でも用いるこ
とができる。

また本考案においては、第４図に示すように駆
動パルスV₁，V₂を共にオフにすることによつて、
励磁電流Ｉが零になる休止期間を設けることがで
きる。励磁コイルＬに並列に接続されたダイオー
ドD₁とコンデンサC₁の直列回路およびダイオー
ドD₂とコンデンサC₂の直列回路は、駆動パルス
V₁，V₂が共にオフになり、スイツチS₁〜S₄がオ
フになつたとき、励磁コイルＬに蓄えられたエネ
ルギを放出させ、励磁をすみやかに休止させるた
めのものである。そして応答速度は、励磁コイル
Ｌのインダクタンスと、コンデンサC₁，C₂のキ
ヤパシタンスで決り、C₁，C₂を選ぶことにより
速い応答で休止させることができる。

なお上述では、電流切換回路９として４個のス
イツチS₁〜S₄を用いる場合を例示したが、第５図
に示すようにトランス５の２個の二次巻線n₂，
n₂′を利用すれば、電流切換回路９としては２個
のスイツチS₁，S₂からなるものを用いることがで
きる。この場合電流検出抵抗１４には正逆方向の
電流が流れるが、検出電圧Eiを例えば絶対値回路
１８を介してPI演算回路１５に加える等すれば
よい。また絶縁手段１７としては、設定電圧Er
を電圧・パルス幅変換器でパルス幅信号に変換し
てフオートカプラ等で絶縁伝送した後平滑して再
び直流の設定電圧Erに変換するもの等必要に応
じて種々の構成のものを用いることができる。

以上説明したように本考案においては、励磁電
流に含まれる高周波成分を充分に小さくしている
ので、高周波成分による影響を有効に除去でき、
しかも小形で、交流電源でも直流電源でも使用で
きる絶縁形の電磁流量計の励磁回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の励磁回路の動作説明のための波
形図、第２図は本考案励磁回路の一実施例を示す
接続図、第３図および第４図はその動作説明のた
めの波形図、第５図は本考案励磁回路の他の実施
例を示す接続図である。 １……電磁流量計発信器、Ｌ……励磁コイル、
Ｋ……ケーブル、２……電源、３……整流回路、
４……平滑用コンデンサ、５……トランス、６…
…スイツチング素子、７，８……整流平滑回路、
９……電流切換回路、S₁〜S₄……切換スイツチ、
１０……誤差増幅器、１１……発振器、１２……
比較器、１３……駆動回路、１４……電流検出抵
抗、１５……PI演算回路、１６……設定回路、
１７……絶縁手段、D₁，D₂……ダイオード、C₁，
C₂……コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電源からの電圧を整流回路および平滑用コンデ
   ンサを介してトランスの一次巻線とスイツチング
   素子の直列回路に加える手段と、このスイツチン
   グ素子のオンオフによつてトランスの二次巻線に
   生ずる二次電流を整流平滑した後電流切換回路を
   介して電磁流量計の励磁コイルに供給する手段
   と、前記トランスの二次巻線とは別の二次巻線に
   生ずる二次電流を整流平滑した電圧が設定電圧と
   等しくなるように前記スイツチング素子のオンオ
   フを制御する手段と、前記励磁コイルに供給され
   る電流を検出し、この電流が一定になるように前
   記設定電圧を絶縁手段を介して制御する手段とを
   具備してなる電磁流量計の励磁回路。