JPH0320731Y2

JPH0320731Y2 -

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Publication number: JPH0320731Y2
Application number: JP1987189558U
Authority: JP
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1991-05-07
Also published as: JPS58154619A; DE3272944D1; JPS63111614U; CA1187312A; EP0084231B1; EP0084231A1; US4429582A

Description

【考案の詳細な説明】考案の分野および背景本考案は、渦離脱型流量計回路に関し、特定す
ると、渦離脱型流量計センサの出力に比例するア
ナログおよびパルス信号を発生する新規で有用な
渦離脱型流量計信号処理用回路に関する。本回路
は、インターフエースなしにデイジタル制御シス
テムに接続するのに適合した出力を発生する。

渦離脱型流量計は周知である。この種の流量計
にあつては、流体の流れの中に障害物すなわちブ
ラツクが配置される。そうすると、障害物の交互
の側に、容積流量に比例する周波数で渦が発生さ
れる。流量を指示する信号を得るため、この渦の
通過が計数されるのである。

この種のシステムは、Herzlの米国特許第
4094194号に開示されている。

渦離脱型流量計に電力を供給しかつ該流量計か
ら信号を受信するため２線伝送線を使用すること
も周知である。このような伝送線およびその配置
は、例えばHerzl等の米国特許第4123940号およ
びHerzlの米国特許第4134297号に示されている。

渦離脱型流量計の信号を処理するための従来技
術の回路においては、感知装置と信号を処理する
ためのデイジタルシステムとの間にインターフエ
ースを設けるのが必須であつた。

考案の概要本考案は、デイジタル制御システムに直接適合
する出力信号を発生する渦離脱型流量計信号処理
用の改良された装置に向けられるものである。

したがつて、本考案の目的は、渦離脱型流量計
センサ信号に比例するアナログおよびデイジタル
信号を発生する渦離脱型流量計回路を提供するこ
とである。

本考案の特定の目的は、前置増幅された渦離脱
信号がワンシヨツト回路に供給されてパルスを発
生し、このパルスがローパスフイルタを介して処
理されて、渦離脱周波数に比例したアナログ信号
を発生するこの種の流量計回路を提供することで
ある。

本考案の他の特定の目的は、ワンシヨツト回路
から直接パルス信号を取り出して、渦離脱周波数
に比例したパルス周波数信号を発生するこの種回
路を提供することである。

本考案の他の特定の目的は、従来の周期復調方
式の渦流量計回路よりも高周波数の渦離脱周波数
が正確に測定できる渦離脱流量計回路を提供する
ことである。

本考案の他の特定の目的は、渦離脱型流量計用
の周知の２線伝送系と適合する代表的な４〜
20mA出力でアナログおよびパルス両信号を発生
するこの種回路を提供することである。

本考案のさらに他の特定の目的は、パルス信号
を受信して、渦離脱型流量計の測定範囲をスケー
ルないし変更するレンジ選択回路を提供すること
である。

本考案の他の特定の目的は、設計が簡単で経済
的に製造できる渦離脱型流量計用回路を提供する
ことである。

以下、図面を参照して本考案を好ましい具体例
について説明する。

具体例の説明図面を参照すると、第１図には、渦離脱型流量
計の渦離脱周波数に対応する周波数を有する出力
を発生する、渦センサ１０を備える渦離脱型流量
計が示されている。渦センサ１０の出力は、プリ
アンプ１２を介してスレツシヨルド検出器１４に
供給される。スレツシヨルド検出器１４の出力は
ワンシヨツト回路１６に供給され、そして該ワン
シヨツト回路１６は、渦周波数の各サイクルごと
に固定幅のパルスを発生する。ワンシヨツト回路
１６からの固定幅パルス出力は、ローパスフイル
タ２０に供給されて、その端子１８にパルス速度
に比例するレベルの信号を発生し、またパルス信
号回路２２に供給されて、端子２４に制御された
基準レベルと振幅とを有するにパルス信号を発生
する。

ローパスフイルタ２０は、ワンシヨツト回路１
６から到来する固定幅パルスを、上述のパルス速
度に対応するアナログレベルに変換する。これは
渦離脱周波数に対応する。

第２図を参照すると、パルス信号端子２４およ
びアナログ信号端子１８に接続できる出力段が示
されている。ローパスフイルタ２０からのアナロ
グ信号およびパルス信号回路２２からのパルス信
号、そのいずれか一方または両方をOA₁で指示さ
れる演算増幅器の正の入力に供給するようにスイ
ツチS_Aで切り替えることができる。

第２図の出力段は、端子T₁およびT₂に取り付
けられる２本の線中の電流を制御する。これらの
線は、２６で指示される電源と、端子T₁および
T₂に接続される伝送線の反対端に電流センサ
（図示せず）を備えている。

抵抗R₄は、端子T₁およびT₂間の電流を感知し
て、この電流に比例する電圧を発生する。抵抗
R₁およびR₂は、この電圧の何分の一かを増幅器
OA₁の負入力にフイードバツクする。

この増幅器は、入力信号（すなわち上述のアナ
ログ信号およびパルス信号のいずれか一方または
両方）とフイードバツク信号を比較し、その自己
の利得およびトランジスタQ₁を含むループを調
節して、両電圧が等しくなるようにする。ここで
出力段の動作について詳述する。ローパスフイル
タ２０により変換されたパルス速度に対応する前
述のアナログ信号が出力段に供給された場合は、
出力段は、増幅器OA₁の利得およびトランジスタ
Q₁を含むループを調節して、端子T₂から端子T₁
へ流れる出力電流がこのアナログ信号に比例する
ように調節する。

一方、パルス信号回路２２からの端子２４にお
ける制御された基準レベルと振幅とを有するパル
ス信号が出力段に供給された場合は、出力電流
は、ある固定したレベルの電流にパルス信号の周
波数を同じ周波数の電流パルスを加えたものにな
る。この場合において渦離脱に関する情報はパル
ス速度で伝送される。

また、出力段にアナログ信号出力（その電流レ
ベルはアナログ信号したがつて渦信号に比例す
る）とパルス速度信号の両方を存在させることが
有用な場合があり、この場合は、パルス速度信号
が十分小さければアナログ信号出力の電流レベル
はパルス速度信号の重畳によつて影響を受けな
い。

上述の動作により、出力電流はいずれの場合も
この回路段の入力信号に比例したものとなる。前
述のように、出力段からの出力信号は、アナログ
レベル４〜20mAの出力信号か、４〜20mAの範
囲で変化するパルス化出力であり、後者の場合、
パルスオフで約4mAに、パルスオンで約20mAに
等しくなる。こうして、２線伝送系と適合するア
ナログおよびパルス信号が得られる。なお、出力
段への入力信号、すなわちアナログ信号またはパ
ルス信号は、普通、S_Aのようなスイツチで、ま
たはパルスケーブルジヤンパの移動により選択さ
れる。

ローパスフイルタの説明第３図は第１図のローパスフイルタ２０の具体
例を示している。

ローパスフイルタは、ワンシヨツト回路１６か
らの固定幅パルスを平滑化または平均化し、固定
幅パルスを、パルス速度に対応するアナログレベ
ルのアナログ信号に変換するのに使用される。フ
イルタ作用は、抵抗およびコンデンサの組合わせ
R₇，C₁およびR₈，C₂により行なわれる。第２図
の出力段において、増幅器OA₁の正入力の電圧は
共通電位でなくてよい。この例いおいては、第２
図の抵抗R₂の電圧V₁が、ローパスフイルタ部分
のコンデンサC₁およびC₂に現われる。これらの
ユニツトは大容量値を有し、それと関連する漏洩
があるから、漏洩助長するようなDC電圧がかか
つてはいけない。この漏洩は、４〜20mA等級の
装置に対する信号精度に由々しい影響を及ぼす。
最適の感度の場合、V₁は基準電圧V_REFの1/2に等
しい。かくして、コンデンサはV_REF／２の値に戻
される。抵抗R₅およびR₆は、その接続点の電圧
が、ワンシヨツト回路がオフであるとき基準電圧
の1/2に等しくなるように選択される。このよう
にして、漏洩の問題を最小にするように最小の電
圧がC₁およびC₂に供給される。

パルス信号回路の説明第４図は、第１図のパルス信号回路２２の概略
図である。

この回路は、ワンシヨツト回路１６からの固定
幅パルスを受信するとともにこの固定幅パルスに
対する基準レベルと振幅とを設定する。抵抗R₉
およびR₁₀は、第３図の抵抗R₅およびR₆と同様に
その接続点にV_REF／２の電圧を形成する。第４図
の回路は、実際には抵抗R₅およびR₆を利用して
第３図の回路に合体できる。

抵抗R₁₁およびR₁₂は、抵抗R₉およびR₁₀間の接
続点において、両レベル（パルスオフおよびパル
スオンレベル）にて出力段へ供給されるパルス電
圧の何分の一かを選択し、出力回路に4mA（オ
フ）および20mA（オン）の間のパルスを生ずる。

スケーリングすなわち範囲の選択は、第５図の
回路を使つて達成できる。この回路は、渦離脱周
波数をZⁿの係数で分割するカウンタ３０を備えて
いる。ここに、ｎは回路において所望される最大
値である。後続のワンシヨツト回路３２は出力に
対して狭いパルスを発生するが、他の具体例とし
て50％のデユーテイーサイクルの波形を送出する
ものもある。第５図の回路は、普通、第２図と第
４図の回路の間で使用される。

第３図および第４図においては、端子２８にお
ける第１図のワンシヨツト回路１６からの渦周波
数の各サイクルごとの固定幅パルス出力が、それ
ぞれ各回路の入力に接続されるものとして示され
ている。

第５図は、第４図の端子２４と他の端子２４′
間に接続されるものとして示されており、そして
端子２４′が第２図の端子２４に接続できる。

回路を動作するのに４〜20mAの範囲の4mAし
か利用できないから電力消費をできるだけ低く維
持するためには、可能な限りCMOS集積回路が
使用される。

ワンシヨツト回路は代表的にはMC14538であ
り、カウンタは代表的にはCD4024Bである。増
幅器は代表的にはOP20またはLM108／308であ
る。

第１図の渦センサ、プリアンプおよびスレツシ
ヨルド検出器のような要素は、市販品として周知
の部分である。

以上、本考案の原理を例示するため本考案を好
ましい具体例について図示説明したが、本考案は
実用新案登録請求の範囲から逸脱することなく他
の方法で具体化できることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に依る渦離脱型流量計用の代表
的アナログおよびパルス回路のブロツク図、第２
図は第１図の回路からアナログおよびパルス信号
を受信する出力段の概略回路図、第３図は第１図
の回路に使用されるローパスフイルタの概略回路
図、第４図は第１図の回路に有用なパルス信号回
路の概略回路図、第５図は第４図のパルス信号回
路と第２図の出力段間に接続できるパルス周波数
範囲選択回路のブロツク図である。１０：渦センサ、１２：プリアンプ、１４：ス
レツシヨルド検出器、１６：ワンシヨツト回路、
１８：アナログ信号出力、２０：ローパスフイル
タ、２２：パルス信号回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 渦離脱周波数信号をその出力に発生する渦
センサ１０と、該渦離脱周波数信号に等しい周波数で固定幅
パルスをその出力２８に発生するために、その
入力が渦センサ１０の前記出力に接続されたパ
ルス手段１２，１４，１６と、該固定幅パルスを受信するためにその入力が
前記パルス手段１２，１４，１６の前記出力２
８に接続されそして渦離脱周波数信号に比例す
るレベルのアナログ信号をその出力１８に発生
するローパスフイルタ２０と、入力側が前記ローパスフイルタ２０の前記出
力１８に接続されまた前記パルス手段１２，１
４，１６に接続されるパルス信号回路２２を径
由してパルス手段１２，１４，１６の前記出力
２８に接続され、出力側T₁，T₂の２線伝送線と、該２線伝送線に接続された電源手段２６と、前記アナログ信号および前記固定幅パルスの
少なくとも一つを選択的に受信するために、前
記ローパスフイルタ２０の出力１８に接続され
そしてパルス信号回路２２を径由してパルス手
段１２，１４，１６の前記出力２８に接続され
た正入力と負入力とを有し、当該正入力と負入
力の値に差に比例する出力を有する増幅器OA₁
と、当該増幅器OA₁の出力を前記２線伝送線で検
出される電流と等しくなるように調節するため
に当該増幅器の出力と前記負入力との間に接続
されたフイードバツク手段R₁，R₂とを備えた出力段とから構成される渦離脱型流量計回
路。 (2) 前記パルス信号回路２２は、分圧回路R₅，
R₆を利用してローパスフイルタ２０に合体で
きる請求項第１項記載の渦離脱型流量計回路。 (3) 前記パルス信号回路２２の出力２４と前記出
力段の一方の入力２４との間に接続されたスケ
ールセレクタを備えた請求項第２項記載の渦離
脱型流量計回路。 (4) 前記スケールセレクタはカウンタ３０と、カ
ウンタ３０からの出力を受信するワンシヨツト
回路３２を含む請求項第３項記載の渦離脱型流
量計回路。