JPH0450499Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は電磁流量計に関し、特に低周波励磁形
の電磁流量計の耐ノイズ性を向上させるのに有用
な考案に関する。

＜従来技術＞ 近年、電磁流量計は従来の商用周波励磁形の電
磁流量計の欠点である磁束変化に基づくゼロドリ
フト等を除去するため励磁周波数を下げる傾向に
ある。しかし励磁周波数を極端に下げると応答性
が悪くなつたり、信号検出電極の表面の電位変化
による１／雑音（：周波数）等の影響を受け
やすくなるため、商用周波数の1/4〜1/8の周波数
で励磁するのが主流になつて来ている。従つて上
記の磁束変化に基づくゼロドリフトや応答性およ
び１／雑音を考慮すると励磁周波数は商用電源
周波数の1/2が望ましい。

この種の電磁流量計で商用電源周波数の1/2の
周波数で励磁する従来の電磁流量計の一実施例を
第１図に示し、その各部の波形を第２図に示す。
以下、第１図および第２図について説明する。

１は発信器であり、２はその励磁コイルであ
る。発信器の電源３ａ，３ｂとプリアンプ４の各
入力端とは接続されている。プリアンプ４は電極
間の出力信号をインピーダンス変換の後コモンモ
ード電圧を除去して可変利得増幅器５へ出力す
る。その出力は発信器からの出力信号をサンプル
するサンプルスイツチSW1を介して積分増幅器
６に積分ホールドされる。その出力はマイクロコ
ンピユータ７で信号処理される。マイクロコンピ
ユータ７は、マイクロプロセツサ（以下CPUと
略称する）、メモリ（RAM／ROM）、アナロ
グ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、入出力ボ
ート（Ｉ／０ボート）、デジタル・アナログ変換
器（Ｄ／Ａ変換器）及びこれ等を接続するバス等
で構成されている。８は励磁電流を制御するタイ
ミングを決める励磁信号Ｃやサンプルスイツチ
SW1のサンプルタイミングを決めるサンプル信
号等を発生するタイミング回路である。タイミ
ング回路８は、商用電源100VACのゼロ電圧部分
を検出するゼロクロス検出回路９、その出力はカ
ウンタ／デコーダによる順序回路１０のクロツク
端子CLに与えられている。Ｒはリセツト端子で
あり、０，１，２，３はそれぞれクロツク毎に順
次パルスが現われる出力端子である。出力端子２
はリセツト端子と接続され、同時にその出力はフ
リツプフロツプ（Ｆ／Ｆ）１１に与えられてい
る。Ｆ／Ｆ１１の出力端からは励磁信号Ｃが出力
し、励磁電流駆動回路１２のスイツチを制御す
る。励磁電流駆動回路１２は定電流源Ｉより定電
流の供給を受け励磁信号Ｃによりその切換のタイ
ミングが制御されて発信器１の励磁コイル２に励
磁電流Iとして供給される。順序回路１０の出力
端子１からはサンプル信号が出力されサンプル
スイツチSW1を制御する。同時にその出力はリ
セツト信号発生回路１３を介して積分増幅器６の
積分コンデンサの電荷を放出するリセツト信号ｒ
を発生させる。ゼロクロス検出回路９の出力はま
たマイクロコンピユータ７のＩ／０ボートに与え
られ、CPUによる積分増幅器６にサンプルホー
ルドされた出力信号の読込みのタイミング等の決
定に使用される。１４は流量出力である。可変利
得増幅器の利得はＩ／Ｏボートを介して制御され
る構成となつている。

以上のように構成された電磁流量計は次のよう
に動作する。第２図ａは商用電源の電圧波形であ
るが、この電圧が零となる零電圧を検出するゼロ
クロス検出回路９のゼロクロス検出パルスが(b)波
形である。このゼロクロス検出パルスｂが順序回
路１０のCL端子に与えられると、このパルスｂ
を1/2に分周したパルスが端子２に発生し、F/F
を反転させ第２図ｃで示す励磁信号ｃが得られ
る。

この励磁信号ｃにより励磁信号駆動回路１２を
駆動し波形ｄに示す励磁電流I_fを得る。励磁コイ
ルにはインダクタンスと抵抗を含むので、波形ｄ
に示すように電流の切換により定常状態に達する
まで時間を要する。一方、発信器１の出力信号波
形は第２図ｅに示す形となる。即ち、流量信号は
点線で示すように励磁電流と同じような波形を示
すが、これには商用周波ノイズが重畳されてお
り、実線に示すような波形となつている。従つて
波形ｆで示すサンプル信号ｆ（実線）により積分
増幅器６にサンプルされた出力電圧には、点線で
示した商用周波のノイズが加わりこの分だけ誤差
になる。なお、このサンプルの時期は波形ｆで示
すように励磁電流I_fが波形ｄで示すように定常値
に達するまで時間を要するので、定常値に達した
後商用周波期だけをサンプルしている。従つて、
商用周波の半周期の中での１回のサンプル（積
分）では商用周波ノイズの影響を除去することは
できない。しかし、一般には第２図の波形ｆに示
すαでサンプルされた出力信号Ｖ（α）とβでサ
ンプルされた出力信号Ｖ（β）の差Ｖ（α）−Ｖ
（β）をマイクロコンピユータ７により流量に変
換して出力するので商用周波ノイズの大部分は除
去できる。更に、この商用周波ノイズを除去する
には、前記のＶ（α），Ｖ（β）を別々の回路にサ
ンプルしその差を演算するか、またはＶ（α），Ｖ
（β）を同一回路でＡ／Ｄ変換しデジタル差演算
を行う方法もある。しかし、前者にあつては各回
路の特性が一致していないと特性の差に起因する
誤差が発生し、後者にあつてはＡ／Ｄ変換のリニ
アリテイや精度に基づく誤差が発生する。更に、
励磁回路は完全に直流的な磁場が作れず交流分が
残るので磁束密度の微分成分が流量信号に加わ
り、この量がα，βの各状態で異なるとこれ等も
誤差要因となる欠点がある。

これ等の欠点は信号処理回路あるいは励磁回路
を改良することによつて除去することも可能であ
るが、コスト高になり実用的ではない。

＜考案の目的＞ 本考案は、前者の従来技術に鑑み、商用周波の
半周期またはその奇数倍の周期に対応した期間の
発信器の出力信号をサンプルする形式の電磁流量
計に混入する商用周波のノイズを簡単な構成で除
去しコストの低減を図ることを目的とする。

＜考案の構成＞ この目的を達成する本考案の構成は、商用電源
の周波数を分周した励磁信号で発信器に流れる励
磁電流を制御する励磁手段と、前記周波数の半周
期またはその奇数倍の周期に対応した期間の前記
発信器の出力信号をサンプルするサンプル手段
と、前記出力信号のサンプル周期と前記励磁電流
の励磁周期との位相を90°移相する移相手段とを
有し前記移相の前後でサンプルされた前記出力信
号を平均して出力することを特徴とするものであ
る。

＜実施例＞ 以下、本考案の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。なお、従来技術と同一部分には同一番号
を付し、重複する説明は省略する。

第３図は本考案に係るタイミング回路の実施例
を示し、第４図はその主要部の信号波形を示す。
タイミング回路８の中の順序回路１０のクロツク
端子CLにはゼロクロス検出回路９からの第２図
波形ｂで示すゼロクロス検出パルスｂが印加され
ている。その出力端子１と２は切換スイツチ
SW2の各端子に接続され、その中央端子からは
第４図波形ｆで示すサンプル信号ｚが出力されサ
ンプルスイツチSW1を制御する。順序回路１０
の出力端子２，３と切換スイツチSW3の各端子
とは接続されている。その中央端子はＦ／Ｆ１１
の入力側と接続されると共に順序回路１０のリセ
ツト端子Ｒに接続されている。Ｆ／Ｆ１１の出力
側からは励磁電流駆動回路１２を制御する第４図
波形Ｙで示す励磁信号Ｙが出力される。そして、
切換スイツチSW2，SW3は第４図波形Ｘで示す
制御信号Ｘがマイクロコンピユータ７のＩ／Ｃボ
ートを介して与えられる構成となつている。

以上の構成により本電磁流量形は次のように動
作する。当初は切換スイツチSW2，SW3は図示
の極性にあり、第１図及び第２図の場合と同じ動
作をして発信器１の出力電圧を変換して流量出力
１４として出力している。マイクロコンピユータ
７からの指令に基づき第４図波形Ｘで示す信御信
号Ｘにより、切換スイツチSW2，SW3が図示と
反対の極性に切換えられると、順序回路１０の出
力端子は(1)→(2)，(2)→(3)に切換えられるので励磁
信号とサンプル信号とは第４図波形Ｙと実線で示
す波形Ｚのように切換えられ、波形Ｚ中の点線で
示す商用周波のノイズは信号のサンプル期間にお
いて切換の前後で反対になる。従つて、切換スイ
ツチSW2，SW3の切換えの前後でサンプルした
出力信号の平均をとる演算をすれば出力信号に重
畳する商用周波ノイズを除去できる。

以上の回路においては、順序回路１０はフリツ
プフロツプで構成しても良い。また、位相シフト
時（第４図波形ＸでＸ＝１のとき）には、リセツ
ト信号を第３図の(3)ではなく(1)又は(5)などの奇数
出力端からとり出しても良い。更に、位相シフト
時にはサンプルを禁止するようにしても良い。

＜考案の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明したように、
本考案によれば以下のような効果を生ずる。

(イ) 出力信号に重畳される商用周波ノイズを簡単
な構成で除去することができる。

(ロ) 低周波ではあるが比較的励磁周波数が高いの
で応答時間が短かく、信号検出電極の表面の電
位変化の影響も受け難い。

(ハ) 簡単な構成であるので、低コストで商用周波
ノイズを除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁流量計を示すブロツク図、
第２図は第１図の電極流量計の各部の波形を示す
波形図、第３図は本考案の実施例の要部を示すタ
イミング回路のブロツク図、第４図は本考案の各
部の波形を示す波形図を示す。 図面中、１は発信器、４はプリアンプ、６は積
分増幅器、７はマイクロコンピユータ、８はタイ
ミング回路、９はゼロクロス検出回路、１０は順
序回路、１２は励磁電流駆動回路、Ｃ，Ｙは励磁
信号、ｆ，ｚはサンプル信号、Ｘは制御信号、If
は励磁電流、ｂはゼロクロス検出パルスである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 商用電源の周波数を分周した励磁信号で発信器
   に流れる励磁電流を制御する励磁手段と、前記周
   波数の半周期またはその奇数倍の周期に対応した
   期間の前記発信器の出力信号をサンプルするサン
   プル手段と、前記出力信号のサンプル周期と前記
   励磁電流の励磁周期との位相を90°移相する移相
   手段とを有し前記移相の前後でサンプルされた前
   記出力信号を平均して出力することを特徴とする
   電磁流量計。