JPH05113358A

JPH05113358A - 電磁流量計

Info

Publication number: JPH05113358A
Application number: JP29963491A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Koshimizu; 篤古清水; Hiroshi Okaniwa; 広岡庭; Ichiro Mitsutake; 一郎光武
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1991-10-21
Filing date: 1991-10-21
Publication date: 1993-05-07
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JP2545659B2

Abstract

(57)【要約】【目的】商用電源ノイズと同期したタイミング信号を
作り出す。【構成】流体に重畳しているノイズをノイズ検出部８
で検出し、そのノイズから商用電源周波数成分だけバン
ドパスフィルタ９によって取り出す。そして、このノイ
ズ信号を基に商用電源周波数の半周期ごとのタイミング
のパルス信号をパルス発生部１０で出力し、その商用電
源ノイズに同期した信号によってタイミング信号発生部
９からサンプリングタイミングおよび励磁電流タイミン
グを発生する。これによって、そのタイミングで励磁コ
イル２ａ，２ｂを励磁するとともに、流量信号のサンプ
リングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセス制御などにお
いて導電性流体の流量を検出する電磁流量計に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】磁界中を流れる導電性流体に接触させた
電極に発生する電圧を所定のタイミングでサンプリング
することによって、流体の流量に対応した検出信号を得
ることができ、この原理が電磁流量計に使用されてい
る。

【０００３】ところで、電磁流量計において検出信号に
は電気化学ノイズが重畳しているので、励磁電流の極性
を交互に変えることによってその電気化学ノイズを除去
するようにしている。しかし、このように交互に極性を
変えると状態が安定するまで所定の時間がかかるので、
励磁極性が変わる度に状態が安定するまで待って、安定
時点以後にサンプリングを行って検出信号を得るように
している。

【０００４】このため、励磁電流の極性切換を行う励磁
電流切換タイミングと、サンプリングを行うためのサン
プリングタイミングが必要であり、これは内部にタイミ
ング発生手段を設けて双方のタイミングを作り出してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらノイズに
は前述の電気化学ノイズの他に商用電源ノイズなどの外
来ノイズがある。このうち商用電源ノイズが小さい場合
は問題ないが、商用電源ノイズと内部で発生するタイミ
ング信号とは同期がとれていないので、商用電源ノイズ
の振幅が大きい場合、出力の変動あるいはふらつきが顕
著に現れ、時としてビートと呼ばれる長時間の周期を持
つうねりが発生し、測定の妨害になることがある。

【０００６】商用電源によって動作する装置の場合はタ
イミング信号を商用電源から作り出せば、タイミング信
号と商用電源ノイズとは同期するので、ノイズリダクシ
ョン効果を期待できる。ところが、商用電源ノイズは電
源系統の違う系のものが混入することが多く、期待した
ほどの効果をあげられないことが多い。また、直流電源
によって動作する装置の場合は、商用電源と同期する信
号を持たないため、出力の変動、ふらつきが現れる場合
が多い。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、商用電源ノイズと同期したタイミング信号を作
り出すことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、流体に重畳しているノイズを電極か
ら検出するノイズ検出手段と、このノイズ検出手段より
検出されたノイズから商用電源周波数成分を取り出し、
その商用電源周波数の半周期ごとにワンショットのパル
ス信号をタイミング検出信号として出力するタイミング
検出手段と、このタイミング検出手段より１回前のパル
ス信号が出力されてから次のパルス信号が出力されるべ
き時間を含む一定期間でのみ“Ｈ”となるパルス信号を
標準タイミング信号として出力する標準タイミング信号
出力手段と、前記タイミング検出手段の出力信号と前記
標準タイミング信号出力手段の出力信号との論理積をと
る論理積手段と、前記ノイズ検出手段からノイズ信号が
検出されないときそのノイズ信号と同一周期を有する疑
似信号を発生する疑似信号発生手段と、前記論理積手段
より出力するパルス信号または疑似信号に基づいて磁界
を発生させる励磁電流の発生タイミングおよび検出信号
のサンプリングタイミングを作り出すタイミング信号発
生手段とを備えたものである。

【０００９】

【作用】本発明においては、流体に重畳しているノイズ
より商用電源周波数の半周期ごとのタイミングを得ると
き、１回前のタイミングから次のタイミングがくるべき
時間を含む一定期間のみ“Ｈ”となるパルス信号を標準
タイミング信号として用い、この信号とタイミング検出
手段の出力との論理積をとることにより、電極から検出
信号に重畳してくるスパイク状のノイズや商用電源周波
数以外の帯域のノイズを取り除き、高精度に商用電源周
波数に同期したタイミング信号が得られる。これによっ
て、出力が安定するとともに耐ＡＣノイズ性が向上す
る。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。図１において管路１内に導電性の流体が流れてお
り、その流体に励磁コイル２ａ、２ｂに流れる電流によ
って発生する磁界が与えられることによって、１対の電
極１ａ、１ｂから流量に対応した信号が得られるように
なっている。

【００１１】検出された信号は増幅器３ａ、３ｂによっ
て増幅され、差動増幅器３ｃを介して増幅され、サンプ
リング回路４によってサンプリングされ、増幅器３ｄを
介してＡ／Ｄ変換器５に供給されそこでデジタル信号に
変換され、ＣＰＵ６で処理され、Ｄ／Ａ変換器７によっ
て流量信号の最低値がＤＣ４ｍＡ、最大値がＤＣ２０ｍ
Ａのアナログ信号に変換されて、２線式の線路Ｌに出力
されるようになっている。なお、Ｄ／Ａ変換器７は線路
を介して外部装置から供給される電源に基づいて、この
装置内で使用する電圧Ｖを作り出している。

【００１２】電極１ａ、１ｂには前述したように外来ノ
イズが発生している。この外来ノイズは増幅器３ａ、３
ｂによって増幅され、例えば加算器８ａによって構成さ
れるノイズ検出部８によってノイズが検出され、それが
増幅器３ｅで増幅されたのち、ＡＣ（商用電源）タイミ
ング検出部９で商用電源周波数成分の半周期ごとに対応
したパルス信号が取り出される。ここで、ＡＣタイミン
グ検出部９は増幅部３ｅで増幅された外来ノイズから商
用電源周波数成分のみを取り出し、その周波数の半周期
ごとにワンショットのパルスをタイミング検出信号とし
て出力するものである。

【００１３】このようにして検出されたパルス信号はア
ンド回路１０に入力され、ここでＣＰＵ６から出力され
ている標準ＡＣタイミング信号との論理積をとり、その
論理積の出力信号がオア回路１１を通してタイミング信
号発生部２及びＣＰＵ６に送出される。これによりタイ
ミング信号発生部１２はその信号に基づいて商用電源ノ
イズに同期した信号を発生する。そして、この信号に基
づいて励磁回路１３によって励磁電流を発生し、その励
磁電流が励磁コイル２ａ、２ｂに供給される。また、タ
イミング信号発生部１３は商用電源ノイズに同期したサ
ンプリング信号も発生しており、このサンプリング信号
によってサンプリング回路４のサンプリングスイッチ４
ａ、４ｂを制御し、サンプリングされたデータをコンデ
ンサ４ｃ、４ｄに蓄積させている。

【００１４】図２は各部波形を示す波形図であり、外来
ノイズはコモンモードノイズとして電極１ａ、１ｂに発
生するので、その位相は同相となっている。このためノ
イズ検出部８において内部の加算器８ａによって両信号
を加算すると、図２（ａ）に示すノイズが得られる。た
だし同図中符号２１は時々混入するスパイク状のノイズ
を、そして２２はゼロクロス点を表す。このノイズを増
幅器３ｅによって増幅したうえ、ＡＣタイミング検出部
９においてゼロクロス点２２を基にコンパレートすると
図２（ｂ）に示すＡＣタイミングのパルスが得られる。

【００１５】このパルス信号をアンド回路１０に加える
と、アンド回路１０はＣＰＵ６から予め想定される標準
ＡＣタイミング信号として図２（ｂ）に示すように１回
前のパルスが出力されてから次のパルスが出力されるべ
き時間を含む一定期間でのみ“Ｈ”となるパルスが送出
されており、両信号の論理積により図２（ｄ）に示す論
理積信号が得られる。この時、タイミングを欠いている
ところは後述するようにＣＰＵ６より出力する図２
（ｅ）に示す疑似信号により補足されて図２（ｆ）に示
す信号が得られ、その信号がオア回路１１を介してタイ
ミング信号発生部１２に送出される。

【００１６】タイミング信号発生部１２はこの信号に基
づいて図２（ｇ）に示す励磁信号と図２（ｈ）、（ｉ）
に示すサンプリング信号を発生するので、励磁信号は励
磁回路１３を駆動して励磁電流を励磁コイル２ａ、２ｂ
に供給し、サンプリング信号はサンプリングスイッチ４
ａ、４ｂを駆動してサンプリングタイミングだけ検出信
号をサンプリングする。なお、サンプリング信号は前述
したように安定した検出信号をサンプリングできるよう
に、励磁電流の最後のタイミングで発生するようにして
いる。

【００１７】なお、図２（ｃ）に示したＡＣタイミング
の信号は例えば東日本（５０Ｈz 帯）の場合、図３
（ａ）に示すように商用電源周波数の変動する可能性の
ある４８Ｈz 〜５２Ｈz を想定して、１回前のパルスＰ
₁ のタイミングｔ₁ から次のパルスＰ₂ の一定期間９．
６ｍｓｅｃ〜１０．４ｍｓｅｃまで“Ｈ”にするのを基
本とする。但し、図３（ｂ）に示すパルスＰ₂ が“Ｈ”
のときにＡＣタイミング検出部９からの信号が入ってき
たときは図３（ｃ）に示すようにすぐに“Ｌ”にする。

【００１８】このように本発明は、両電源１ａ、１ｂか
ら重畳してくる外来ノイズをノイズ検出部８で検出し、
そのノイズに含まれるスパイク状のノイズや商用電源周
波数以外の帯域のノイズを取り除いて高精度に商用電源
周波数に同期したパルス信号を作成して、その信号に基
づいてタイミング信号を発生させれば、このタイミング
信号が商用電源周波数に同期しているので、ノイズリダ
クション効果を期待できる。

【００１９】すなわち、検出信号とともに重畳してくる
ノイズは広帯域にわたる周波数成分をもっている。この
中でも商用電源ノイズは比較的大きく、両電源１ａ、１
ｂにコモンモードでのってくる。この商用電源ノイズか
ら商用電源周波数の半周期ごとのタイミングのパルス信
号を発生させる時に、他の周波数成分のノイズレベルが
高かったり、図５（ａ）に示すようなスパイク状のパル
ス２１が入ってきたりすると、図５（ｂ）に示すように
異なるタイミングでパルス信号３１を発生してしまう可
能性がある。

【００２０】そのため、図５（ｂ）に示すパルス信号に
より励磁電流の切替タイミングや検出信号のサンプリン
グタイミングの信号を作る場合、励磁電流の切替タイミ
ングが本来ならば図４（ｃ）に示す一定の期間Ｔ₀ ある
ものが、前記パルス３１によって図５（ｃ）に示すよう
に変化したり、その期間もそれぞれＴ₁ 、Ｔ₂ と異な
る。このため、サンプリングタイミングが図５（ｄ）及
び（ｃ）に示すようにずれたり、サンプリング時間Ｓ₁
が本来ならば図４（ｄ）及び（ｃ）に示す一定の期間Ｓ
₀ あるものが、それより短くなったりして、サンプリン
グが定常に行われず、出力に大きなふらつきを与える原
因となっている。

【００２１】これに対して本発明では、外来ノイズより
商用電源周波数の半周期ごとのタイミングを得るとき、
１回前のタイミングから次のタイミングがくるべき時間
を含む一定期間でのみ“Ｈ”となる信号を想定されるＡ
Ｃタイミング信号として用い、この信号とＡＣタイミン
グ検出部９の出力との論理積をとることにより、商用電
源周波数とは異なる周波数のノイズは検出されない。つ
まり様々な周波数成分のノイズが入ってきても、安定し
て商用電源周波数成分のみを選択することができ、商用
電源周波数の偶数分の１に同期させて励磁、サンプリン
グができる。さらに出力が安定し、しかも耐ＡＣノイズ
性を向上させることができる。

【００２２】以上は商用電源ノイズが得られるときの動
作であるが、何らかの事情によって商用電源ノイズが得
れなくなる場合がある。このとき、ＣＰＵ６によって商
用電源ノイズが得られなくなったことを検出し、その検
出結果に基づき商用電源ノイズと同一周期の疑似信号を
発生し、発生した疑似信号をタイミング信号発生部１２
に供給する。これによって商用電源ノイズが得られなく
なったときでもタイミング信号を発生することができ
る。

【００２３】ＣＰＵ６にはオア回路１１から出力するパ
ルス信号が供給されていて、ＣＰＵ６はそのパルス信号
を監視してその周期を記憶しており、商用電源ノイズが
得られなくなりパルス信号が供給されなくなると、記憶
している周期を有する図２（ｅ）に示す疑似信号を出力
するようになっている。これによりオア回路１１は図２
に示すように商用電源ノイズが得られない期間も継続し
て信号が得られるようになる。その結果、商用電源ノイ
ズが何らかの理由である期間得られなくなっても、商用
電源ノイズに同期した励磁電流およびサンプリング信号
は支障無く発生する。すなわち、ノイズ振幅が小さくな
り、商用電源周波数成分をずれて検出したり、または検
出不可能な場合でも安定して商用電源周波数と同期させ
て励磁、サンプリングができる。

【００２４】図６はＣＰＵ６において商用電源ノイズが
得られない期間に疑似ノイズ信号を発生するための動作
を示すフローチャートの一例である。ステップ１００で
初期化された後に、ステップ１０１において入力パルス
が供給されたことを検出すると、ステップ１０２におい
て次回入力パルスを取り込むタイミングを定める。ま
た、ステップ１０１において入力パルスが供給されなく
なったことを検出するとステップ１０３において疑似ノ
イズ信号を発生させた後、ステップ１０２に進む。ステ
ップ１０４においてステップ１０２で定めたタイミング
になるまで待ちステップ１０２で定めたタイミングにな
ったならば、ステップ１０１に進み、前記動作を繰り返
す。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電極から
検出信号に重畳してくるスパイク状のノイズや商用電源
周波数以外の帯域のノイズを取り除くことにより、高精
度に商用電源周波数に同期したタイミング信号が得られ
る。これによって出力が安定するとともに耐ＡＣノイズ
性が向上する。また、外来ノイズが得られない期間はそ
の時点まで得られていたノイズの周期を有する疑似信号
を発生することによって、安定したノイズリダクション
作用が得られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図

【図２】図１の回路の各部波形を示す波形図

【図３】本発明において用いる標準ＡＣタイミング信号
の説明図

【図４】商用電源ノイズに対する各部波形の理想的な場
合を示す波形図

【図５】スパイク状のノイズを含む商用電源ノイズに対
する各部波形の様子を示す波形図

【図６】図１の回路におけるＣＰＵの動作を説明するフ
ローチャート

【符号の説明】

１管路１ａ、１ｂ電極２ａ、２ｂ励磁コイル３ａ〜３ｅ増幅器４サンプリング回路５Ａ／Ｄ変換器６ＣＰＵ８ノイズ検出部９ＡＣタイミング検出部１０アンド回路１１オア回路１２タイミング信号発生部１３励磁回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界中を流れる導電性流体に接触させた
電極に発生する電圧を所定のタイミングでサンプリング
して検出信号を得る電磁流量計において、流体に重畳しているノイズを前記電極から検出するノイ
ズ検出手段と、前記ノイズ検出手段より検出されたノイズから商用電源
周波数成分を取り出し、その商用電源周波数の半周期ご
とにワンショットのパルス信号をタイミング検出信号と
して出力するタイミング検出手段と、前記タイミング検出手段より１回前のパルス信号が出力
されてから次のパルス信号が出力されるべき時間を含む
一定期間でのみ“Ｈ”となるパルス信号を標準タイミン
グ信号として出力する標準タイミング信号出力手段と、前記タイミング検出手段の出力信号と前記標準タイミン
グ信号出力手段の出力信号との論理積をとる論理積手段
と、前記ノイズ検出手段からノイズ信号が検出されないとき
そのノイズ信号と同一周期を有する疑似信号を発生する
疑似発生手段と、前記論理積手段より出力するパルス信号または前記疑似
信号に基づいて前記磁界を発生させる励磁電流の発生タ
イミングおよび前記サンプリングタイミングを作り出す
タイミング信号発生手段とを備えたことを特徴とする電
磁流量計。