JPH05273017A - 静電容量式電磁流量計の検出器 - Google Patents
静電容量式電磁流量計の検出器Info
- Publication number
- JPH05273017A JPH05273017A JP6625892A JP6625892A JPH05273017A JP H05273017 A JPH05273017 A JP H05273017A JP 6625892 A JP6625892 A JP 6625892A JP 6625892 A JP6625892 A JP 6625892A JP H05273017 A JPH05273017 A JP H05273017A
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- Japan
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- detector
- electromagnetic flowmeter
- coil
- type electromagnetic
- preamplifier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 静電容量式電磁流量計の検出器において、内
部のプリアンプの電源として、絶縁されかつ励磁電流を
乱さない方法で直流電源を供給する。 【構成】 励磁回路８よりコイル２に供給された励磁電
流は、コア３内に磁束φを発生させる。同一のコアにｎ
回巻かれたサーチコイル４には、電磁誘導により、ｅ＝
−d(n φ) ／dtなる電圧が発生する。これを整流・平滑
回路６により直流電源とし、プリアンプの電源とする。
部のプリアンプの電源として、絶縁されかつ励磁電流を
乱さない方法で直流電源を供給する。 【構成】 励磁回路８よりコイル２に供給された励磁電
流は、コア３内に磁束φを発生させる。同一のコアにｎ
回巻かれたサーチコイル４には、電磁誘導により、ｅ＝
−d(n φ) ／dtなる電圧が発生する。これを整流・平滑
回路６により直流電源とし、プリアンプの電源とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電容量式電磁流量計の
検出器に係り、特に、検出器からの流速信号をインピー
ダンス変換するプリアンプ用絶縁安定化電源を構成する
場合に好適な静電容量式電磁流量計の検出器に関する。
検出器に係り、特に、検出器からの流速信号をインピー
ダンス変換するプリアンプ用絶縁安定化電源を構成する
場合に好適な静電容量式電磁流量計の検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電容量式電磁流量計は、通常の電極式
電磁流量計に比べて信号源インピーダンスが極めて高い
ので、検出器内部にインピーダンス変換用プリアンプを
設けている。このため、プリアンプ用の電源が必要とな
る。しかし、従来、変換器と検出器間のケーブルの本数
を減らすため、及び電極式電磁流量計との互換性を持た
せるため、特に電源用のケーブルを供給せず、その代わ
りに励磁電流とコイルの抵抗分の積として発生する電圧
を利用し、更に整流回路及び安定化回路を付設すること
によりプリアンプ用電源としていた。励磁電流は交流の
正弦波又は矩形波なので、電圧波形も交流となり、これ
を整流、コンデンサで平滑化し、さらに安定化ことによ
り、直流電源を得る。
電磁流量計に比べて信号源インピーダンスが極めて高い
ので、検出器内部にインピーダンス変換用プリアンプを
設けている。このため、プリアンプ用の電源が必要とな
る。しかし、従来、変換器と検出器間のケーブルの本数
を減らすため、及び電極式電磁流量計との互換性を持た
せるため、特に電源用のケーブルを供給せず、その代わ
りに励磁電流とコイルの抵抗分の積として発生する電圧
を利用し、更に整流回路及び安定化回路を付設すること
によりプリアンプ用電源としていた。励磁電流は交流の
正弦波又は矩形波なので、電圧波形も交流となり、これ
を整流、コンデンサで平滑化し、さらに安定化ことによ
り、直流電源を得る。
【０００３】またコイル間に発生する電圧を直接に整流
せず、プリアンプの電源を発生させる方法として、特開
昭６３−２２２２２０に開示されるものがある。これに
よれば、コイルへの励磁電流の供給線の途中にトランス
を設け、励磁電流の切換時に発生するコイル間の電位変
化をトランスによって取り出し、整流、平滑化してプリ
アンプの電源としている。
せず、プリアンプの電源を発生させる方法として、特開
昭６３−２２２２２０に開示されるものがある。これに
よれば、コイルへの励磁電流の供給線の途中にトランス
を設け、励磁電流の切換時に発生するコイル間の電位変
化をトランスによって取り出し、整流、平滑化してプリ
アンプの電源としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
前者については、 １）整流、平滑の後に安定化回路を設けなければならな
いこと、 ２）コイルに励磁電流を供給する時に、整流回路中のコ
ンデンサへの充電電流が大きく、コイルに供給される本
来の励磁電流が不安定になり、かつプリアンプで消費さ
れる回路電流の変動が、励磁電流そのものの変動となっ
てしまうこと、など、回路の複雑化、静電容量式電磁流
量計の出力の不安定さの問題を有していた。
前者については、 １）整流、平滑の後に安定化回路を設けなければならな
いこと、 ２）コイルに励磁電流を供給する時に、整流回路中のコ
ンデンサへの充電電流が大きく、コイルに供給される本
来の励磁電流が不安定になり、かつプリアンプで消費さ
れる回路電流の変動が、励磁電流そのものの変動となっ
てしまうこと、など、回路の複雑化、静電容量式電磁流
量計の出力の不安定さの問題を有していた。
【０００５】また、上記の方法では電源のコモンライン
が、コイルの一端と必ず接続されるため、微小信号の増
幅を行うプリアンプ部を、強電回路である励磁回路部と
絶縁できないという問題、及び耐ノイズ性が劣るという
問題があった。これは、電磁流量計の検出器と変換器
は、数１０ｍから数１００ｍの距離をあけて設置される
例が多く、ケーブルで接続されることに起因する。すな
わち、ケーブルは励磁電流用励磁ケーブル、プリアンプ
用信号ケーブルの二本となり、コモンラインが共通にな
ると、雷サージ等を受けたときに両者に影響すること、
片側のケーブルがなんらかの原因で外来ノイズの影響を
受けたとき、その影響はコモンラインを通じて両ケーブ
ルに波及すること、など両ケーブルは互いに絶縁されて
いることが望ましく、この点両回路が絶縁されていない
ことは大きな問題であった。
が、コイルの一端と必ず接続されるため、微小信号の増
幅を行うプリアンプ部を、強電回路である励磁回路部と
絶縁できないという問題、及び耐ノイズ性が劣るという
問題があった。これは、電磁流量計の検出器と変換器
は、数１０ｍから数１００ｍの距離をあけて設置される
例が多く、ケーブルで接続されることに起因する。すな
わち、ケーブルは励磁電流用励磁ケーブル、プリアンプ
用信号ケーブルの二本となり、コモンラインが共通にな
ると、雷サージ等を受けたときに両者に影響すること、
片側のケーブルがなんらかの原因で外来ノイズの影響を
受けたとき、その影響はコモンラインを通じて両ケーブ
ルに波及すること、など両ケーブルは互いに絶縁されて
いることが望ましく、この点両回路が絶縁されていない
ことは大きな問題であった。
【０００６】一方、前記従来技術の後者は、トランスを
用いるという手法のために絶縁の問題は回避できる。し
かし、この方法もコイル間の電位を用いているため、コ
イルの直流抵抗の変動、励磁電流を供給する励磁回路自
身の電圧変動の影響を直接受ける。そのため、整流、平
滑したあとに安定化回路を設けないと、プリアンプ用直
流電源の変動として静電容量式電磁流量計の出力に影響
を与える。従って、回路が複雑化し、トランスを検出器
内又はその近傍に設置しなくてはいけない、すなわち検
出器のケースが大きくなるか、別のケースを設置しなく
てはならないという問題があった。
用いるという手法のために絶縁の問題は回避できる。し
かし、この方法もコイル間の電位を用いているため、コ
イルの直流抵抗の変動、励磁電流を供給する励磁回路自
身の電圧変動の影響を直接受ける。そのため、整流、平
滑したあとに安定化回路を設けないと、プリアンプ用直
流電源の変動として静電容量式電磁流量計の出力に影響
を与える。従って、回路が複雑化し、トランスを検出器
内又はその近傍に設置しなくてはいけない、すなわち検
出器のケースが大きくなるか、別のケースを設置しなく
てはならないという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、上記問題を解決するた
め、励磁電流又はコイル間電圧を直接に用いないで、電
極式電磁流量計とのケーブル本数の互換性を保ったま
ま、安定に絶縁されたプリアンプ用直流電源を検出器内
のみの現象を用いて実現した静電容量式電磁流量計の検
出器を提供することにある。
め、励磁電流又はコイル間電圧を直接に用いないで、電
極式電磁流量計とのケーブル本数の互換性を保ったま
ま、安定に絶縁されたプリアンプ用直流電源を検出器内
のみの現象を用いて実現した静電容量式電磁流量計の検
出器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る静電容量式
電磁流量計の検出器は、上記の目的を達成するため、次
のように構成される。
電磁流量計の検出器は、上記の目的を達成するため、次
のように構成される。
【０００９】流体が導入される絶縁性のパイプと、流体
と接触しない一対の非接液電極と、磁場を発生させるた
めの一対のコイルと、磁路を形成するためのコアと、非
接液電極に発生する流速信号のインピーダンス変換を行
うプリアンプからなる静電容量式電磁流量計の検出器に
おいて、コイルが巻かれているコアにサーチコイルを付
設し、このサーチコイルで取り出した起電力に基づいて
プリアンプの駆動電力を生成するように構成される。
と接触しない一対の非接液電極と、磁場を発生させるた
めの一対のコイルと、磁路を形成するためのコアと、非
接液電極に発生する流速信号のインピーダンス変換を行
うプリアンプからなる静電容量式電磁流量計の検出器に
おいて、コイルが巻かれているコアにサーチコイルを付
設し、このサーチコイルで取り出した起電力に基づいて
プリアンプの駆動電力を生成するように構成される。
【００１０】上記の構成において、好ましくは、サーチ
コイルは、一対の絶縁されたサーチコイルで形成される
ことを特徴とする。
コイルは、一対の絶縁されたサーチコイルで形成される
ことを特徴とする。
【００１１】上記の構成において、好ましくは、サーチ
コイルの出力電圧を整流し、他の電位と絶縁された直流
電圧に変換できる整流回路を有することを特徴とする。
コイルの出力電圧を整流し、他の電位と絶縁された直流
電圧に変換できる整流回路を有することを特徴とする。
【００１２】上記の構成において、積分回路を用いて前
記コイルに与えられる励磁電流を制御するように構成し
たことを特徴とする。
記コイルに与えられる励磁電流を制御するように構成し
たことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明による検出器では、上記構成に基づい
て、サーチコイルに磁場の時間微分に等しい電圧が発生
し、この電圧はサーチコイルの巻数に比例して大きくな
るので、巻数により所望の電圧が得られ、これを整流、
平滑化することにより、直流電圧を得る。
て、サーチコイルに磁場の時間微分に等しい電圧が発生
し、この電圧はサーチコイルの巻数に比例して大きくな
るので、巻数により所望の電圧が得られ、これを整流、
平滑化することにより、直流電圧を得る。
【００１４】一般的に、電磁流量計は、常に一定の磁場
が発生させられるように励磁電流によって制御されてお
り、この時間微分値のピーク値も一定であると考えられ
る。厳密には、時間微分値は、構造的や材料的に決まる
渦電流の整定時間、コイルやサーチコイルのインダクタ
ンスに基づく時定数の影響、温度、コイルやサーチコイ
ルに印加される励磁電圧の変動で、その大きさは若干変
化する。しかし、実用上はあまり問題ない。従って、平
滑された電圧は、安定でありかつ絶縁された電源として
プリアンプの電源に用いることが可能である。この場合
に、更に積分回路を用いて励磁電流を制御すると、更に
実用性が高いものとなる。
が発生させられるように励磁電流によって制御されてお
り、この時間微分値のピーク値も一定であると考えられ
る。厳密には、時間微分値は、構造的や材料的に決まる
渦電流の整定時間、コイルやサーチコイルのインダクタ
ンスに基づく時定数の影響、温度、コイルやサーチコイ
ルに印加される励磁電圧の変動で、その大きさは若干変
化する。しかし、実用上はあまり問題ない。従って、平
滑された電圧は、安定でありかつ絶縁された電源として
プリアンプの電源に用いることが可能である。この場合
に、更に積分回路を用いて励磁電流を制御すると、更に
実用性が高いものとなる。
【００１５】また回路で発生する現象を定量的に表す
と、次のようになる。サーチコイルは磁束の通路である
コアに巻かれているので、その鎖交磁束Φは、コア内の
磁束をφ、サーチコイルの巻数をｎとすると、Φ＝ｎφ
となる。一般的に、φは正弦波又は矩形波である。正弦
波の場合φ＝φ0 sinωｔとなり、Φ＝ｎφ0 sinωｔ
である。
と、次のようになる。サーチコイルは磁束の通路である
コアに巻かれているので、その鎖交磁束Φは、コア内の
磁束をφ、サーチコイルの巻数をｎとすると、Φ＝ｎφ
となる。一般的に、φは正弦波又は矩形波である。正弦
波の場合φ＝φ0 sinωｔとなり、Φ＝ｎφ0 sinωｔ
である。
【００１６】サーチコイルに発生する電圧ｅはｅ＝−ｄ
Φ／ｄｔ＝−ｎφ0 ωcos ωt となる。矩形波の場合
は、φは矩形波とは言うものの、コイルのインダクタン
ス、構造的な渦電流による遅れなどで、立ち上りがなま
った波形となる。その時間的変化分に注目し、φとして
φ＝φ0 ｛１−ｅｘｐ（−ａｔ）｝なる一次遅れ波形で
モデル化すると、サーチコイルに発生する電圧ｅはｅ=-
ｎφ0 ａＥｘｐ（−ａｔ）となる。これらを整流、平滑
して直流電圧とすることができ、プリアンプの電源とし
て使用することができる。
Φ／ｄｔ＝−ｎφ0 ωcos ωt となる。矩形波の場合
は、φは矩形波とは言うものの、コイルのインダクタン
ス、構造的な渦電流による遅れなどで、立ち上りがなま
った波形となる。その時間的変化分に注目し、φとして
φ＝φ0 ｛１−ｅｘｐ（−ａｔ）｝なる一次遅れ波形で
モデル化すると、サーチコイルに発生する電圧ｅはｅ=-
ｎφ0 ａＥｘｐ（−ａｔ）となる。これらを整流、平滑
して直流電圧とすることができ、プリアンプの電源とし
て使用することができる。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１８】図１において、１は絶縁性部材で形成され
たパイプで、内部に計測対象の流体が流れる。パイプ１
の径として、例えば１５〜２００ｍｍ程度を想定してい
る。２は、コア３の所定部分に巻かれるコイル流体と接
触しない一対の非接液電極である。４はコア３に巻かれ
たサーチコイルである。５は、パイプ１に設けた流体と
接触しない一対の非接液電極間に発生する電圧を所定レ
ベルに増幅するプリアンプである。６は整流・平滑回
路、７はアンプ、８は交流の励磁電流をコイルに供給す
る励磁回路である。
たパイプで、内部に計測対象の流体が流れる。パイプ１
の径として、例えば１５〜２００ｍｍ程度を想定してい
る。２は、コア３の所定部分に巻かれるコイル流体と接
触しない一対の非接液電極である。４はコア３に巻かれ
たサーチコイルである。５は、パイプ１に設けた流体と
接触しない一対の非接液電極間に発生する電圧を所定レ
ベルに増幅するプリアンプである。６は整流・平滑回
路、７はアンプ、８は交流の励磁電流をコイルに供給す
る励磁回路である。
【００１９】９は、前述の各電気回路の要素１〜６を含
む検出器であり、１０は、前記電気回路の要素７，８を
含む変換器である。
む検出器であり、１０は、前記電気回路の要素７，８を
含む変換器である。
【００２０】１１はプリアンプ５からの出力をアンプ７
へ伝送する信号ケーブル、１２は励磁電流を伝送する励
磁ケーブルである。
へ伝送する信号ケーブル、１２は励磁電流を伝送する励
磁ケーブルである。
【００２１】変換器１０の励磁回路８は、所定の周波数
を持つ励磁電流を励磁ケーブル１２を介して検出器９内
のコイル２に供給する。この励磁電流により、コア３内
には磁束φが発生し、パイプ１内に磁場を発生させる。
この時電磁誘導によりサーチコイル４には起電力が発生
する。サーチコイル４は磁束の最も集中しているコア３
の部分に巻くのが望ましい。この起電力は、磁束の時間
微分値とサーチコイル４の巻数ｎで表現される。一般的
に磁束は前述のように交流であり、この起電力を整流・
平滑回路７で直流電源に交換し、プリアンプ５の電源と
する。
を持つ励磁電流を励磁ケーブル１２を介して検出器９内
のコイル２に供給する。この励磁電流により、コア３内
には磁束φが発生し、パイプ１内に磁場を発生させる。
この時電磁誘導によりサーチコイル４には起電力が発生
する。サーチコイル４は磁束の最も集中しているコア３
の部分に巻くのが望ましい。この起電力は、磁束の時間
微分値とサーチコイル４の巻数ｎで表現される。一般的
に磁束は前述のように交流であり、この起電力を整流・
平滑回路７で直流電源に交換し、プリアンプ５の電源と
する。
【００２２】図１では１つのサーチコイルの例を示した
が、図２に示すように、サーチコイル４を２つ設け、中
点タップを引き出すように構成すれば、正負の電源を得
ることができる。また、発生電圧は、サーチコイル４の
巻数により加減できるので、所望の電圧を得ることがで
きる。この場合、整流・平滑回路６の構成は、巻線４の
構成に応じて図示の如く変更される。
が、図２に示すように、サーチコイル４を２つ設け、中
点タップを引き出すように構成すれば、正負の電源を得
ることができる。また、発生電圧は、サーチコイル４の
巻数により加減できるので、所望の電圧を得ることがで
きる。この場合、整流・平滑回路６の構成は、巻線４の
構成に応じて図示の如く変更される。
【００２３】上記の実施例の如く電源が確保できれば、
検出器内又はその近傍にトランスを設けることなしに絶
縁された電源を得ることができ、必要以上にケースを大
きくする必要がないという利点がある。また、磁場のエ
ネルギーを電気的に取り出すだけなので、励磁電流を乱
さず磁場を安定に保つことができる利点がある。またも
ともと安定な磁場の時間微分値を用いているので、整流
・平滑後の電圧も極めて安定であるという利点もある。
更に、検出器内の電磁気現象を利用しているので、変換
器、検出器間のケーブル接続も従来と互換性を持ってい
るという利点がある。
検出器内又はその近傍にトランスを設けることなしに絶
縁された電源を得ることができ、必要以上にケースを大
きくする必要がないという利点がある。また、磁場のエ
ネルギーを電気的に取り出すだけなので、励磁電流を乱
さず磁場を安定に保つことができる利点がある。またも
ともと安定な磁場の時間微分値を用いているので、整流
・平滑後の電圧も極めて安定であるという利点もある。
更に、検出器内の電磁気現象を利用しているので、変換
器、検出器間のケーブル接続も従来と互換性を持ってい
るという利点がある。
【００２４】上記の構成において、前述の通り、サーチ
コイル４の付設に伴い、コイル２への励磁電流が変動す
る可能性があるが、コイル２に対し供給される励磁電流
を積分回路を介して制御すれば、一定のピーク値の前記
時間微分値を得ることができる。
コイル４の付設に伴い、コイル２への励磁電流が変動す
る可能性があるが、コイル２に対し供給される励磁電流
を積分回路を介して制御すれば、一定のピーク値の前記
時間微分値を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、静電容量式電磁流量計の検出器において、その内
部のプリアンプの電源を構成し、更に、励磁電流を乱さ
ず、コイル間電圧に影響されず、検出器内のコアとは別
のコアを持つトランスを必要とせず、従来の電極式電磁
流量計との互換性をくずさずに、絶縁された安定な電源
を得ることができるという効果がある。
れば、静電容量式電磁流量計の検出器において、その内
部のプリアンプの電源を構成し、更に、励磁電流を乱さ
ず、コイル間電圧に影響されず、検出器内のコアとは別
のコアを持つトランスを必要とせず、従来の電極式電磁
流量計との互換性をくずさずに、絶縁された安定な電源
を得ることができるという効果がある。
【図１】本発明の第１実施例を示す電気回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す電気回路図であ
る。
る。
１ …パイプ ２ …コイル ３ …コア ４ …サーチコイル ５ …プリアンプ ６ …整流・平滑回路 ７ …アンプ ８ …励磁回路 ９ …検出器 １０ …変換器 １１ …信号ケーブル １２ …励磁ケーブル
Claims (4)
- 【請求項１】 流体が導入される絶縁性のパイプと、流
体と接触しない一対の非接液電極と、磁場を発生させる
ための一対のコイルと、磁路を形成するためのコアと、
非接液電極に発生する流速信号のインピーダンス変換を
行うプリアンプからなる静電容量式電磁流量計の検出器
において、前記コイルが巻かれている前記コアにサーチ
コイルを設け、このサーチコイルで取り出した起電力に
基づいて前記プリアンプの駆動電力を生成したことを特
徴とする静電容量式電磁流量計の検出器。 - 【請求項２】 請求項１記載の静電容量式電磁流量計の
検出器において、前記サーチコイルは、一対の絶縁され
たサーチコイルで形成されることを特徴とする静電容量
式電磁流量計の検出器。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の静電容量式電磁流
量計の検出器において、前記サーチコイルの出力電圧を
整流し、他の電位と絶縁された直流電圧に変換できる整
流回路を有することを特徴とする静電容量式電磁流量計
の検出器。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の静
電容量式電磁流量計の検出器において、積分回路を用い
て前記コイルに与えられる励磁電流を制御するように構
成したことを特徴とする静電容量式電磁流量計の検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6625892A JPH05273017A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 静電容量式電磁流量計の検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6625892A JPH05273017A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 静電容量式電磁流量計の検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273017A true JPH05273017A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13310660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6625892A Pending JPH05273017A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 静電容量式電磁流量計の検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05273017A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012120744A1 (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | 日新電機株式会社 | 電圧生成装置、電圧生成方法およびコンデンサ装置 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP6625892A patent/JPH05273017A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012120744A1 (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-13 | 日新電機株式会社 | 電圧生成装置、電圧生成方法およびコンデンサ装置 |
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