JPS5827849B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁流量計に関し、特に低周波励磁型電磁流
量計の比較電圧検出回路の改良に関するものである。

一般に電磁流量計では励磁電流が変動すると流量検出信
号もその影響を受けるため励磁電流に比例した比較電圧
を得るようにし、この比較電圧と流量検出信号との比を
述め流量検出信号に含まれる励磁電流の変動成分を除去
するようにしている。

励磁電流源は普通商用電源が用いられるため割算回路等
の電子回路網を商用電源から絶縁するために比較電圧は
励磁電流路に一次巻線を直列に挿入した比較トランスの
２次巻線から得るのが普通である。

励磁電流が例えば商用周波数の交流電流の場合は特に問
題なく比較トランスの２次巻線から比較電圧を得ること
ができる。

ところで電磁流量計の中でも励磁電流を数Ｈｚ程度にし
た低周波励磁型電磁流量計がある。

この低周波励磁型電磁流量計によれば励磁コイルを流れ
る励磁電流の周波数が低いため励磁コイルと流量検出電
極から導出した信号検出線との磁気結合及び静電結合を
少なくできるため流量検出信号系に励磁信号が漏洩する
量を少なくでき、よってＳＮ比のよい流量検出信号が得
られる利点がある。

ところでこの低周波励磁方式においてもトランスを用い
て励磁電流に比例した比較電圧を得るようにし、励磁電
流の変動に基ずく流量検出信号の変動を除去するように
構成する必要がある。

然し乍らこの場合、励磁電流は直流電源よりスイッチの
断続制御によって供給するため励磁電流の平均値として
は直流分が発生し、この直流分によって比較電圧検出用
トランスの磁気コアーが磁気飽和を起し、その２次巻線
に得られる比較電圧は歪波形となってしまいこのため流
量検出信号から励磁電流変動による影響を完全に除去で
きなくなってしまう欠点がある。

このためトランスのコアが磁気飽和しないように大型化
することも考えられるがあまりにも大型になり過ぎてし
まう欠点がある。

また励磁電流を正負の直流電源よりスイッチによって両
方向に流し直流分が発生しないように構成することも考
えられるがこのように構成すると励磁回路が複雑になっ
てしまう欠点もある。

この発明の目的はこのような低周波励磁型電磁流量計の
比較電圧を簡単な構成によって歪みなく摘出できるよう
にした比較電圧検出回路を得ることにある。

この発明では励磁回路を流れる励磁電流の直流分に基ず
く磁束を打消す補償電流を比較電圧検出用トランスの補
償巻線に流し励磁電流の交流磁束がＢ−Ｈ曲線上のゼロ
点を中心に増減するようにし、斯くして歪のない比較電
圧を得るようにしようとするものである。

以下この発明の一実施例を図面について詳細に説明する
。

第１図はこの発明の基本的な実施例を示す。

同図において１は電磁流量計発信器である。

電磁流量計発信器１は周知の如く管路２内に互に対向し
て一対の流量検出電極３−３と、この流量検出電極３−
３が対向する方向と直交する方向に磁界を発生させる励
磁コイル４とを有し、電極３−３より流量に比例した流
量検出信号が得られ、その検出出力が流量計変換器５に
供給される。

変換器５では例えば増幅器５ａにて流量検出信号を所定
レベルに増幅し１割算器５ｂにて励磁電流に比例した比
較電圧と割算が行なわれ、励磁電流の変動に伴なう流量
検出信号の変動を除去し電圧−電流変換器５ｃにて電流
に変換されて出力端子５ｄより流量に比例した電流を送
出するように構成される。

一方、励磁回路は商用電源６から商用電源電圧をブリッ
ジ整流回路７に供給し、ブリッジ整流回路７より直流電
圧を得るようにし、この直流電圧をスイッチ素子８を通
じて比較トランス９の一次巻線と流量計発信器１の励磁
コイル４とより成る直列回路に供給し、スイッチ素子８
を例えば第２図Ａに示すように商用電源周期ｔで断続駆
動し、その断続駆動を数Ｈｚの低周波周期Ｔで間欠的に
停止させるようにし、励磁コイル４に第２図Ｂに示すよ
うな数Ｈｚの低い周波数の励磁電流■φが流れるように
構成される。

１０はスイッチ素子８の制御回路を示し、商用電源６の
電圧信号を分周器１０ａに供給し、この分周器１０ａに
て商用電源周波数を分周し、数Ｈｚの低周波信号を得る
ようにし、フィルタ１０ｂを通じて低周波信号をスイッ
チ駆動回路１０ｃに供給し、このスイッチ駆動回路１０
ｃの駆動動作を数Ｈｚの低周波周期で間欠的に停止駆動
させるようにしている。

尚１１はダンパー用ダイオードを示し、スイッチ素子８
の断続駆動が停止している期間に励磁コイル４に蓄積さ
れたエネルギーを放出させる回路として動作する。

斯くして従来は比較電圧検出用トランス９の２次巻線９
ｂに接続した抵抗器Ｒｓの両端に第２図Ｂに示した励磁
電流Ｉφに比例した電圧を取出し、取出した比較電圧を
変換器５の割算器５ｂに供給し、この割算器５ｂにて流
量検出信号との比をとり、流量検出信号より励磁電流の
変動による影響を除去するようにしている。

然し乍らこのような低周波励磁型式の場合は先にも説明
した如く励磁電流ｌφには直流分ＩＤが重畳するため比
較電圧検出トランス９の磁気コアが磁気飽和を起し、そ
の二次巻線９ｂに接続した抵抗器Ｒｓに励磁電流Ｉφの
波形に一致した電圧波形が得られなくなり、この結果割
算器５ｂにおいて正確な割算が行なわれなくなり、励磁
電流の変動分を流量検出信号から完全に除去できなくな
る。

このためこの発明では比較電圧検出トランス９に励磁電
流■φに含まれる直流成分ＩＤにもとすいて発生する直
流磁束を打消す補償磁束を発生させる手段を設ける。

この補償磁束発生手段としてはこの第１図の例では定電
流発生回路１２と、比較電圧検出トランス９に設けた３
次巻線９ｃとにより構成した場合を示し、定電流発生回
路１２から３次巻線９ｃに定電流を流し、この定電流に
よって発生する磁束によって励磁電流■φに含まれる直
流分ＩＤによる磁束を打消し、励磁電流■φの交流分に
基ずく磁束がトランス９のコアのＢ−Ｈ曲線のゼロ点を
中心に増減するように構成するものである。

このように構成すれば比較電圧検出トランス９の２次巻
線９ｂに接続した抵抗器Ｒｓの両端には波形歪のない励
磁電流波形に対応した比較電圧を得ることができる。

その結果流量検出信号から励磁電流■φの変動分を確実
に除去することができる。

またトランス９を小型化することができる。比較電圧検
出用トランス９に３次巻線９ｃを設けなくとも補償磁束
を発生させ、コアの磁気飽和を抑える方法もある。

第３図はその一例を示し、比較電圧検出用トランス９の
２次巻線９ｂに定電流源１２を接続し、２次巻線９ｂに
補償電流を流して直流磁束を打消すと共に、この２次巻
線９ｂに誘起される交流分を抵抗器Ｒｓの両端間に発生
させ、この交流分を入力インピーダンスが高いバッファ
増幅器１３を通じて取出し、その摘出出力を流量計変換
器５の割算器５ｂに供給するように構成しても第１図の
実施例の場合と同様に波形歪のない比較電圧を得ること
ができる。

ところで上述においては励磁電流■φの直流分ＩＤに相
当する補償電流をトランス９の２次巻線９ｂ又は３次巻
線９ｃに定電流源１２から供給したが励磁電流Ｉφの直
流分ＩＤが例えば商用電源６の電圧変動或いは温度変化
による励磁コイル４のインピーダンス変動等によって変
化する場合がある。

このためこの発明では更に励磁電流■φの直流分ＩＤの
変化を検出する手段を設け、この直流分ＩＤの変化に追
従して補償電流も変化させ、常に正しい補償を行なわせ
ることができる比較電圧検出回路を提案する。

第４図はその一例を示し、第１図及び第３図と対応する
部分には同一符号を附し、その重複説明は省略するも、
この例においては励磁電流に含まれる直流成分ＩＤの変
動分を検出する手段１４とその検出出力により補償磁束
を制御する手段１５とを設は励磁電流の直流成分に変動
があってもこれに追従して補償磁束を変化させ常に直流
磁束をゼロに保つようにしたものである。

励磁電流に含まれる直流成分の変動分を検出する手段１
４はこの例では励磁電流路に直列に挿入した抵抗器Ｒ０
と、この抵抗器Ｒ１に発生する電圧を検出し平滑する平
滑回路１４ａとにより構成し平滑回路１４ａの出力を補
償磁束を制御する手段１５に供給する。

この制御手段１５は定電流源を構成する直流増幅器１５
ａとその出力側に接続されたトランス９の３次巻線９ｃ
とにより構成することができる。

直流増幅器１５ａの出力電流は例えば成る設定値にセッ
トされ、その設定値を中心に平滑回路１４ａの出力の増
減によって制御され３次巻線９ｃにより発生する補償磁
束を制御する。

従ってこのように構成した場合には励磁電流の直流成分
が変動してもこの変動に追従して補償磁束が制御され、
常にコア内の磁束をＢ −Ｈ曲線のゼロ点を中心動作さ
せることができ直流成分の変動によって比較電圧の波形
が歪みを受けるのを防止することができる。

尚第４図の例では励磁電流の検出用として抵抗器Ｒ１を
使用したが、他の例として例えば第５図に示すように比
較電圧検出用トランス９の一次巻線９ａの電圧降下を検
出し、これを平滑し直流増幅器１５ａに供給するように
してもよい。

また第６図に示すように２次巻線９ｂにて比較電圧と励
磁電流の変動を検出し、比較電圧は高入力インピーダン
スの増幅器１３にて取出すと共に励磁電流の直流成分の
変化は整流平滑回路１６にて検出し、その検出出力にて
定電流回路１７の出力電流値を制御し、定電流回路１７
の出力電流を２次巻線９ｂに供給し、直流磁束を打消す
ように構成することもできる。

また第７図に示すように定電流回路１７の出力電流を３
次巻線９ｃに供給するようにしてもよい。

また上述においては励磁電流の変動を励磁電流通路又は
比較電圧検出トランス９の２次巻線９ｂから検出するよ
うにしたが、励磁回路に電源を供給する商用電源側の電
流又は電圧変化を検出し、これによって励磁電流変動を
検出することもできる。

第８図はその実施例を示し、商用電源６とブリッジ整流
回路７との間に電流検出用トランス１８を挿入し、この
トランス１８の２次コイルよす励磁コイル４の励磁電流
変動を検出し、この検出出力を例えばブリッジ整流回路
１９で整流し、直流電圧に変換し、この直流加力電圧を
定電流回路２０を通じて比較電圧検出用トランス９の例
えば３次巻線９ｃに供給する。

定電流回路２ｏは例えばトランジスタ２０ａにて構成す
ることができ、トランジスタ２０ａのベースに抵抗器Ｒ
２、Ｒ３の分圧電圧を供給し、商用電源６から供給され
る電流変動に追従してトランジスタ２０ａのエニンター
コレクタ間のインピーダンスを変化させ、補償磁束を制
御するように構成することもできる。

このように構成した場合には励磁電流の変動検出出力は
商用電源周波数の信号で得ることができるためトランス
１８は普通便われているトランスを用いることができる
。

また第９図に示すように定電流回路２０の出力を比較電
圧検出トランス９の２次巻線９ｂに供給し、この２次巻
線９ｂを比較電圧検出用と補償磁束発生用とに兼用する
ことができる。

また第１０図に示すように商用電源６の電圧変動を検出
して励磁電流変動を検出することもできる。

即ち電源電圧変動をトランス１８にて検出し、その検出
出力をブリッジ整流回路１９にて直流に変換し、定電流
回路２０を通じて比較電圧検出用トランス９の３次巻線
９ｃに供給するように構成することもできる。

またこの場合も特に図示しないが定電流回路２０の出力
を２次巻線９ｂに供給し、２次巻線９ｂを比較電圧検出
用と補償磁束発生用巻線として兼用することもできる。

また第１１図に示すように商用電源電圧をブリッジ整流
回路１９に直接供給し、その整流出力を定電流回路２０
を通じて比較電圧検出用トランス９の３次巻線９ｃに供
給するように構成することもできる。

この場合には変換器５と商用電源６とを絶縁しなければ
ならない関係上定電流回路２０の出力を２次巻線９ｂに
供給することはできない。

以上説明した如く、この発明によれば低周波励磁方式を
採る電磁流量計において励磁電流の変動による響影を流
量検出信号から除去するための比較電圧を正確に検出す
ることができるため流量検出信号から励磁電流の変動に
よる影響をほぼ完全に除去できる。

然も比較電圧検出用トランス９では直流磁束を打消すよ
うにしたからコアを通る磁束は交流分だけを考慮すれば
よいためコアの形状を小さくできトランス９の形状を小
型化することができる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本的実施例を示す接続図、第２図
はその動作の説明に供する波形図、第３図乃至第１１図
はこの発明の他の実施例を示す接続図である。 １：電磁流量計発信器、４：励磁コイル、５：電磁流量
計変換器、５ｂ二割算回路、６：商用電源、８：スイッ
チ素子、９：比較電圧検出用トランス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流成分に交流成分が重畳した励磁電流により励磁
   を行ない励磁電流の交流成分に比例した比較信号を比較
   トランスにて検出し、この比較信号と流量に比例した流
   量信号との比をとるようにした電磁流量計において、上
   記比較トランスに上記励磁電流に含まれる直流成分にも
   とすいて発生する直流磁束を打消す補償磁束を発生させ
   る手段を設けてなる電磁流量計。 ２ 直流成分に交流成分が重畳した励磁電流により励磁
   を行ない励磁電流の交流成分に比例した比較信号を比較
   トランスにて検出し、この比較信号と流量に比例した流
   量信号との比をとるようにした電磁流量計において、励
   磁電流に含まれる直流成分の変動分を検出する手段と、
   その検出出力により比較トランスにおける直流電流に基
   づく磁束を打消す補償磁束を制御する手段とを設けて戒
   る電磁流量計。 ３ 直流成分に交流成分が重畳した励磁電流により励磁
   を行ないその励磁電流の交流成分に比例した比較信号を
   比較トランスにて検出し、この比較信号と流量に比例し
   た流量信号との比をとるようにした電磁流量計において
   、上記交流電源から整流手段を介して励磁回路に供給さ
   れ上記交流電源と上記整流手段との間の励磁電流の変動
   を検出する手段と、その出力により比較トランスにおけ
   る直流電流に基ずく磁束を打消す補償磁束を発生する手
   段を設けて成る電磁流量計。 ４ 比較トランスに３次巻線を設け、この３次巻線に電
   流を流して補償磁束を発生させるようにした上記特許請
   求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の電磁流量計。 ５ 比較トランスの比較信号が得られる２次巻線に補償
   電流を流し補償磁束を発生させるようにした上記特許請
   求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の電磁流量計。