JPS5829851B2 - 電磁流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁流量計に係り、特に矩形波または台形波で
励磁コイルを附勢する電磁流量計に関する。

従来実施されて来た正弦波交流励磁方式に比し矩形波ま
たは台形波励磁方式の電磁流量計は、発信器内で発生す
る電磁誘導による雑音が実質的に回避できる特徴がある
ことはすでに特公昭３９−２９４９０号公報により知ら
れている。

矩形波または台形波励磁方式による誘起電圧を流量に比
例した電気信号に変換する手段として、従来の装置は誘
起電圧の所定の位相で瞬時値をサンプルホールドし、そ
の出力を表示するものであるが（特開昭４８−６８２６
８号）、この手段によれば、サンプル時に誘起電圧にパ
ルス状ノイズが混入したとき測定値に大きな誤差を生ず
る欠点がある。

本発明は上記欠点を除去し、矩形波または台形波励磁方
式の電磁流量計において、誘起電圧が定常状態をとる所
定時間誘起電圧を積分することにより耐ノイズ性を改善
し、かつ簡単な構成で流量に比例した出力を得るように
した電磁流量計を提供するものである。

また本発明の他の目的は誘起電圧が定常状態をとる所定
時間誘起電圧を積分する回路の温度補償を有効に行うこ
とができ、さらにスパンの調整が簡単かつ正確に行なえ
る電磁流量計を提供することにある。

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図において電磁流量計発信器１０は流体を通す導管
１１．導管に取付けられ流体と接する１対の電極１２ａ
、１２ｂおよび、１対の電極を結ぶ線および流体の流れ
方向に直角方向の磁束を与える励磁コイル１３ａ 、１
３ｂとからなる、励磁コイル１３ａ 、１３ｂには定電
流回路１４．１５を経て端子１６ａ 、１６ｂに接続さ
れる直流電源より電流が供給される。

定電流回路１４．１５は後述する制御装置２０の制御下
にある切換スイッチ１７により交互に切換えられ、励磁
コイル１３ａ 、１３ｂに２つの大きさの異なる定電流
を供給する。

１対の電極１２ａ、１２ｂより検出された誘起電圧は交
流増幅装置３０に与えられる。

交流増幅装置はたとえば差動交流増幅器３１とその出力
側に接続した絶対値増幅器とからなる。

すなわち絶対値増幅器は制御装置２０の制御下にある切
換スイッチ３２により、差動交流増幅器３１の正の出力
はそのま＼、負の出力は極性反転増幅器３３により反転
して取り出す回路である。

絶対値増幅器としては上記の他に全波整流回路が適用で
きる。

絶対値増幅器の出力は制御装置２０の制御下にありかつ
誘起電圧が定常状態をとる所定時間に応答するスイッチ
４１および２つの大きさの直流電流の１サイクルに応答
する切換スイッチ４２ａを経て積分回路４０に供給され
る。

積分回路は２個設けられており、それらはそれぞれ入力
抵抗４３ａ 、４３ｂ、増幅器４４ａ、４４ｂ、これら
増幅器の入出力間に接続した積分コンデンサ４５ａ 、
４５ｂ、各コンデンサに並列に接続したリセットスイッ
チ４６ａ、４６ｂからなる。

２個の積分回路の出力はスイッチ４２ａと逆に作動する
スイッチ４２ｂを経て出力回路を形成する増幅器５０に
与えられる。

すなわち第１の積分回路４０ａが積分動作を行っている
間、第２の積分回路４０ｂはホールド動作を行い、また
第２の積分回路４０ａが積分動作を行うときは第１の積
分回路４０ｂがホールド動作を行うように構成されてい
る。

制御装置２０は励磁コイルに直列に接続した抵抗１８の
電圧降下から定常状態を検出する検出器２１を有する。

定常状態検出器２１は励磁電流が定常状態になったこと
、すなわち微分値が零になったことに応答してパルスを
発生するが、定常状態になったことを検出するには上記
の他に交流増幅器３１の出力微分値が零になったことを
検出するものあるいは励磁コイルの両端の電圧が一定に
なったことを検出するものでもよい。

定常状態検出器２１の出力はフリップフロップ２２とプ
リセットカウンタ２３に与えられる。

プリセットカウンタ２３はＯＲ発振器２４の出力パルス
を計数し、スパン設定器２５の値に達したときフリップ
フロップ２２をリセットする。

フリップフロップ２２の出力はバイナリカウンタ２６．
２７を順次経てワンショットマルチバイブレーク２８に
与えられる。

バイナリカウンタ２６の出力Ａは切換スイッチ１７，３
２を切換える信号であり、バイナリカウンタ２７の出力
Ｂは切換スイッチ４２ａ。

４２ｂとともに切換スイッチ４２ｃを切換える信号であ
り、ワンショットマルチバイブレーク２８の出力Ｃは切
換スイッチ４２ｃを経て積分回路４０ａ、４０ｂの積分
値をリセットするスイッチ４６ａ、４６ｂを作動させる
信号である。

次に第２図を参照して上記電磁流量計の作動を説明する
。

定電流回路１４．１５の電流が■１〉■２ とし、バイ
ナリカウンタ２６の出力Ａでスイッチ１７を交互に切換
えると、電流波形は第２図Ｅのように台形波状に変化す
る。

定常状態検出器２１は電流変化がとまった時点で第２図
Ｆのようなパルスを発生し、これによりフリップフロッ
プ２２がセットされる。

一方ブリセットカウンタ２３はＯＲ発振器２４のパルス
を計数し、所定計数値に達するとフリップフロップ２２
をリセットする。

したがってフリップフロップ２２の出力りは定常状態の
所定時間Ｔを形成する。

一方交流増幅器３１の出力Ｇは電流値が変化している過
渡状態では誘導によりオーバーシュートする電圧を生ず
るが、それを過ぎれば流速に比例した定常出力となる。

スイッチ４１はフリップフロップ２２の出力りに応答し
て所定時間Ｔ閉成し、スイッチ３２，４１．４２ａを経
て交流増幅器Ｇの正の電圧が第１の積分回路４０ａによ
り積分される。

次に電流が■２に切換った後の定常状態の交流増幅器３
１の出力Ｇは反転増幅器３３を経て正の電圧とされ、ス
イッチ３２，４１．４２ａを経て第１の積分回路４０ａ
により重ねて積分される。

スイッチ４２ａは第２図Ｂのように励磁電流の１サイク
ルに応答するので、スイッチ４２ａ。

４２ｂ 、４２ｃは１サイクル毎に切換えられることに
なる。

第１の積分回路４０ａの出力Ｈは２回積分動作を行った
後その最終出力を保持する。

方策２の積分回路４０ｂの出力■は第１の積分回路４０
ａが積分動作を行っている間スイッチ４２ｂを経てその
出力を出力増幅器５０に供給する。

励磁電流の次のサイクルでは第２の積分回路４０ｂが前
述同様に積分動作を行い、第１の積分回路４０ａがホー
ルド動作を行う。

ワンショットマルチバイブレーク２８はバイナリカウン
タ２７の出力が変化する毎にパルスＣを発生し、次に積
分動作に入る積分回路の出力電圧をリセットする。

積分回路４０ａ 、４０ｂの出力Ｖは、各積分回路の抵
抗値、コンデンサの値がそれぞれ等しいとすれば次式で
与えられる。

ただし、Ｒ：積分回路の抵抗値 Ｃ：積分回路のコンデンサの容量 に１：電磁流量計発信器の定数 に２：交流増幅器の増幅度 Ｕ：流速 となり出力回路を形成する増幅器５０の出力は流速すな
わち流量に比例する。

以上詳述したように、本発明によれば、誘起電圧または
励磁電流が定常状態をとる所定時間、交流増幅装置の出
力を積分するようにしたので、パルス性のノイズがあっ
ても積分出力は平均化され、従来のようにノイズを直接
サンプリングするおそれはないので高精寒な電磁流量計
を得ることができる。

また発振器としてＯＲ発振器２４を適用する場合、積分
回路のコンデンサの容量が温度変化により変化してもそ
れを補償することができる。

すなわちＯＲ発振器の発振周期ｔはＯＲ発振器２４のコ
ンデンサの容量Ｃ６、抵抗値Ｒ８、定数ｋ。

とすれば、 となり、積分回路のコンデンサとＯＲ発振器のコンデン
サの容量の温度係数を等しくすれば、Ｃ６とＣとの変化
が打消されて、温度変化による影響が除去できる。

さらにプリセット値Ｎをたとえば流量測定範囲１０ ｍ
／ Ｓのとき１００．１ｍ／Ｓのとき１０００というよ
うに設定することによって出力■はノルマライズされた
電圧となり、これによってスパンの調整を行うことがで
きる。

従来かかる測定範囲の設定はたとえば前置増幅器の出力
側にポテンショメータを設けて設定しているが、ポテン
ショメータの設定誤差が仮に０．２％であり１ｍ／Ｓで
較正したものを、測定レンジを１０ ｍ／ Ｓに変更し
たときは２係の設定誤差に拡大されるが、上記実施例の
ようにプリセットカウンタｉこより測定範囲を設定する
ようにすれば、精変は極めて高くしかも再現性にすぐれ
ている。

本発明のもう１つの特徴は作動がシーケンシャルに行な
われることである。

定常状態検出器は電磁流量計発信器によって過変応答時
間に差があるので、定常状態になる時点を一義的に決め
ることができないため設けられている。

万一励磁電源に故障が起り、スイッチ１７が切換っても
電流が流れなかった場合にはシーケンス動作は停止し、
どちらかの積分回路のホールド状態がそのま＼維持でき
、電磁流量計を紐み込んでいるプラントに外乱を与える
おそれがない利点がある。

第３図は第１図と同一部分に同符号をつけて示す本発明
の他の実施例である。

この実施例では積分回路４０は抵抗４３．増幅器４４、
コンデンサ４５、リセットスイッチ４６からなる１つで
構成され、その出力側にはサンプルスイッチ５１を介し
てコンデンサ５２および増幅器５３からなるサンプルホ
ールド回路が接続され、出力回路５０を構成する。

５４は出力増幅器である。バイナリカウンタ２７の出力
は順次ワンショットマルチバイブレーク２８ａ 、２８
ｂに与えられる。

ワンショットマルチバイブレーク２８ａの出力は所定の
積分作動終了後積分値をサンプリングするためのパルス
Ｃを発し、ホールド動作終了後ワンショットマルチバイ
ブレーク２８ｂの出力りがスイッチ４６を閉じて積分値
をリセットする。

したがって積分回路４０は励磁の１サイクル毎に積分動
作を繰り返しその出力は第４図Ｊのごとくなり、出力回
路５０の出力は第４図のＭで示される。

この実施例においてはサンプルホールド回路を使用して
いるが、その前に積分回路を通しているので外部からの
ノイズに影響されるおそれはなく、第１図の実施例と同
様な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図の回路の作動を示す波形図、第３図は本発明の他の実
施例を示す回路図、第４図は第３図の回路の作動を示す
波形図である。 １０・・・・・・電磁流量計発信器、２０・・・・・・
制御装置、２１・・・・・・定常状態検出器、２３・・
・・・・プリセットカウンタ、２４・・・・・・ＣＲ発
振器、３０・・・・・・交流増幅装置、４０・・・・・
・積分回路、５０・・・・・・出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １２つの直流電流で交互に励磁される電磁流量計発信器
   と、この発信器の誘起電圧を増幅する交流増幅器と、こ
   の交流増幅器の出力の絶対値を出力する絶対値増幅器と
   、前記誘起電圧または直流電流が定常状態をとるとき信
   号を出力する定常状態検出器と、パルス信号を出力する
   発振器と、測定スパン幅を設定する回路と、前記定常状
   態検出器の出力信号によりパルス信号を計数し、測定ス
   パン幅に対応する数と一致したとき一致信号を出力する
   回路と、前記定常状態検出器の出力によりセットされ、
   一致信号によりリセットされるフリップ・フロップ回路
   と、前記絶対値増幅器の出力側に接続し、前記フリップ
   ・フロップ回路の出力によってオン・オフ制御されてこ
   の絶対値を出力するスイッチ回路と、前記スイッチ回路
   から出力される前記２つの直流電流に対応した絶対値信
   号をそれぞれ積分したのちリセットされる積分回路と、
   前記積分回路の出力を入力する出力回路とを備えた電磁
   流量計。