JPS5832120A - 電磁流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電磁流量計に関し、積算流量に関連したディ
ジタル信号を、特に小流量においても高い精度で形成で
きる流量計に係る。

流量に関連した周波数信号を得る丸めの電圧−周波数変
換器を有するもＯにおいて、特に小・流量においても電
圧−周波数変換器の精度を自動的にはソ一定に保つ電磁
流量計が特開昭３を−ｔ／乙／！号公報で提案されてい
るが、このものは次に述べる増肉で、よシ改碧が望まれ
る。

特開昭ｊ４−４／ｌ／＃号公報で提案された電磁流量針
状、第１図に示すように流体が流れる管路（１）の電極
Ｑｉ、ω荀に発生する誘起電圧を増幅ａ　ｃｔｏ２）で
交流増幅したあと、整流回路００抄で整流して流量に比
例し九直流電圧とし１段階的に増幅度を変更できる増幅
器ＯｏＤで増幅し九あと、電圧−周波数変換器αＯむで
アナログ−ディジタル変換して流量に関連し大周波数信
号を得、分周比が段階的に変更できるｘｌＮ分周回路０
０６）で分局して出力回路ＱｏｔＱＫ伝える。　そして
、増＠　ｌ！　６ｏｓ）の出力電圧が別に設定されてい
る下限値より小さくなったことを検出回路αｏｆ）で検
出し、制御回路００〜を作動させて増幅器（ｌｏメの増
幅度を／ランク上に切換えると同時に１／Ｎ分肩回路０
０ｂ）の分局比を７ランク下に自動レンジ切換えを行な
う、　又、増幅ｗｔｃｘｏｓ＞の出力電圧が別に設定さ
れている上限値を超え九ことを検出回路（ｘｏ′Ｑが検
出したときは、制御回路が増幅ＩＩ（１０３）の増幅度
を／フンク下に、ｌ／Ｎ分周固路（１０Ｂ）の分周比を
／ランク上に切換えるよう作動する。　設定されている
下限値が上限値の１／２の場合、増幅器αＯ３）　？　
”出力電圧が下限値よシ小さくなると、増幅Ｉ！　（１
０＠の利得が今までの２倍に切換えられ、同時に１／Ｎ
分周囲路００ψの分周比が今までの１／２倍に切換えら
れる。

このように増幅器００３）はその増幅度が段階的に２倍
ずつ切換可能で、１ハ分周回路は分局比が１／２倍ずつ
段階的に切換可能である。　このように、流量が小さく
なって信号電圧が小さくなると、自動的に増幅器α０３
）の利得を大きな値に切換るため、電圧−周波数変換器
００優に印加されるアナログ電圧は流量の低下にもか−
わらず、一定の範囲、つまシ前記上限値と下限値の間に
保持されるため、流量に関連した周波数信号を得るアナ
ログ−ディジタル変換器の精度を流量の低下にか〜わら
ず一定に保つものである。

そして、増幅１！　（１０３）の利得を切換えると同時
に１／Ｎ分周回絡０００の分周比を切換えているため、
ｌ／Ｎ分周回路００６）の出力周波数信号は、制御回路
００ユの切換作動にか＼わらず、流量と一対一の対応を
有し、微小流量から最大流量までの全測定範囲にわたシ
、流量に関連した精度の良い周波数信号が得られる。

特開昭３６−乙／６／！号公報の電磁流量計は、上述の
ように、小流量の場合でもアナログ−ディジタル変換器
の精度を一定に保つようＫ、自動レンジ切換方式を採用
しているｄ！、上下限の検出回路−のにアナログ回路を
要し、ディジタル回路に比較して消費電力が大きくなる
欠５ａがあった。　特に近時、電磁流量計の消費電力を
減らすために、励磁に磁気回路の残留磁気を用い数秒乃
至数姶秒程度の長い周期で励磁方絢を切換えて矩形波励
磁を行なう流量計が提案されているが、このような流量
計では励磁に必要な電力が極めて小さいため、前記上下
限検出回路（ｌｏつに消費電力の比較的大きいアナログ
回路を用いることは、重大な欠点となる。

又、矩形波励磁で、励磁電力を減らすために励磁の周期
を長くすると、励磁が一定である半周期の間においても
流量が変ることがあシ、第１図の流量計のように、電圧
−周波数変換！ｌ！（ｌＯ◆の入力電圧のレベルを上下
限検出回路６０力で検出していては、制ａ回路００ａｌ
を作動させるための最良の設定値が決らず、上下限検出
回路（１０ツを含めた流量計全体としてのアナログ−デ
ィジタル変換の精度を測定範囲の全流量にわたシ高い値
に保つことが困難である。

この発明は上記にかんがみ、二つの磁束密度で交互に励
磁される矩形波励磁の電磁流量計で、特に励磁の切換周
期が比較的長いものに使用して、前記従来の流量計の欠
点や困難を解消するとともに、流量の積算値に対応した
ディジタル信号を高い精度で得られる電磁流量計を提案
するのが目的である。

・すなわち、この発明の電磁流量計は、二つの磁束密度
で交互に励磁される矩形波励磁の電磁流量計において、
励磁磁界と流体の流速によシ誘起した信号電圧を増幅す
る増幅器と、この増幅器の出力電圧をパルス数に変換す
るパルス数変換回路と、パルス数変換回路の出力］＜ル
スを励磁の一周期毎に積算する第１の積算カウンタと、
この積算カウンタで積算した／周期分の積今までのに倍
に切換える制御回路と、前記パルス変換器の出力パルス
を分周する分局器と、この分局器の出力パルスを積算す
る第一の積算カウンタとを有し、前記分局器は前記増幅
器０利得がそれまでのに倍に切換えられると同時に前記
制御回路によシ今までの分周比のｌ／ＫＫ分肩比が切換
えられることを特徴とするものである。

以下、第２図の５１！施例Ｋｍいて説明する。

実施例の流量計は残留磁気を用い九矩形波励磁の電磁流
量計であるが、励磁装置は公知であるので、その説明は
省略する。　流体管路（１）の電極ωω（２１９間に発
生する矩形波の誘起電圧は増＄１　ｇ！　（５）で増幅
された後、パルス数変換回路（６）Ｋよって励磁の切換
えによるスパイクノイズを除′い九流量信号のみがパル
スＷｋＫ変換される。

この８カパルスを分１４　ＩＩ　（８）で所定の分局を
した後、第２積算計（９）で積算しコード変換器軸でコ
ードに変換されて出力される。′またパルス数変換回路
（６）の出力パルスを励磁の７周期ととに積算し、リセ
ットするＩＩ能を持った第１の積算計仙があシ、コンパ
レータ■は前記積算値と上限下限２つの設定値とを比較
し、積算値が設定値の上限を超えたときと下限を切った
ときに検出パルスを発生し、制御回路（至）ｋ送る。　
また制御回路（至）は、第１の積算計ａＩＩｏ積算値が
下限り以下となった時は可変増幅器（至）の利得を／ラ
ンク上は分周Ｈ（８）の分局比も／ランク大きくする方
向に切換回路６１）（８２）を切換える。

逆に前記積分値が上限■を上回った時は切換回路（８１
）　（Ｓｚ）を逆の方向に切換える。　／周期間のＷｔ
Ｘ値が上下限の設定値ＨＬ内にある時は、パルス数変換
回路が良好な精度で作動するよう設計されておシ、流量
が変化して、／周期間の積算値が上下限の設定値ＨＬの
範囲を外れるとコンパレータ（２）が制御回路（至）を
作動させて、上記精度が保たれるように利ｉ七分肩比を
制御する。　（７）は励磁回路（４）、パルス数変換回
路（６）１、′ 第１の積算計仙及び制御回路（至）、コード変換回路α
Ｑ等にタイミング信号を送るタイミング回路である。　
流量変化に対するレンジ切換の時間関係を第３図に示す
。　ｌＩ！、３図のグラブ（イ）は瞬間流量の変化を示
すもので、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの段階が示しであるが、たと
えば流量がムのｌＲ階にある時は切換回路（Ｓｘ）（Ｓ
ｔ）の設定をムとした時、−周期内の積算値がコンパレ
ータ（社）の上限下限一つの設定値ＨとＬの中間の値と
なる流量Ｉｉ！囲を便宜的に示すものである。　第３図
の（ロ）は直前の一周期間の積算値を棒グラフに示した
もので、同図（ハ）とに）はこめ積算値がコンバレータ
ノ上限下限の設定値を超えたときと切ったときにコンパ
レータａ３がそれぞれする検出パルスであシ、同図（へ
）は各時点にお叶る切換回路（Ｓυ（Ｓりの選択位置を
示す。　第３図において周期／〜グでは切換回路（Ｓｌ
）　（８３りはＡの位置にあ）流量はグラフ（イ）のＡ
の範囲内であるので、グラフ（ロ）の積算値は段階的に
減少して祉いるが上ｆｉｌｌと下限りの範囲内でｊ）シ
、グラフｅ９又はに）にはコンパレータυの検出パルス
が出ない。　周期まで（６）に示す流量がＢの範囲に減
少したため周期３の終了直後に発生するグラフ（ロ）の
積算値■社下＠ＬＬｌ下とな〕、グラフに）に示すよう
に下限検出パルスＬが発生する。　このパルスによシ制
御回路（至）が作動し切換回路（８１）（３２）はＢの
位置に切換えられ、その結果周期乙における積算値■は
上下限の範囲内に入シ検出パμスは発生しない。

周期７Ｊまで同じ状態が続く。　周期りでは（イ）の流
量が大幅に減少し周期１０ＩＩＣおける切換回切 路の選択はＣ〜−るが、この周期内の積算値＠は下限り
以下であるので周期／／における切換回路（８１）　（
Ｓ、３３の選択は続けてＤに切換えられる。

この結果周期／／　、／２．／、？の積算値はＨ−Ｌの
範囲内の積算値となる。　周期／４ｔでは（イ）に値０
も上限Ｒ１−越えて、グラフ（ハ）９出パルスＰＨを発
生し、切換回路（Ｓｌ）（ＳのはＣの位置に換る。

この結果周期／Ｓ、／乙、／７では上下限内の積算値と
なる。　上限下限の設定として、たとえｉｄ上限Ｈｔパ
ルス変換器のフルスケール（フルスケールよシ多目にパ
ルスが出る場合）とし、下限りをフルスケ−〜の入とす
れば、増幅器の利得の段階は各々２倍で、分周期の段階
はにでよい。　またこの例では切換回路の選択はグ段階
であるので、切換回路がムの位置で過大流量が流れて上
限検出パルスへか発生した場合とか、逆に切換回路がＤ
の位置で微少流量となシ、下限検出パルス化が発生した
場合は、切換回路の選択が保持される機能を制御回路０
３に持たせる事が必要であシ、このようＫする仁と社容
晶で、その場合の真理値表を下表に示す。

パルス数変換器（６］としては、励磁の切換シによるス
パイクノイズが発生する短時間を除いた流量信号を次の
励磁方向の切換え直前まで積分し、仁の積分値に対応し
たパルス数のパルス信号、つまシデイジタ〃信号を得る
ようｋすることができる。　この場合、積分値に対応し
九パルス信号に変換する動作を前記法の励磁方向への切
換え動作を含む短時間の間、っまシ励磁の切換えによ゛
るＮ超電圧の過渡変動期間中に行なうようにし、この短
時間の間にコンパレータ（至）の比較動作、制御回路（
至）による増幅器（５）の利得切換及び分周ｌ５（８）
の分周比の切換え動作も行なうようにすることは容易で
あ）、こうする仁とによシ、誘起電圧をその過渡変動期
間を除く期間中有効に計測することが可能とな）、サン
プリングとかパルス数変換が過渡変動期間中に行なわれ
るため、システム全体としての精度向上に寄与する。

上述の説明で明らかなように、この発明では下記の効果
が得られる。

（１）　　サンプリング、パルス数変換を含めた変換回
路が常に信号レベ〜の大きな範囲で働ら（ので比較的ロ
ーコストの部品を使用しても、広い計測範囲にわ九って
高精度のパルス数変換が可能となる。

（２）上限下限の検出をパルス数変換回路の呂カバルス
を積算した値で行なうため、低消費電力化が容易なデジ
タル回路でコンパレータが構成できる。　アナログ囲路
としては可変利得の増幅ｇａｓのみであるが、この回路
も入力増幅のため本ともと必要なもので、本発明を実現
するためにアナログ回路は増加しない。　切換回路（Ｓ
υ（ｓｌとしてはＣ−ＭＯＳのりＯ乙６相当のＩＣを使
用すれば、一般のＣ−ＭＯ８ＩＣと同様に低消費電力に
できる。

（３）−周期間内の積算−で上限下限の検出を行なって
いるため、励磁の一周期間中に流量変化があって本、良
好な設定レペＩ４／が傳られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電磁流量計のブロック線図、第２図はこ
の発明の実施例のブロック線図、第３図は第２図の電磁
流量計の作動を説明する線図である。 （１）・・・流体管路 （２ｍ）　（２荀・・・電極 （３）・・・励磁コイμ （４）・・・励磁回路 （５）・・・可変利得の増幅器 （６）・・・パルス数変換回路 （乃・・・タイミング回路 （８）・・・分周器 （９）・・・第２の積算カウンタ αＯ・・・コード変換回路 仙・・・第７の積算カウンタ ■・・ψコンパレータ （至）・・・制御回路 （Ｓυ・・・増幅ＩＩ（５）の利得を選択する切換回路 （Ｓ２）・・・分局器（８）の分局比を選択する切換回
路 特許出願人 愛知時計電機株式会社 代理人 三　　　　宅　　　　　　　　　宏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１、二つの磁束密度で交互Ｋ１１ｉ！される矩形波励
   磁の電磁流量計において、゛励磁磁界と流体の流速によ
   シ誘起し良信号電圧を増幅する増幅器と、この増幅器の
   出力電圧をパルス数に変換するパルス数変換回路と、パ
   ルス数変換回路の出力パルスを励磁の一屑期ｇＫＩｌ算
   する１ｓ／の積算カウンタと、この積算カウンタて積算
   した／周期記バ〃ス変換器の出力パルスを分周する分局
   器と、この分局器の出力パルスを積算する第一の積算カ
   ウンタとを有し、前記分局器は前記増幅器の利得がそれ
   までのに＊に切換えられると同時に前記制御回路によシ
   今までの分周比のｌ／ＫＫ分屑比が切換えられる仁とを
   特徴とすゐ電磁流量計。 ２、パルス数変換回路の変換動作、コンパレータの比較
   動作、制御回路による増５ｌｉｌＩの利得切換及び分局
   器の分周比の切換え動作が励磁の切換えによる誘起電圧
   の過渡変動期間中に行なわれることを特徴とする特許請
   求ＯＳｍ第１項記載の電磁流量計。