JPS5836291B2 - 電磁流量計の励振回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁流量計発信器の励磁コイルに電流を比較
的高い周波数でＯＮ−ＯＦＦ制御されるスイッチを介し
て供給し、スイッチがＯＮで電源から励磁コイルに供給
される電流とスイッチがＯＦＦで励磁コイルの逆起電力
によって励磁コイルに流れる電流とをカレントトランス
の２つの１次巻線に夫々逆極性に供給し、カレントトラ
ンスの２次巻線に励磁電流に比例した交流電流を得るよ
うにした電磁流量計の励振回路の改良に関する。

第１図は本発明の基本となる電磁流量計の回路構成図で
あり、１は電磁流量計発信器、２は被測定流体が通る導
管、３，４は導管に設けられた電極、５は励磁コイル、
６は電極３，４間に発生する流量信号を増幅する信号増
幅器、７は割算回路、８は励磁電流検出用のカレントト
ランス、９は整流回路、１０は励磁コイル５に発生する
逆起電力によって生ずる電流を流すダイオード、１１は
スイッチ、１２はスイッチ駆動回路、１３は整流器、１
４は商用電源である。

この回路の構成は次のようである。

商用電源１４は整流器１３に接続され、整流器１３の出
力にはスイッチ１１とカレントトランス８の第１の１次
巻線８ａと励磁コイル５とからなる直列回路が接続され
ている。

励磁コイル５と並列にカレントトランス８の第２の１次
巻線８ｂとダイオード１０の直列回路が接続されている
。

電極３，４は信号増幅器６の入力端に接続され、信号増
幅器６の出力端は割算回路７に接続されている。

カレントトランス８の２次巻線８ｃは整流回路９に接続
され、整流回路９の出力端は割算回路７に接続されてい
る。

この回路の動作は次のようである。

商用電源１４の交流電圧は整流器１３により全波整流さ
れる。

スイッチ１１はスイッチ駆動回路１２により商用電源１
４の周波数より高い周波数でＯＮ−ＯＦＦ駆動される。

したがって、スイッチ１１を介して整流器１３から励磁
コイル５に断続的に電流が供給される。

この電流はカレントトランス８の第１の１次巻線８ａに
流れ、２次巻線８ｃに伝達される。

また、スイッチ１１がＯＦＦの時、励磁コイル５には逆
起電力が発生し、励磁コイル５にはダイオード１０とカ
レントトランス８の第２の１次巻線８ｂを介して電流が
流れる。

この電流はカレントトランス８の第２の１次巻線８ｂか
ら２次巻線８ｃに伝達される。

したがって、励磁コイル５に流れる励磁電流はスイッチ
１１のＯＮ時はもちろんＯＦＦ時も励磁コイル５に発生
する逆起電力により電流が流れ、連続的な直流励磁電流
となる。

また、カレントトランス８に於で、第１の１次巻線８ａ
と第２の１次巻線８ｂとの巻き方向が逆方向とされ、、
第１の１次巻線８ａに流れる電流により生ずる磁束の方
向と、第２の１次巻線８ｂに流れる電流により生ずる磁
束の方向とが互に逆方向となる。

これによりカレントトランス８の２次巻線８ｃに、スイ
ッチ１１のＯＮ−ＯＦＦ周波数と同一の周波数で励磁電
流に比例した交流電流が発生する。

一方、電極３，４間に発生した流量信号は信号増幅器６
により増幅され、割算回路７に供給される。

カレントトランス８の２次巻線８ｃに発生する励磁電流
に比例した交流電流゛は整流回路９において直流に整流
され、比較信号として割算回路７に供給される。

割算回路７では信号増幅器６からの流量信号を整流回路
９からの比較信号で割算して、励磁電流の変動による流
量信号を補償し、出力端子ＯＵ’ｌ’から高精度の流量
信号を得るものである。

なお、スイッチ１１のＯＮ−ＯＦＦ駆動において、ＯＦ
Ｆとする時間を周期的に長くとれば、この長いＯＦＦ時
の非励磁状態とＯＮ−ＯＦＦ時の励磁状態との繰り返し
の低周波短形波励磁方式の電磁流量計となる。

低周波励磁方式の電磁流量計においては、一般に励磁状
態と非励磁状態（又は正の励磁状態と負の励磁状態）に
おいて励磁電流が安定した点で流量信号及び励磁電流の
変動を補償するための比較電圧をサンプルし、励磁状態
時の信号から非励磁状態時の信号を引き算することによ
り電気回路等から発生する直流分を打ち消しているが、
この部分は本発明の特徴部分ではないので割算回路γ内
に含め説明を省略する。

この本発明の基本となる電磁流量計は、励磁電流に比例
した比較電圧を検出するにカレントトランス８により行
なうことに特徴を持つものであり、次のような長所があ
る。

（ａ） カレントトランス８に流れる電流の周波数は
、励磁コイルに流れる励磁電流が直流或いは低い周波数
であっても、スイッチ１１のＯＮ−ＯＦＦ駆動の周波数
と同一であり、比較的高い周波数であるので小形のカレ
ントトランスでも高精度の比較信号が容易に得られる。

（ｂ）商用電源と検出された比較信号との絶縁がカレン
トトランスによりとられる。

（ｃ）得られる比較信号は比較的大きな値として得られ
る。

ところで、このような電磁流量計において、更に高精度
に励磁電流に比例した比較信号の検出を行なおうとした
場合、商用電源電圧が零ボルトとなる付近で次に示す問
題点がある。

第２図はその問題点を説明するための動作波形図であり
、１は商用電源１４を整流器１３で整流した電圧波形、
２はスイッチ１１のＯＮ−ＯＦＦ駆動波形、３はカレン
トトランス８の第１の１次巻線８ａに流れる電流波形、
４は第２の１次巻線８ｂに流れる電流波形、５は励磁コ
イル５に流れる励磁電流波形、６はカレントトランス８
の２次巻線８ｃに発生する電流波形、７は２次巻線８ｃ
に発生する交流電流を整流した波形である。

電源側から励磁コイル５に供給される電流は、電源電圧
が零ボルト付近となるとスイッチ１１がＯＮ状態であっ
ても電源電圧が整流器１３の順方向電圧より低くなると
第２図波形３に示す様にこの区間では一時的に電源から
供給される電流の値が減少してしまう。

一方、励磁コイル５の逆起電力により励磁コイル５に流
れる電流はスイッチ１１のＯＦＦ時のみでなく、スイッ
チ１１がＯＮ状態であっても電源電圧が零ボルト付近と
なる時にも流れ、第２図波形４に示す様に電源側からの
供給電流が減少した分に相当する電流が流れる。

つまり、電源電圧が零ボルト付近でスイッチ１１がＯＮ
状態となっていると、カレントトランス８の第１の１次
巻線８ａにも第２の１次巻線８ｂにも同時に電流が流れ
る。

すると、カレントトランス８の２次巻線８ｃにはこれら
の差電流が発生することになるので、第２図波形６に示
す２次巻線８ｃに発生する電流を整流すると第２図波形
７に示す様に、電源電圧が零ボルト付近で第１，第２の
１次巻線８ａ ，８ｂに同時に流れる電流値が第２図波
形２に示す励磁電流の値より減少する。

この減少した値が比較信号の誤差となる。

この問題点を解決する方法として、次のような方法も１
つとして考えられる。

つまり、整流器１３の出力端に平滑用コンデンサを挿入
して、交流電源電圧が零ボルトとなる時にはこの平滑用
コンデンサから励磁コイル５に電流が供給されるように
する方法である。

ところがこの方法は、励磁電流に数アンペア以上と大電
流が必要な電磁流量計では、大容量のコンデンサが必要
である。

またこの様に大容量のコンデンサは信頼性の高いものが
得にくい。

そこで本発明は、スイッチ１１をＯＮ−ＯＦＦ駆動する
際に、商用電源周波数と同期させ、かつ商用電源電圧が
零ボルト付近では必ずＯＦＦ状態となるようにしたもの
である。

このようにすれば、大容量のコンデンサを使わなくても
簡単に上記問題点を解決出来、高精度に比較信号の検出
が出来る。

第３図は本発明の実施に必要なスイッチ１１を駆動する
スイッチ駆動回路１２の一例を示す回路図であり、１５
は第５図１，２に示す様な零電圧検出回路、１６はリセ
ット端子Ｒ付のパルス発生器、１７は低周波発振器、１
８はＡＮＤゲートである。

第４図は第３図に示すスイッチ駆動回路の動作を示す波
形図であり、第４図波形１は商用電源１４の電圧波形、
第４図波形２は零電圧検出回路１５の出力波形、第４図
波形３はパルス発生器１６の出力波形である。

第３図に示すスイッチ駆動回路１２において、零電圧検
出回路１５は商用電源１４の電圧零ボルト付近を検出し
て第４図波形２に示す信号を発生する。

この信号はパルス発生器１６のリセット端子Ｒに入力さ
れ、パルス発生器１６の出力はリセットされ、商用電源
電圧が零ボルト付近では常にスイッチをＯＦＦとする駆
動信号を発振する。

なお低周波発振器１７は、励磁コイル５の励磁状態と非
励磁状態とを規制する低周波信号を発振するものである
。

なお、パルス発生器１６は、リセット端子を持つタイマ
ＩＣを用いたり、或いは発振器とリセット端子付カウン
タとを組み合せたものを用いたり出来る。

また、パルス発生器１６の出力は商用電源電圧が零ボル
ト付近でもそのデューテイサイクルは５０係であること
が望ましいので、そのような出力になるようにパルス発
生器１６を設計することも有効である。

さらに本発明は、直流励磁方式の電磁流量計や励磁状態
と非励磁状態の繰り返しの電磁流量計のみでなく、正の
励磁状態と負の励磁状態の繰り返し或いは正の励磁状態
と非励磁状態と負の励磁状態と非励磁状態との繰り返し
の電磁流量計にも適用出来る。

なおこの場合は、ダイオード１０をコンデンサと抵抗の
直列回路に変更する。

そして本発明は、第６図実施例に示す様に励磁電流を一
定とする電磁流量計にも適用出来る。

この実施例は、整流回路９からの比較信号と設定器１９
からの設定信号とを比較器２０により比較し、励磁電流
制御用トランジスタ２１で励磁電流を一定に制御するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本となる電磁流量計の回路構或図、
第２図は第１図に示す電磁流量計の動作波形図、第３図
は本発明に必要なスイッチ駆動回路の一例を示す回路図
、第４図はそのスイッチ駆動回路の動作波形図、第５図
１，２は零電圧検出回路図、第６図は本発明の他の実施
例である。 １：電磁流量計発信器、３，４：電極、５：励磁コイル
、６：信号増幅器、７：割算回路、８：カレントトラン
ス、８ａ：第１の１次巻線、８ｂ：第２の１次巻線、８
ｃ：２次巻線、９：整流回路、１１：スイッチ、１２：
スイッチ駆動回路、１３：整流器、１４：商用電源、１
５：零電圧検出回路、１６：パルス発生器、１７：低周
波振器、１９：設定器、２０：比較器、２１：励磁電流
制御用トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源の電圧を整流して整流電圧を得る整流手段
   と、前記整流電圧を前記交流電源の周波数より高い周波
   数で開閉するスイッチ手段と、第一および第二の１次巻
   線と２次巻線とを有し前記第一の１次巻線には前記スイ
   ッチ手段を介して発信器の励磁コイルに流れる電流を流
   し前記第二の１次巻線には前記第一の１次巻線によって
   生ずる磁束が打消されるように結線されて前記励磁コイ
   ルの逆起電力によって流れる電流が供給され前記２次巻
   線には励磁電流に対応した比較電圧を得るカレントトラ
   ンスと、前記交流電源の電圧が零となる附近の零電圧を
   検出する零電圧検出手段と、前記零電圧検出手段に基づ
   き検出された検出信号により前記零電圧附近では常に前
   記スイッチをオフとする手段を具備することを特徴とし
   た電磁流量計の励振回路。