JPS5960317A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は矩形波または台形波励磁方式の電磁ｒｌｉｒ、
昂ｉ：に係り、特に流１１ｔＮＩ出カの・９ルス変換手
段を改良した電磁υＩＬ　−、！ｉｊ、’　Ｂｊ’ｌに
関すＺ）。

〔発明の技術重荷ふ１〕 従来のこの神の電（Ｍｉ　６ｆ口＋４：　ｉ目」１、第
１図に示すようにタイミング制御ＩＩｖ回路１よりスイ
ッチ２゜３に対して第２図（ａ）のようなタイミング制
御信号を力えることにより、流量１１本体４の励磁コイ
ル４ａに２つの定電流源５ａ　、５ｂより交互に定屯流
Ｉ＋　　、Ｉｚ（第２図ｂ）を与えて励磁するとともに
、この定電流励磁によって流量計本体４の一対の電極４
ｂ　、４ｂから取り出された父流増幅回路６の増幅器７
で増幅された流体の流量に比例した正、負の信号（第２
図Ｃ）を前記スイッチ３の切換えにより交互にサンプリ
ングしている。図中、４ｃは流体の流通管路、４ｄはリ
ード線、８はコンデンサ、９は反転増幅器である。

しかし、以上のようにしてサンプリングされた信号は名
−１′波の始まりと終りで過渡的なオーバシュートが生
ずるため、タイミング制御回路１により１１）２図ｃ１
に示す期間Ｔ、のみスイッチ１ノを閉成し中１川の平坦
＋’ｒｌＬ分の化号のみをパルス幅変調回１’８１２に
取込んでいる。そして１、スイッチ１１の閉成によって
取込まれた信号は積分回路１３で積分され、その積分出
力（第２図ｅ）が正から岑になったところでコンノ？レ
ータ１４より信号を出力してフリツノ°・フリツノ０１
５をリセットする。なお、フリップフロップ回路１５の
セｙｌ−は、タイミング制御１！１１回路１の切換信号
ｈ＆こより、切換１．イシひｄがロジ、り１からＯに変
わる時点でロジックＯから１に切換わることによって行
わＬしる。フリップフロップ回路１５のセット出力は変
調回路１２の出力を形成し、スイッチ１６をオン制御す
ると共に、発光ダイオード１７を付勢して、次段のパル
ス幅−電圧変換回路２０の受光素子２ノに光入力を与え
る。

ノ？ルス幅−１）Ｌ正変換回路２０ｆよ変調回路１２ノ
出力パルスのパルス幅をこれに比例した直流電圧に変換
するものである。つ１す、この回路２０は、受光素子２
１の出力に応じてスイッチ２２をオン・オンさせて基準
’ｒ１．！、圧ＦＪ　ｇ　７をパルス化し、この断続し
たパルスを抵抗２３およびコンデンサ２４を持つ増幅器
２５によシそのパルス幅に比例する連ｈｅした直流市；
　Ｉ］ニに変換し、これを流体の流量に比例した信号１
としで出力する。従って、この１１．Ｉ、磁流置割は、
矩形波又は台形波励磁のザイクルごとに流体のｉＡ、ｉ
ｌｌに比例したパルス幅の（Ｍ号を得た後、このパルス
１ｉｉｉ、？の４６号を積分してアナログ信号に変ドし
て出力するものである。

〔背景技術の問題点〕

ところで、以上のような励磁力式をとった場合、コイル
励磁による電磁流量泪の出力の過渡応答の影響を（より
小さくするために、矩形波又は台形波の励磁周波数およ
びサンプリング周波数は極めて長周期である５　Ｈｚ前
後としている。

なぜならば、５０１１ｚ又は６０　Ｈｚの励（高周波数
とすれば、自流電源部１０の電源ノイズやスイッチ２の
オン・オフによるスイッチングノイズが発生し、これが
流１，１１本体４の出力に影響を与えるためである。こ
のため、ＴＩＬ磁流量訓の開発当初は、６０ＩＩｙ、の
励磁周波数に対し、１２ＥＩＺ又は１５Ｈｚのサンプリ
ング周波数でザンプルしていたが、励磁約波数の依存外
を少なくし、かつ回路（１り成要素の調枯を軽減するた
め、前述するように励磁周波数およびサンプリング／ｉ
＜１波数は５　Ｈｚ前後としている。

しかし、−リーンノ０リング周波数等を５　Ｈｚ前後と
し、かつこの周波数でサンプリングした信号のパルス幅
をパルス幅−ｍ正変換回路２０で平滑化する場合、その
平滑化のための時定峨は１０秒以上必り２となり、この
ため７ＡＣ量ｉｆの出力の応答が益々遅くなって連いｉ
Ａｌ：速波化の流体流量を測定することができない欠点
かめる。しかも、測定に遅れが生ずれば、ぞ扛だけ修正
動作が遅れ制御性をＪｔｌなう問題が生ずる。

〔発明の目的〕

本発明は」二記実１＾にかんがみてなされたもので、矩
形波又は台形波励磁方式の電磁流μＭ１に咽いて、励磁
周波数の依存性を少４＜Ｉ、、回路構成彎素の調整を軽
減できるとともに、ザングリング周波数が低くても応答
性の速いイ〔９弓を得ることができる電磁流精糖を提供
することにあ〔発明の概要〕 本発明はパルス１隅笈調回路とノｅルス幅−電圧変換回
路との間にパルスＩＩＶ、ｓ変換回路を設け、ノセルス
幅変調回路の出力に比例したパルス１ｌｌｉ、ｌをもっ
た高い周波数の信号をイ０る電イ直流ＩＩ；’、　！ｔ
ｌを提供することを目白つとする。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示すイト）゛成因である。

なお、同図において第１図と同一１Ｘ１９分にｅ」。

同−ｒＪ号を付して詳しい説明りｉ省略する。この電磁
流元、計において特に異なるところは、パルス幅変調回
路１２とノ々ルス幅−電圧変換回路２０との間に、例え
はアップ０・ダウン・カウンタ３１．ノリツノ０・クロ
ック３２およびシフトレジスタ３３を１・１ったパルス
幅変換回路３０を備えたことにある。この゛アップ・ダ
ウン・カウンタ３１は、フリップ・ノロツブ１５のＱ　
Ｖ７５子の“１　”　１；’Ｉ−’３でＬｌｌ”モード
に切換えられてクロックＣＬＫ　１をアッゾ泪数すると
ともに、計数値が満配になったと１）にブロ一端子より
プロー４＝　号を出力しでクリップ０・フロッグ３２を
リセットし、寸だノリツノ°゛　フロップ１５の同端子
の”　１　”　（Ｍ　、、ｔ、ｉでダウンモードに切換
えられ、同時に切換駆亜月口目Ｉ；５　：ｔ　４の出力
で切換えられたスイッチ回路３５作弁して入力さ汎るク
ロックＣＬＫ２をダウンｉｔｌ費“Ｊる機能をもってい
る。クリップ・クロック３２１（上、フリップ・フロラ
’：１１５の同端子の“１　″（Ｉ４号でセットされて
シフトレジスタ３３にロード信号を印加するものである
。

このシフトレジスタ３３は、タイミング１ｂ１］御回路
１からのリセット信号によってリセットされ、前記フリ
ップ・フロップ３２のロード信号の入力後にクロックＣ
ＬＫ　２を計敷してパルス幅変調回路１２のパルス幅に
比例するパルス幅のノにルスを出力する（表部をもって
いる。そしで、このシフトレジスタ３３の出力パルスを
発光ダイオード１９に加えて、次段のパルス幅−電圧変
換回路２０の受光素子２１に光信−弓を力えるものであ
る。

次に、以上のようＶこ構成されたｉｊＪ、磁ｖ１ｉ′；
昂計の動作を説明する。流」１（針本体４の励磁コイル
４ｂと画定電流源、５ａ　、５ｂとの間を、タイミング
制両回路〕の切換信号ａ（こよりｆｉｉｌ　ｒｊｌｌさ
れる切換スイッチ２を介して接続することＶこ上り、励
磁コイル４ｂには電流ＩｌとＩ２の間で変化する第２−
図すの電流が流れる。この’Ｉ（曹〕１ｔ　ｂで励磁さ
れる流量側本体４の出力を交流増幅して１ＪＪられる増
幅器７０出力Ｃは、励磁’）Ｉｔ’、　ｙｌｔ　Ｉ　＋
時の流量ハ１本体出力電圧ｅ１と、励１ｍｒ、　’ｉｉ
＋：　ｔｔｉ＋’、　Ｉ　２時の流量計本体出力電圧ｅ
２との平均値ａを不点としてその正負両側に生ずる波形
となる。そし゛Ｃ１出力Ｃの負側を反転増幅器９によっ
て反転することにより、交流増幅回路６の出力端には第
２図Ｃの波形を整流したものに相当する信号が得られ、
これを、各半波の始丑りの部分と終わりの部分を除外し
て中間の平１はな）１１５分のみに含まれる期間Ｔｌで
のみ閉じるスイッチ１２を介してＡ貴公」冑１１ψ１を
器ノ５に入力さ−ヒーることにより、Ｔ１期間中、積分
増幅器１５の出力ｅは直線的に上昇して電圧ｅｍＫ達す
る。ここでスイッチ１１を開き、ノリ、プ・クロック１
５を介してスイッチ１６を閉じることにより、出力ｅは
直線的に低下し、その値が寄になったときコンパレータ
１４が動作出力を出してフリ、フ０・フロップ１５をリ
セットする。これによりスイッチ１６は開放する。以上
の動作は交流増幅回路６の出力の６半ｖりごとにテｒｊ
われる。

上も１シのＩ１力作に」？いて、クリップ・フロ、プ１
５のセット出力すなわち変調回路１２の動作出力が生じ
ているｕ４１間Ｔｚ＆−に、Ｔｚ−□・Ｔ。

Ｅｓ＋ となる。従って、変調回路１２から出力されたパルスは
、流量計本体４の出力に比例したパルス幅のＧｉ号とし
て得られる。ぞして、パルス幅変調回路１２の出力であ
るフリップ・フロップ１５のＱ端子の°′１＃信−弓に
より、スイッチ回路３５が切換駆動回路３４を介しでＬ
ＩＩ’端子側に閉成され、さらにアップ・ダウン・カウ
ンタ３１がアップモードに設定される。このア、２プ・
ダウン・カウンタ３ノはアップモードに設定されると第
４図ｊのようにクロックｃｔ、ｔ＜　ｉをアップ引数し
ていく。

次に、パルスＩＩＭ変調回路１２のノにルスｈが立下っ
て７リツプ・フロップ１５のＱ　ｙｕｓｔ子から°”１
″信−ｒ、５が出ると、この４１１号はタイミング制御
回路１．切換駆動回路３４．フリップ・フロ２プ３２へ
のセット信号およびアップ・ダウン・カウンタ３１への
ダウンモード（ｉｊ　１副としてｂえられる。この結果
、アップ・ダウン・カウンタ３）は高速クロックＣＬＫ
　２を受りてダウン１１数し、一方、シフトレジスタ３
３ｔ」タイミング制゛　御回路Ｊからのリセット信゛号
にでリセットされた後、フリップ・フロップ３２からの
ロード信号ｍで高速クロックＣＬＫ　２をシフト計数す
る。

そして、フ′ツゾ・ダウン・カウンタ３ノの言１数１１
１が零ｔ／（−なると、日−ロー４１１号を出力してフ
リツナ・フロツノ３２をリセットする。つ−まり、この
パルス幅変換回路３０は、アップ・ダウン・カウンタ３
１の・Ｒ１１ａ値をシフトレジスタ３３にロードし、高
速でエンドレスにシフトしてパルスｎを出力する。この
シフトレジスタ３３は例えば１０２４ビツトのものを１
史月ｊするとともに、］、　００　Ｈｙ、の高速クロッ
クＣＬＫ　２でシフトレジスタ３３を動作させると約Ｉ
　Ｑ　ｍ５ｅｃのパルス幅変調信号がイ１１ら；／’Ｌ
　４ので、例えば励磁周数数が５Ｈｚ〜サンプリング周
波数が１．ＯＨｙ、であれば、１０倍のノ出さの／Ｐル
ス幅のパルス（ＭｆＪ４区１ｎ）が出力し、発）’（、
ダイ刊−ド１９より光４．号を発する。

従って、）Ｐルス幅−市、正変換回路２０の抵抗２３　
Ｊ？、１、び二！ン、ン゛′ンーリ２５の１、ｊ定否文
は１／１０となり、非常に応答性の速い４４号ｐを出力
することができる。

なお、上記実施例はシフトレ・クスタ３３を用いたが、
このシフトレジスタ３３の代り姓：第５図のようなカウ
ンタを用いてもよい。この場合は、フリップ・フロッグ
１５のＱ☆；１，１子から出力される幅Ｔ　２のパルス
でアップ・カウンタ３６がクロックＣＬＫ　Ｊをアップ
計数する（第６図ｂ）。

このアップ・カウンタ３６でアップ０泪数したＨ１数値
はタイミング制御１問路１からの第４図（ｃ）　Ｖこ示
すイ菖号ＬＤ　Ｉ　Ｋよってレジスタ３７に送られる。

塊だ、タイミング制御回路１からは信号ＬＤＩの１／Ｎ
周期の信号ＬＤ２（第６図ｄ）が出力され、これはダウ
ン・カウンタ３８およびフリップ・フロップ３９に力え
られる。こＩｔによシ、レジ　　・スタ３７の自答はダ
ウン・カウンタ３８に移され、高速クロックＣＬＩ（２
でダウン計数される。

フリップ・フロップ、？　９　ｉｊイ＾号Ｌｌ）　２　
（第６図ｄ）でセットされ、ダウン・カウンタ３８のボ
ロー信号でリセットされるので、フリップ・フロッグ３
９から出力するパルスはノ９ルス幅Ｔ２に比例した高速
のパルス幅変′ＯＡ伯号として得られるもので４・誹る
。■６６ｅｃ発光ダイオード１７へのパルス、ｆｉ＋、
ｌ、回路２０からの出力である。

〔発明の効果〕

以上詳記し八−ように本発明によれば、パルス幅変調回
路とノ４ルス幅−市：圧変換回路との間にパルス幅変調
回路を設け、このパルス幅変換回路でパルス幅変調回路
の出力のノｆルス幅に比例する比較的＾い周波数のパル
ス幅のパルス信号を得るようにしたので、パルス幅−１
４ｉ圧変換回路の平滑回路の時定数を小さくすることが
でき、速い流速変化の流体の認知でも速い応答性で測定
しイ０る電磁流ｔｉｔ　ｆｌｌを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の′１Ｌイ蔽？川’、　ｌｉｉ、’削の４
１４成図、第２図は第１図の動作を底切する波形図、第
３図は本発明に係る電磁ωｒ、１□１計の一実施例を示
す構成図、第４図は第３図に示す亀（ムｒＪＩｃ　、ｔ
＋逼計の動作を読切する波形図、第５図および第６図は
本発明の要部の他の例を示す構成図およびその動作波形
図である。 １・・・タイミング制御回路、４・・・θ１こ量ｆＮ本
体、５ａ　、５ｂ・・・定電流源、６・・・交ｖ１ｖ増
幅回路、１２・・・パルス幅変調回路、１９・・・発−
）ｊ’；ダイオード、２０・・・パルス幅−′Ｌｊｊ圧
変換回路、２ノ・・・受光ジ、・２子、２３〜２５・・
・平滑回ν、′Ｊ、３ｏ・・・パルス幅Ｘ換回路、３ノ
・・・アップ・ダウン・カウンタ、３２・・・フリラグ
・フロップ、３３・・・シフトレジスタ、３６・・・ア
ップ・カウンタ、３７・・・レノスタ、３８・・・ダウ
ン・カウンタ、３９・・・ンリッゾ・フロップ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第４図 第　５　図 ９ 一頒一 第　６　円 ノ （ｂ）　　ｊｌ叱−ｊｌｌＬ−一」１ＩＬ−−ＪＩＬ−
−−（ｆ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）矩形波又は台形波の励磁方式によるｒｔｙ−、磁
   流置割において、前記励磁によりで流）□七計本１体か
   ら取υ出された流量信号をこれに比例したパルス幅の第
   １のパルス信号に変］ＣへすＺ）第ｌのパルス幅変換回
   路と、この第１のパルス幅変換回路から出力された第１
   のｉｅルス゛イ１１−りのパルス幅に比例した・やルス
   幅の前記第１のパルス信号よυも高い周波数の第２のパ
   ルス（ｉｆ号に変換する第２のパルス幅変換回路と、こ
   の第２のパルス幅変換回路から出力された第２のパルス
   信号を平滑化して前記流量信号に比例したアナログ電圧
   信号を得るパルス幅−電圧変換回路とを具備したことを
   特徴とする電磁流ｋ（泪。
2. （２）第２のパルス幅変換回路は、第１のパルス幅変換
   回路の出力に応じて第１のクロックをアップ計数し、か
   つ第２のクロシンよりも向い周波数の第２のクロックで
   ダウン計数するアップ・ダウン・カウンタと、このアッ
   プ・ダウン・カウンタのダウン）ｔｔ数時に前記第２の
   クロックを受けてパルスを出力しかつアップ・ダウン・
   カウンタの１？ロ一信号でパルスの出力を停止させるシ
   フトレジスタとを備えたことを特徴とする特許Ｒ−１求
   の範囲第１項記載の′屯磁流昂計。
3. （３）第２のパルス幅変換回路は、第１のパルス幅変換
   回路の出力で第１のクロックをアップｙ＋敬するアップ
   ・カウンタと、このアップ・カウンタのアップ耐数値を
   ある周期の第１の信号で取り込むレジスタと、７このレ
   ジスタの内容を第１の信号のｌ／Ｎの周期（Ｎは整数）
   の第２の信号で第２のクロックに基づいてダウン割数す
   るダウン・カウンタと、前記第２の信号でセットされて
   ／？ルスを出力しかつダウン・カウンタのボロー（Ｉｆ
   　’−’ｔでリセットされる論理回路とを備えたことを
   ’ｉ！Ｊ徴とする特許請求のｆｌ＋＋１四第１項記載）
   電磁（Ａｆ、　Ｉｔｌ計。