JPS6111610Y2 - - Google Patents

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JPS6111610Y2
JPS6111610Y2 JP825580U JP825580U JPS6111610Y2 JP S6111610 Y2 JPS6111610 Y2 JP S6111610Y2 JP 825580 U JP825580 U JP 825580U JP 825580 U JP825580 U JP 825580U JP S6111610 Y2 JPS6111610 Y2 JP S6111610Y2
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【考案の詳細な説明】 本考案は、トランジスタ等の半導体スイツチの
オンオフを制御して励磁コイに流れる励磁電流を
断続またはその方向を切換えるようにした電磁流
量計の励磁回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an excitation circuit for an electromagnetic flowmeter that controls the on/off of a semiconductor switch such as a transistor to intermittent or change the direction of an excitation current flowing through an excitation coil.

この種の電磁流量計の励磁回路では、計装時に
何らかの原因で励磁コイルの両端を短絡すること
がある。励磁コイルが短絡するとトランジスタ等
の半導体スイツチに過電流が流れ、半導体スイツ
チを破壊してしまう。このため従来は電流リミツ
タを用いて事故時に流れる電流を制限することに
よつて、半導体スイツチを保護している。しかし
ながらこの保護手段では、制限されたとはいえ事
故時に半導体スイツチに流れる電流は正常時の電
流より大きいので、半導体スイツチによる消費電
力が増加し、発熱が大きくなる。したがつて半導
体スイツチの放熱板とて相当余裕のある設計を必
要とし、全体構成が大きくなる欠点があつた。
In the excitation circuit of this type of electromagnetic flowmeter, both ends of the excitation coil may be short-circuited for some reason during instrumentation. If the excitation coil is short-circuited, an overcurrent will flow through a semiconductor switch such as a transistor, destroying the semiconductor switch. For this reason, conventionally, semiconductor switches have been protected by using current limiters to limit the current that flows in the event of an accident. However, with this protection means, although limited, the current flowing through the semiconductor switch during an accident is larger than the current during normal operation, so power consumption by the semiconductor switch increases and heat generation increases. Therefore, the heat dissipation plate of the semiconductor switch needs to be designed with a considerable amount of leeway, resulting in a drawback that the overall configuration becomes large.

本考案の目的は、励磁コイルの短絡時に有効に
半導体スイツチの破壊を防止し、かつ消費電力を
軽減し、発熱を小さくできる電磁流量計の励磁回
路を簡単な構成で実現するにある。
The purpose of the present invention is to realize an excitation circuit for an electromagnetic flowmeter with a simple configuration that can effectively prevent damage to a semiconductor switch when the excitation coil is short-circuited, reduce power consumption, and reduce heat generation.

第1図は本考案励磁回路の一実施例を示す接続
図である。図において、MFは電磁流量計発信器
で、励磁コイルL、流体が流れるパイプPおよび
電極G,G′を備えており、流体の流量に比例し
た起電力eを発生するものである。Eは直流電
源、SWはブリツジ接続されたトランジスタスイ
ツチQ1〜Q4を有する励磁電流切換回路、CONは
トランジスタスイツチQ1〜Q4のオンオフを制御
する制御回路である。トランジスタスイツチQ1
〜Q4は、Q1とQ4が組となり制御回路CONからの
制御パルスCP1に同期してオンオフされ、Q2とQ3
が組となりCP1と180゜位相のずれた制御パルス
CP2に同期してオンオフされ、直流電源Eから励
磁コイルLに供給される励磁電流Iの方向を正逆
に切換える。またQ1〜Q4に並列に接続されたダ
イオードD1〜D4は切換時にQ1〜Q4がオフになつ
たとき励磁コイルLに蓄積された磁気的なエネル
ギを放出し励磁電流Iを流し続けるためのもので
ある。DZはツエナーダイオードで、抵抗R2およ
びユーズFを介して直流電源Eに接続されてい
る。このDZの両端に生ずる安定化された電圧VZ
が制御回路CONの電源電圧として与えられてい
る。R1は事故検出用抵抗で、トランジスタQ3
Q4のエミツタと直流電源Eの負極側との間に接
続され、トランジスタスイツチを流れる電流を検
出する。Q5はトランジスタスイツチQ1〜Q4の保
護用のトランジスタで、そのコレクタには直流電
源Eの正極側が前記ヒユーズFと抵抗R3および
ダイオードD8を介して接続されるとともに、制
御回路CONからの制御パルスCP1をQ1,Q4に与
える線と、制御パルスCP2をQ2,Q3に与える線が
それぞれダイオードD5,D6を介して接続されて
おり、エミツタには直流電源Eの負極側が接続さ
れている。保護用トランジスタQ5のベースには
事故検出用抵抗R1に生ずる電圧Vrがダイオード
D7を介して与えられ、かつQ5のベース・エミツ
タ間にはホールド用のコンデンサCが接続されて
いる。なお抵抗R3の値は抵抗R2の値より充分に
小さく選ばれて、Q5がオンになつたときヒユー
ズFを溶断させるのに充分な電流が流れるように
してある。そして、抵抗R1,R3,コンデンサ
C,ダイオードD5〜D8,トランジスタQ5および
ヒユーズFで保護回路を構成している。
FIG. 1 is a connection diagram showing one embodiment of the excitation circuit of the present invention. In the figure, MF is an electromagnetic flowmeter transmitter, which is equipped with an excitation coil L, a pipe P through which fluid flows, and electrodes G and G', and generates an electromotive force e proportional to the flow rate of the fluid. E is a DC power supply, SW is an excitation current switching circuit having bridge-connected transistor switches Q1 to Q4 , and CON is a control circuit for controlling on/off of the transistor switches Q1 to Q4 . Transistor switch Q 1
~ Q 4 is a combination of Q 1 and Q 4 , which is turned on and off in synchronization with the control pulse CP 1 from the control circuit CON, and Q 2 and Q 3
is paired with a control pulse that is 180° out of phase with CP 1.
It is turned on and off in synchronization with CP 2 , and the direction of the excitation current I supplied from the DC power supply E to the excitation coil L is switched between forward and reverse. In addition, diodes D 1 to D 4 connected in parallel to Q 1 to Q 4 release the magnetic energy stored in the excitation coil L when Q 1 to Q 4 are turned off during switching, and generate an excitation current I. It is meant to keep flowing. DZ is a Zener diode, which is connected to the DC power supply E via a resistor R2 and a fuse F. The regulated voltage VZ generated across this DZ
is given as the power supply voltage of the control circuit CON. R 1 is a resistance for fault detection, transistor Q 3 ,
It is connected between the emitter of Q4 and the negative pole of DC power supply E, and detects the current flowing through the transistor switch. Q5 is a transistor for protecting the transistor switches Q1 to Q4 , and its collector is connected to the positive side of the DC power supply E through the fuse F, resistor R3 and diode D8 , and is also connected to the control circuit CON. The line that gives the control pulse CP 1 to Q 1 and Q 4 and the line that gives the control pulse CP 2 to Q 2 and Q 3 are connected via diodes D 5 and D 6 , respectively, and the emitter is connected to a DC power supply. The negative electrode side of E is connected. At the base of the protection transistor Q5 , the voltage Vr generated across the fault detection resistor R1 is connected to a diode.
A holding capacitor C is connected between the base and emitter of Q5 . Note that the value of resistor R 3 is chosen to be sufficiently smaller than the value of resistor R 2 so that sufficient current flows to blow fuse F when Q 5 is turned on. Resistors R 1 and R 3 , capacitor C, diodes D 5 to D 8 , transistor Q 5 and fuse F constitute a protection circuit.

このように構成した本考案励磁回路において、
励磁コイルLが正常に接続された状態では、保護
用トランジスタQ5がオンになるときのベース・
エミツタ間電圧Vbeと事故検出用抵抗R1の両端電
圧Vrとの間にVbe>Vrの間係を満足するよう抵
抗R1の値を選び保護回路が動作しないようにな
つている。そして励磁コイルLの両端が短絡した
場合には、オンとなつているトランジスタスイツ
チQ1,Q4(またはQ2,Q3)のコレクタ電流が増
加し、事故検出用抵抗R1の両端電圧VrがVr>V
beになると、保護用トランジスタQ5がオンになる
ため、制御パルスCP1,CP2がオフになり、トラ
ンジスタスイツチQ1〜Q4は直ちにオフになつて
保護される。その後ヒユーズFが溶断して制御回
路CONの電源をオフにする。この場合トランジ
スタQ5のベース回路にダイオードD7とコンデン
サCからなるVrのホールド回路が設けられてい
るので、Q1〜Q4がオフになつた後でもヒユーズ
Fが溶断するまでの間Q5はオンに保たれる。こ
のように保護回路が働くまでの時間は消費電力が
大きいが、その後はトランジスタスイツチがすべ
てオフになるため消費電力を大幅に軽減でき、発
熱も小さい。よつてトランジスタスイツチの放熱
板も正常に動作している場合に必要とするもので
充分である。
In the excitation circuit of the present invention configured in this way,
When the excitation coil L is connected normally, the base voltage when the protection transistor Q5 turns on is
The value of the resistor R1 is selected so as to satisfy the relationship Vbe >Vr between the emitter voltage Vbe and the voltage Vr across the fault detection resistor R1 so that the protection circuit does not operate. When both ends of the excitation coil L are short-circuited, the collector currents of transistor switches Q 1 and Q 4 (or Q 2 and Q 3 ) that are on increase, and the voltage V across the fault detection resistor R 1 increases. r is V r > V
When it becomes be , the protection transistor Q 5 is turned on, so the control pulses CP 1 and CP 2 are turned off, and the transistor switches Q 1 to Q 4 are immediately turned off and protected. After that, fuse F blows, turning off the power to control circuit CON. In this case, a hold circuit for V r consisting of a diode D 7 and a capacitor C is provided in the base circuit of the transistor Q 5 , so even after Q 1 to Q 4 are turned off, Q remains unchanged until the fuse F blows. 5 is kept on. In this way, power consumption is large during the time until the protection circuit operates, but after that, all transistor switches are turned off, significantly reducing power consumption and generating less heat. Therefore, the heat dissipation plate of the transistor switch that is required during normal operation is sufficient.

なお、トランジスタスイツチQ1〜Q4をオンオ
フする制御パルスとしてCP1′,CP2を用いる場合
を例示したが、例えば実願昭54−143155号のよう
にCP1′,CP2より充分に短い周期でオンオフし、
かつそのデユテイレシオが設定可能な制御パルス
CP3′,CP4をCP1′,CP2と同期して発生させ、Q1
をCP4で、Q2をCP3で、Q3をCP2で、Q4をCP1
それぞれ制御して、CP3′,CP4のデユテイレシオ
に応じて励磁電流Iの定常値を所定の値にするよ
うにしてもよく。また第2図に示すように励磁電
流検出抵抗R4を設け、その両端電圧VCを制御回
路CONで検出し、VCが一定になるようにCP3′,
CP4のデユテイレシオを制御して、励磁電流Iの
定常値を一定に保つようにするもの等必要に応じ
て種々の構成のものを用いることができる。なお
第2図においてトランジスタQ6〜Q9は制御パル
スCP1〜CP4のレベル変換用である。また上述で
はトランジスタスイツチQ1〜Q4を用いて励磁電
流Iの方向を切換える場合を例示したが、例えば
制御パルスCP1に同期して励磁電流を断続するよ
うに構成してもよい。さらに上述では、半導体ス
イツチとしてトランジスタQ1〜Q4からなるもの
を例示したが、第2図に示すようにダーリントン
接続したトランジスタQ1〜Q4′,Q1′〜Q4′を用い
てもよく、またFET,SCR,フオトカプラ等が
必要に応じて用いられる。
Note that although we have illustrated the case where CP 1 and CP 2 are used as control pulses to turn on and off the transistor switches Q 1 to Q 4 , it is possible to turns on and off in cycles,
Control pulse whose duty ratio can be set
CP 3 ′ and CP 4 are generated in synchronization with CP 1 ′ and CP 2 , and Q 1
are controlled by CP 4 , Q 2 by CP 3 , Q 3 by CP 2 , and Q 4 by CP 1 , and the steady-state value of the excitation current I is set to a predetermined value according to the duty ratio of CP 3 ' and CP 4 . You can also set it to a value. In addition, as shown in Fig. 2, an exciting current detection resistor R4 is provided, and the voltage V C across it is detected by the control circuit CON, and CP 3 ',
Various configurations can be used as needed, such as one that controls the duty ratio of CP 4 to keep the steady-state value of the excitation current I constant. In FIG. 2, transistors Q 6 to Q 9 are for level conversion of control pulses CP 1 to CP 4 . Moreover, although the case where the direction of the excitation current I is switched using the transistor switches Q1 to Q4 has been described above, the excitation current may be configured to be intermittent, for example, in synchronization with the control pulse CP1 . Furthermore, in the above description , a semiconductor switch consisting of transistors Q 1 to Q 4 was exemplified, but as shown in FIG . FETs, SCRs, photocouplers, etc. are often used as needed.

以上説明したように本考案においては、半導体
スイツチに流れる電流の異常を検出して半導体ス
イツチを直にオフし、その後半導体スイツチのオ
ンオフを制御する制御回路の電源をオフにしてい
るので、励磁コイルの短絡時に有効に半導体スイ
ツチの破壊を防止し、かつ消費電力を軽減でき発
熱の小さい電磁流量計の励磁回路を簡単な構成で
実現できる。
As explained above, in the present invention, an abnormality in the current flowing through the semiconductor switch is detected and the semiconductor switch is directly turned off, and then the power of the control circuit that controls the on/off of the semiconductor switch is turned off. It is possible to realize an excitation circuit for an electromagnetic flowmeter with a simple configuration that effectively prevents damage to a semiconductor switch when a short circuit occurs, reduces power consumption, and generates little heat.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案励磁回路の一実施例を示す接続
図、第2図は本考案励磁回路の他の実施例を示す
接続図である。 MF……電磁流量計検出器、L……励磁コイ
ル、SW……励磁電流切換回路、Q1〜Q4……トラ
ンジスタスイツチ、Q5……保護用トランジス
タ、F……ヒユーズ、R1……事故検出用抵抗、
CON……制御回路、C……ホールド用コンデン
サ、D5〜D8……ダイオード、DZ……ツエナーダ
イオード。
Fig. 1 is a connection diagram showing one embodiment of the excitation circuit of the present invention, and Fig. 2 is a connection diagram showing another embodiment of the excitation circuit of the present invention. MF: electromagnetic flowmeter detector, L: excitation coil, SW: excitation current switching circuit, Q1 - Q4 : transistor switch, Q5 : protection transistor, F: fuse, R1 : fault detection resistor,
CON...control circuit, C...hold capacitor, D5 to D8 ...diodes, DZ...Zener diode.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 半導体スイツチのオンオフを制御回路からの制
御パルスで制御して励磁コイに流れる励磁電流を
断続またはその方向を切換えるようにした電磁流
量計の励磁回路において、前記半導体スイツチを
流れる電流を検出する検出用抵抗と、直流電源に
ツエナダイオードを第1の抵抗およびヒユーズを
介して接続し、その両端電圧を前記制御回路の電
源電圧として与える手段と、コレクタがダイオー
ドと前記第1の抵抗の値より抵抗値が充分に小さ
い第2の抵抗および前記ヒユーズを介して前記直
流電源の正極側に接続され、エミツタが前記直流
電源の負極側に接続されている保護用のトランジ
スタと、前記検出用抵抗に生じる電圧をダイオー
ドを介して前記保護用トランジスタのベースに与
える手段と、前記制御回路からの制御パルスを前
記半導体スイツチに与える線をダイオードを介し
て前記保護用のトランジスタのコレクタに接続す
る手段と、前記保護用のトランジスタのベース・
エミツタ間に接続され、前記検出用抵抗からの電
圧をホールドするコンデンサとを有し、前記保護
用トランジスタはそのベース・エミツタ間の電圧
を前記検出用抵抗に生ずる電圧が越えたときオン
となり、前記半導体スイツチをオフにするととも
に、前記ヒユーズを溶断させて前記制御回路の電
源電圧をオフにし、半導体スイツチを保護するよ
うにしたことを特徴とする電磁流量計の励磁回
路。
In an excitation circuit for an electromagnetic flowmeter, the excitation circuit of an electromagnetic flowmeter is configured to control the on/off state of a semiconductor switch using a control pulse from a control circuit to intermittent or change the direction of an excitation current flowing through an excitation coil. a resistor, a means for connecting a Zener diode to a DC power supply via a first resistor and a fuse, and applying a voltage across the Zener diode as a power supply voltage of the control circuit; a protection transistor whose emitter is connected to the positive side of the DC power supply via a sufficiently small second resistor and the fuse, and whose emitter is connected to the negative side of the DC power supply, and the voltage generated across the detection resistor. means for supplying a control pulse from the control circuit to the base of the protection transistor via a diode; means for connecting a line for supplying a control pulse from the control circuit to the semiconductor switch via a diode to the collector of the protection transistor; The base of the transistor for
and a capacitor connected between the emitters and the capacitor for holding the voltage from the detection resistor, and the protection transistor is turned on when the voltage generated in the detection resistor exceeds the voltage between its base and emitter. An excitation circuit for an electromagnetic flowmeter, characterized in that the semiconductor switch is turned off and the fuse is blown to turn off the power supply voltage of the control circuit to protect the semiconductor switch.
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