JPS61184009A - 電圧・周波数変換装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電圧・周波数変換装置に係り、特に簡単な構
成で電圧を周波数に変換できる電圧・周波数変換装置に
関する。本発明は電磁流量計に用いると特に有用である
が、その用途は電磁流量計に限定されるものではない。

〈従来技術〉 第１図に従来の電圧・周波数変換装置を電磁流量計に用
いた場合のブロック図を示す。

被測定流体を流す導管１０には流量信号を検出する電極
１１ａ、　ｌｌｂが設けられ、被測定流体に励磁コイル
１２より磁場が印加されている。励磁コイル１２には励
磁電源１３より基準抵抗１４を介して励磁電流工、が印
加される。電極１１ａ、　ｌｌｂの両端に発生した電圧
は増幅器１５で増幅され入力電圧ｅ□とされ、抵抗Ｒ１
を介してサンプリングスイッチＳＷ１の一端に印加され
る。一方、基準電圧ｅはフィードパ、りｒ スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ２を介してサンプリングスイッ
チＳＷ　の一端に印加されている。サンプリングスイッ
チＳＷ　　の他端は誤差増幅器１６の入力端に接続され
、サンプリングスイッチＳＷ□の他端の電圧を誤差増幅
器１６で積分増幅する。誤差増幅器１６の出力電圧Ｖは
アナログ要素で構成された電圧・周波数変換器１７で周
波数出力Ｐに変換される。周波数出力Ｐはパルス幅設定
回路１８【３パルス発生回路１９からの一定のパルス幅
の基準周波数ｆを有する基準パルスＰの供給を受けて周
波数出力Ｆと基準周波数ｆとの比に比例するデ為ティを
有するパルスに変換される。パルス幅設定回路１８のパ
ルス幅の設定精度は重要であるのでパルス発生回路１９
は水晶制御発振器などの安定な発振器が用いられている
。パルス幅設定回路１８の出力パルスによりフィードパ
、クスイ、テＳＷ２を断続し、基準電圧ｅをそのデ具テ
ィに比例した帰還電圧ｅ、に変換して抵抗Ｒ２に印加す
る。

励磁電源１３はタイミング発生回路２０からのタイミン
ク信号によシ切替えられ、例えば正負の励磁を交互に行
なう２値の励磁電流工、を励磁コイル１２に供給する。

サンプリングスイッチＳＷ１はタイミング信号によシ励
磁電流工、の切替えに同期して入力電圧ｅと帰還電圧ｅ
、との偏差電圧をサンプリングする。

誤差増幅器１６は入力電圧ｅが帰還電圧ｅ、に等しいと
きに平衡するので、Ｋを回路の定数として下記の式によ
り系の平衡条件が定められる。

Ｆ（１） ｅｌ“ｅｆ“与°に７− 従って、 Ｆ　ｗ　Ｋｅ１ｆｒ／ｅｒ（２） となシ、入力電圧ｅＫ比例した周波数出力Ｆを得す る。

しかし表から、第１図に示す従来の電圧・周波数変換装
置では電圧・周波数変換装置１７としてアナログ的要素
に基づいて構成されているので、パルス幅の安定な出力
パルスを確保することができない。そこで、パルス幅の
安定な基準パルスＰを有するパルス発生回路１９を別に
用意して、このパルスをパルス幅設定回路１８に供給し
て安定なデ為ティ比を持つパルスを作り、これによりフ
ィードバックスイッチＳＷ２を制御している。

しかし、この構成は複雑であシ冗長であるので精度低下
の要因を作る。またコストの上昇をも招く欠点を有する
。

〈発明の目的〉 本発明は、前記の従来技術に鑑み、簡単な構成でかつ安
定な電圧・周波数変換装置を提供することを目的とする
。

〈発明の構成〉 この目的を達成する本発明の構成は、電圧・周波数変換
装置に係り、入力信号と帰還信号が入力されてその誤差
を増幅する誤差増幅器と、所定のデュティ比を有する基
準パルスを発生するパルス発生手段と、その基準パルス
の通過する割合を誤差増幅器の出力電圧に応じて変更す
る電圧−パルス・レート変換手段と、この電圧−パルス
・レート変換子Ｊｉ！！７／Ｊ［究ｉｆ／ＩＩメ／ｌ−
）変換手段の出力パルスによシ基準電圧を断続制御して
帰還信号を作るスイッチ手段とを具備し入力信号に対応
した前記出力パルスを出力することを特徴とするもので
ある。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すプロ。

り図である。尚、従来技術と同一の機能を有する部分〈
は同一の符号を付し重複する説明は省略する。

第１図に示す従来技術では誤差増幅器１６の出力電圧Ｖ
に比例した周波数のパルスを発生させた後に各パルスの
パルス幅を設定する構成であったのに対して、第２図に
示す実施例では安定化された基準パルスｐの通過する割
合を誤差増幅器１６の出力覚圧Ｖに応じて電圧−パルス
・レート変換回路２１で変更する様に構成した点で差異
がある。

第２図において、電圧−パルス・レート変換回路２１の
通過パルスの割合が出力電圧Ｖに関連して提供されると
き、誤差増幅器１６はその入力端に誤差電圧が存在する
限シ、自己の出力電圧Ｖを上昇もしくは下降させる。そ
の結果、誤差増幅器１６０入力端の誤差電圧がゼロにな
ると系の平衡は次式％式％ ここで、Ｄ　はフィードパ、クスイ、テＳＷ２のオＮ ンデュティを示し、電圧−パルス・レート変換回路２１
への基準パルスｐのデエーティサイクル値Ｄｒと／電圧
−パルス・レート変換回路２１の通過レートＴとの積で
与えられる。また、電圧−パルス・レート変換回路２１
の出力周波数Ｆはパルス発生口路１９の基準周波数ｆと
電圧−パルス・レート変換回路２１の通過レー）Ｔとの
積で与えられる。従つて、 の関係から出力周波数Ｆは となシ、入力電圧ｅ□に比例した出力周波数Ｆ０を得る
ことができる。

なお、電磁流量計に応用した場合には、入力電圧ｅ１が
導管１０を流れる流量Ｑと磁束密度ｅｒＫ８（Ｋ８は定
数）との積で表わされるので、この関係を（５）式に代
入すると、 となり、流量Ｑは出力周波数Ｆで表わされる。

第３図は電圧−パルス・レート変換回路２１の内部構成
の一例を示す回路図である。第３図において、電圧比較
器２２の非反転入力端（＋）には誤差増幅器１７の出力
電圧Ｖが与えられ、その反転入力端（−）には平滑回路
２３の出力電圧Ｅが与えられている。

電圧比較器２２の出力端の出力電圧ｖ０はラッチ回路２
４のデータ端子りに印加され、そのクロック端子ＣＬＫ
はパルス発生回路１９０基準パルスｐが印加されている
。ラッチ回路２４゛の出力端子Ｑはアンドゲート２５の
入力の一端に接続されその出力電圧ＶＬが印加されてい
る。アンドゲート２５の入力の他端には基準パルスｐが
印加され、その出力端より出力周波数Ｆを得ると同時に
この出力周波数Ｆを平滑回路２３に帰還している。

次に、以上の如く構成された第３図の回路の動作につき
第４図に示す波形図を用いて説明する。

第４図（イ）はパルス発生回路１９の基準パルスＰの波
形、（ロ）は電圧比較器２２の反転および非反転入力端
の電圧波形、（ハ）は電圧比較器２２の出力端の電圧波
形、に）はラッチ回路２４の出力端Ｑの電圧波形、（ホ
）は出力周波数Ｆの波形をそれぞれ示す。

電圧比較器２２の各入力端の出力電圧ＶとＥを比較しだ
（第４図（ロ））、その比較結果は第４図（ハ）に示す
波形となり、これをラッチ回路２４のデータ端子りに与
える。ラッチ回路２４では基準パルスｐ（第４図（イ）
）の立上りに同期してデータ端子りのレベルを出力する
ので第４図に）に示す波形となる。

アンドゲート２５はラッチ回路２４の出力がＩＩＨＩ＋
　レベルのときの基準パルスｐを第４図（ホ）に示す様
に出力する。出力周波数Ｆは平滑回路２３で平滑され電
圧比較器２２に帰還される。この結果、電圧比較器２２
の非反転入力端（＋）と反転入力端（−）との平衡はア
ンドゲート２５での基準パルスＰの通過レー）Ｔ　Ｋｒ
　　　　　　　　　　　　　　　　　ｒ関連して与えら
れる。

第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。

電圧−パルス・レート変換回路２１の出力周波数Ｆはレ
ートマルチプライヤ２２の入力端に印加される。レート
マルチプライヤ２２は例えばＣ−ＭＯＳロジ、り素子で
構成され、設定データＤに対応して通過パルスの割合が
デジタル・ロジ、りとして設定される。設定データＤは
、例えば電磁流量計のスパン設定データや電磁流量計の
検出器（導管１ＯＮ電極１１ａ、　ｌｌｂ　％励磁回路
等を含む部分）のバラツキの補正のだめの設定データと
して入力される。

レートマルチプライヤ２２の出力端における出力パルス
ｐはデユティ・エキスパンダ２３に入力されパルス発生
回路１９からの基準パルスＰに同期して各パルスのパル
ス幅を必要に応じて逓倍し出力パルスｐとしてフィード
バックスイッチＳＷ２を開閉する。

デュティ・エキスパンダ２３は、例えば第６図に示す様
にシフトレジスタ２４とオアゲート２５で構成される。

クロック端子ＯＬには第７図（（）ＶＣ示す基準パルス
Ｐが印加され、データ端子ＤＫ与えられｒ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　また出力パル
スＰＭ（第７図（ロ））を周波数を変えずに第７図（ハ
）に示す様にそのデュティサイクルを拡張する。

この構成によれば、第１図に示すパルス幅設定回路１８
の如く非同期パルスを扱うものではなく、第２図および
第３図に示すごとく全て取扱うパルスは同期パルスであ
るため、第６図に示すような簡単なデュティサイクルの
変更が容易に達成できる。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明した様に本発明によれ
ば、従来技術の如く非同期パルスを扱うための配慮やそ
のための同期化手段を必要とするパルス幅設定回路を不
要として簡単な構成とし、これに伴い誤差要因も少なく
なり精度の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電圧・周波数変換装置を電磁流量計に用
いた場合のブロック図、第２図は本発明の一実施例を示
すプロ、り図、第３図は第２図に示す電圧−パルス・レ
ート変換回路の内部構成の一例を示す回路図、第４図は
第３図に示す回路の各部の波形を示す波形図、第５図は
本発明の他の実施例を示すプロ、り図、第６図は第５図
に示すデ為ティ・エキスパンダの構成を示す回路図、第
７図は第６図における入出力の波形を示す波形図である
。 １６・・・誤差増幅器、１９・・・パルス発生回路、２
１・・・電圧−パルス・レート変換回路、２２・・・レ
ートマルチプライヤ、２３・・・デュティ・エクスパン
ダ、ｅ・・・入力電圧、ｅ・・・帰還電圧、ｅ・・・基
準電圧、Ｐ・・・基準ｆ　　　　　　　ｒ　　　　　　
　ｒ パルス、Ｆ・・・出力周波数、■・・・出力電圧。 第２図 〃ワ 第３図 ↓− 第４図 （ｒ◇　Ｆ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号と帰還信号が入力されてその誤差を増幅
   する誤差増幅器と、所定のデュティ比を有する基準パル
   スを発生するパルス発生手段と、前記基準パルスの通過
   する割合を前記誤差増幅器の出力電圧に応じて変更する
   電圧−パルス・レート変換手段と、前記電圧−パルス・
   レート変換手段の出力パルスにより基準電圧を断続制御
   して前記帰還信号を作るスイッチ手段とを具備し前記入
   力信号に対応した前記出力パルスを出力することを特徴
   とする電圧・周波数変換装置。
2. （２）前記電圧−パルス・レート変換手段として、信号
   電圧と比較電圧とを比較する比較手段と、前記比較手段
   の出力レベルを基準パルスの到来ごとにラッチするラッ
   チ手段と、前記ラッチ手段の出力レベルに応じて前記基
   準パルスをゲートしてパルス列信号を出力するゲート手
   段とを有し前記ゲート手段を通過する前記パルス列信号
   を平滑して前記比較電圧とすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電圧・周波数変換装置。