JPS6325691B2 - - Google Patents

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JPS6325691B2
JPS6325691B2 JP56055732A JP5573281A JPS6325691B2 JP S6325691 B2 JPS6325691 B2 JP S6325691B2 JP 56055732 A JP56055732 A JP 56055732A JP 5573281 A JP5573281 A JP 5573281A JP S6325691 B2 JPS6325691 B2 JP S6325691B2
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JP
Japan
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excitation coil
capacitor
voltage source
switching
switch element
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JP56055732A
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English (en)
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JPS5764910A (en
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Hafunaa Peetaa
Furetsuken Peetaa
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Endress and Hauser Flowtec AG
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Flowtec AG
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Publication date
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Publication of JPS6325691B2 publication Critical patent/JPS6325691B2/ja
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    • H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/66—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will
    • H03K17/661—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to both load terminals
    • H03K17/662—Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to both load terminals each output circuit comprising more than one controlled bipolar transistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60—Circuits therefor
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    • H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、励磁コイルと操作部付切換装置とを
有し、該切換装置により前記励磁コイルは交互に
制御される操作部を介して直流電圧源と接続され
るように構成されており、該接続構成は直流が交
互に反対方向に励磁コイルを流れるようになされ
ており、さらにコンデンサを有し、該コンデンサ
は少なくとも前記切換時間中、即ち切換装置の操
作後、励磁コイルを流れる直流が反対極性を有す
る定常値に達する切換時間中、上記コンデンサと
励磁コイルを含む振動回路の形成されるように励
磁コイルと接続状態におかれる、磁束密度を測定
するため交互の極性の一定磁界を発生する装置に
関する。
例えばドイツ連邦共和国特許出願公告第
2744845号明細書から公知のこのような装置にお
いて、励磁コイルを通して供給される直流電流の
方向を急激に変えることはできないので、磁界の
極性反転には所定の時間が必要である、という問
題がある。磁束測定の際、この切換時間はできる
だけ短いことが望ましい。なぜならこの時間は、
磁束の観測には利用できないからである。
本発明の課題は、わずかな付加的な費用で所望
の著しく短い切換時間の設定を可能にする初めに
述べたような装置を提供することにある。
本発明によればこの課題は次のようにして解決
される。すなわちコンデンサを直流電圧源と切換
装置との間に直流電源に対し並列に接続し、コン
デンサと直流電源との間にスイツチ素子を挿入
し、該スイツチ素子は切換時間中、当該の振動回
路と直流電圧源との接続路をしや断し、コンデン
サの容量Ｃ（フアラツド）が所望の切換時間Δt
（秒）に依存して実質的に Ｃ＝１／Ｌ・（π2／Δt2＋R2／4L2） の値を有し、その際Ｌが励磁コイルのインダクタ
ンス、Ｒが直流抵抗である。また本発明の別の構
成では、励磁コイルの一方の端子をそれぞれ１つ
の操作部を介して直流電圧源の両方の出力端子に
接続し、この直流電圧源が基準点の電位に対して
対称の２つの出力電圧を供給し、また励磁コイル
の他方の端子を基準点に接続し、またそれぞれ１
つのコンデンサを一方において基準点に、他方に
おいて操作部と直流電圧源に所属の出力端子との
間に接続することにより解決する。
本発明の有利な構成および変形は、特許請求の
範囲従属項に示されている。
本発明の実施例を以下図面によつて説明する。
第１図および第２図に示された構成において励
磁コイル１は、４つの操作部３，４，５，６から
成るブリツジ回路２の一方の対角線に配置されて
おり、これらの操作部は、簡単化のため機械スイ
ツチとして図示されている。操作部はリレー接点
にすることができ、または後で第３図および第４
図に示した実施例によつて説明するように電子ス
イツチ素子でもよい。他方のブリツジ対角線に
は、直流電源７から供給される給電直流電圧が加
えられる。例として直流電圧源７は、入力端子７
ａ，７ｂが交流電圧を受取りかつ出力端子７ｃ，
７ｄに整流された電圧を送出する電源部であると
仮定する。電源部７は、その他に電圧制御入力端
子７ｅを有する。この入力端子に加えられた制御
信号によつて、出力端子７ｃ，７ｄから送出され
る直流電圧の大きさが決められる。電源部７にお
いて負の出力電位を供給する出力端子７ｄはアー
スに接続されている。正電位を供給する出力端子
７ｃは、電流調整トランジスタ８およびダイオー
ド９を介してブリツジ回路２の角点２ａに接続さ
れている。これに対向するブリツジ角点２ｂは、
電流測定抵抗１０を介してアースに接続されてい
る。励磁コイル１は、別の２つのブリツジ角点２
ｃ，２ｄの間に接続されている。
これまで説明した回路において対向するブリツ
ジ辺にある２つのスイツチ３と５が、第１図に示
すように閉じており、一方別の２つのスイツチ４
と６が開いている場合、電流制御トランジスタ８
によつて大きさの決まる直流電流IFが、電源部７
の出力端子７ｃから電流調整トランジスタ８およ
びダイオード９を通つてブリツジ角点２ａに流
れ、ここから閉じたスイツチ３、励磁コイル１お
よび閉じたスイツチ５を通つてブリツジ角点２ｄ
に流れ、かつ最後に電流測定抵抗１０を介してア
ースに流れる。この電流路は、第１図において実
線で示した矢印によつて表わされている。それに
反してスイツチ４と６が同時に閉じ、一方スイツ
チ３と５が開いている時、直流電流IFは、ブリツ
ジ角点２ａと２ｂの間においてスイツチ６と４を
介して流れ、かつ励磁コイル１を通つて逆方向に
流れる。このことは、第１図に破線矢印で示され
ている。一方においてスイツチ３，５および他方
においてスイツチ４，６が、前記のように同時に
対になつてプツシユプル操作される場合、励磁コ
イル１を通して交互に逆向きの直流電流が供給さ
れるので、励磁コイル１は、交互に同じ大きさで
あが逆符号の磁界を発生する。この公知のコイル
制御は「Ｈ回路」とも称する。
前記の動作は、制御調整回路１１によつて制御
される。この回路は、クロツク信号を受取るクロ
ツク入力端子１１ａを有し、このクロツク信号
は、例えば交互に電圧値１と０をとる方形波電圧
によつて形成されている。別の入力端子１１ｂに
おいて制御調整回路１１は、電流測定抵抗１０に
おいて降下する電圧を受取り、この電圧は、励磁
コイル１を介して流れる電流の大きさを表わして
いる。出力端子１１ｃは、スイツチ３と５を同時
に操作する制御信号を供給し、かつ別の出力端子
１１ｄは、スイツチ４と６を同時に操作する制御
信号を供給する。出力端子１１ｅから制御調整回
路１１は、電流調整トランジスタ８の調節を行う
調整信号を供給する。最後に制御調整回路１１の
別の出力端子１１ｆは、電源部７の電圧制御入力
端子７ｅに接続されている。
制御調整回路１１は次のように構成されてい
る。すなわちクロツク入力端子１１ａに供給され
たクロツク信号が一方の値を有する際、出力端子
１１ｃから信号が送出され、この信号が、ここに
接続されたスイツチ３と５を閉じ、一方では同時
に出力端子１１ｄから信号が送出され、この信号
は、ここに接続されたスイツチ４と６を開く。ク
ロツク信号が別の値を有する際、これらの制御信
号は逆転する。従つてクロツク信号によつて決ま
る周期でスイツチ対３，５および４，６のプツシ
ユプル操作が行われる。入力端子１１ｂにおいて
受信された信号は、制御調整回路１１に対して、
励磁コイル１を介して流れる電流の大きさを表わ
している。出力端子１１ｅから調整信号が送出さ
れ、この信号によりこの電流の値は、定常状態に
おいて電流調整トランジスタ８によつて所定の目
標値に維持される。
励磁コイル１のインダクタンスのため、励磁コ
イルを通つて流れる電流IFは急には方向転換でき
ない。それ故にそれぞれの切換過程の際、電流IF
が一方の符号の一定値から逆の符号の同じ値に達
するまでに、所定の切換時間Δtが必要である。
この切換時間をできるだけ短くするという要望が
ある。
切換時間の短縮は、インダクタンスＬ（励磁コ
イル）をキヤパシタンスＣと共振回路を形成する
ように結合することによつて得られる。励磁コイ
ルの直流抵抗Ｒによつて、制動されるLC共振回
路が得られる。
励磁コイルをキヤパシタンスＣと接続すること
により切換過程の際、消失する磁界の磁界エネル
ギーがキヤパシタンスＣに一時蓄積され、それに
続いて逆極性の磁界エネルギーに再び変換され
る。この全過程はLC共振回路の共振振動の半振
動周期時間内に行なわれる。従つて切換時間Δt
はこの半振動周期時間と同じである。
コンデンサＣを用いることにより当該装置構成
は、電源部ではその出力能力の制限のため短時間
では出すことのできない付加的エネルギーが利用
可能になる。コンデンサＣがなければ逆極性を有
する磁界の形成が遥かに緩慢に行なわれることと
なる。
切換時間を短縮するため、第１図に示された回
路において特別に使われるコンデンサ１２が、ブ
リツジ角点２ａとアースの間に接続されている。
切換過程の間のコンデンサ１２の作用を第２図
により説明する。この図は、切換過程の直後の、
従つてスイツチ３，５が開きかつスイツチ４，６
が閉じた直後の第１図の配列を示している。
スイツチ３，５が開く前に（第１図）、コンデ
ンサ１２は、電流調整トランジスタ８およびダイ
オード９における電圧降下だけ減少した電源部７
の出力電圧に等しい電圧に充電されていた。スイ
ツチ３，５が開きかつスイツチ４，６が閉じた直
後に（第２図）、励磁コイル１には、まず前のス
イツチ状態（第１図）における電流IFとまだ同じ
方向を持つた電流が強制的に流される。この電流
は、第２図において実線矢印で示されている。し
かしこの電流は、この時アースから電流測定抵抗
１０を介してブリツジ角点２ｂに流れ、かつここ
から閉じたスイツチ４、励磁コイル１および閉じ
たスイツチ６を介してブリツジ点２ａに流れる。
ダイオード９は、この電流が電源部７に逆流しな
いようにする。それ故にこの電流は、コンデンサ
１２に吸収されるはずであり、このコンデンサの
電荷が増加するので、コンデンサの端子電圧が上
昇する。
コンデンサ１２に蓄積された逆向き電圧と内部
損失のため電流は減少する。値０に達した後に電
流方向は逆転するので、この時電流は、コンデン
サ１２からブリツジ角点２ａに流れ、スイツチ
６、励磁コイル１およびスイツチ４を通つてブリ
ツジ角点２ｂに流れ、かつここから電流測定抵抗
１０を通つてアースに流れる。この電流方向は、
第２図に破線矢印で示されている。コンデンサ１
２の端子電圧が電源部７の出力電圧よりも高い限
り、ダイオード９はしや断されているので、電流
は、もつばらコンデンサ１２から供給される。コ
ンデンサ１２の端子電圧が、電源部７の出力電圧
に等しい値にまで低下するとすぐに、再び電源部
が電流供給を受持つようになる。
同じ作用は、回路の対称性からすぐにわかるよ
うに、逆のスイツチ状態の切換の際にも生じる。
従つてそれぞれの切換過程の間に励磁コイル１
はコンデンサ１２に接続されて振動回路を形成
し、この振動回路がダイオード９によつて電源部
７から切離されていることは明らかである。コン
デンサ１２が容量Ｃを持ち、かつ励磁コイル１が
インダクタンスＬおよび直流抵抗Ｒを持つ場合、
振動回路の共振周波数は、制動された電気振動回
路について周知の次式によつて与えられる。
コンデンサＣの容量の選定の際は所望の切換時
間Δtが得られるような設計上の観点に立脚する。
容量Ｃは制動された振動回路の共振周波数に従つ
て次ように選定される、即ち共振周波数のもとで
の振動周期時間の半分が所望の切換時間Δtに等
しいように選定される。
請求範囲にて規定したＣに係る式は共振周波数
に対する式から導出される。要するに所定のＬと
Ｒとの値を有する所与の励磁コイル及び所望の切
換時間Δtのもとで、相応の容量Ｃは次のように
定められる即ち、当該の所望の切換時間Δtが得
られるように定められる。
この時所望の切換時間Δtについてコンデンサ
１２の容量Ｃ（フアラツド）は、１次近似で次式
によつて与えられる。
Ｃ＝１／Ｌ・（π2／Δt2＋R2／4L2）Ｆ (2) 次の値を導入すれば、 Uc：切換過程を開始する前のコンデンサの充
電電圧 Umax：コンデンサ１２の最大端子電圧 Us：ブリツジの供給直流電圧 直流損失を無視して振動回路の動特性に対して

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 励磁コイルと操作部付切換装置とを有し、該
    切換装置により前記励磁コイルは交互に制御され
    る操作部を介して直流電圧源と接続されるように
    構成されており、該接続構成は直流が交互に反対
    方向に励磁コイルを流れるようになされており、
    さらにコンデンサを有し、該コンデンサは少なく
    とも前記切換時間中、即ち切換装置の操作後、励
    磁コイルを流れる直流が反対極性を有する定常値
    に達する切換時間中、上記コンデンサと励磁コイ
    ルを含む振動回路の形成されるように励磁コイル
    と接続状態におかれる、磁束密度を測定するため
    交互の極性の一定磁界を発生する装置において、
    コンデンサ１２は直流電圧源７と切換装置２との
    間に直流電圧源７に対し並列に接続され、コンデ
    ンサ１２と直流電圧源７との間にスイツチ素子９
    が挿入接続されており、該スイツチ素子は切換時
    間中当該の振動回路と直流電圧源との間の接続路
    をしや断するように構成され、更にコンデンサの
    容量Ｃ（フアラツド）が、所望の切換時間Δt（秒）
    に依存する値として実質的に Ｃ＝１／Ｌ・（π2／Δt2＋R2／4L2） の値を有し、その際Ｌが励磁コイルのインダクタ
    ンス（ヘンリー）、Ｒが直流抵抗（オーム）であ
    ることを特徴とする、磁束密度を測定するため交
    互の極性の一定磁界を発生する装置。 ２ スイツチ素子がダイオードである、特許請求
    の範囲第１項記載の装置。 ３ コンデンサの接続点と直流電圧源の間に電流
    調整器が挿入されている、特許請求の範囲第１項
    記載の装置。 ４ それぞれの操作部が機械接点によつて形成さ
    れている、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ それぞれの操作部が制御可能な電子スイツチ
    素子によつて形成されている、特許請求の範囲第
    １項記載の装置。 ６ それぞれの電子スイツチ素子が、一方向だけ
    に電流を流す制御可能なスイツチ素子と逆並列に
    接続されたダイオードによつて形成されている、
    特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７ 制御可能なスイツチ素子がトランジスタであ
    る、特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ 制御可能なスイツチ素子がサイリスタであ
    る、特許請求の範囲第６項記載の装置。 ９ 逆並列に接続されたダイオードがサブストレ
    ートダイオードである、特許請求の範囲第６項記
    載の装置。 １０ 切換時間の間直流電圧源の出力電圧が高め
    られる、特許請求の範囲第１項記載の装置。 １１ 励磁コイルと操作部付切換装置とを有し、
    該切換装置により前記励磁コイルは交互に制御さ
    れる操作部を介して直流電圧源と接続されるよう
    に構成されており、該接続構成は直流が交互に反
    対方向に励磁コイルを流れるようになされてお
    り、さらにコンデンサを有し、該コンデンサは少
    なくとも切換装置を操作した後少なくとも切換時
    間中、即ち励磁コイルを流れる直流が反対極性を
    有する定常値に達する切換時間中、上記コンデン
    サと励磁コイルを含む振動回路の形成されるよう
    に励磁コイルと接続状態におかれる、磁束密度を
    測定するため交互の極性の一定磁界を発生する装
    置において、励磁コイル２１の一方の端子がそれ
    ぞれ１つの操作部を介して直流電圧源３０の両方
    の出力端子に接続されており、該直流電圧源が基
    準点の電位に対して対称の２つの出力電圧を供給
    し、また励磁コイルの他方の端子が基準点に接続
    されており、またそれぞれ１つのコンデンサ３
    ３，３４が一方において基準点に、他方において
    操作部と直流電圧源の所属の出力端子との間に接
    続されていることを特徴とする、磁束密度を測定
    するため交互の極性の一定磁界を発生する装置。 １２ それぞれのコンデンサの接続点と直流電圧
    源の所属の出力端子の間にスイツチ素子がそう入
    されており、このスイツチ素子が切換時間の間当
    該接続をしや断する、特許請求の範囲第１１項記
    載の装置。 １３ スイツチ素子がダイオードである特許請求
    の範囲第１２項記載の装置。 １４ 励磁コイルと直流電圧源の出力端子との間
    のそれぞれの接続部内に、電流調整器がそう入さ
    れている、特許請求の範囲第１１項記載の装置。 １５ それぞれの電流調整器が相応した操作部に
    よつて形成されている、特許請求の範囲第１４項
    記載の装置。
JP56055732A 1980-10-02 1981-04-15 Device for generating predetermined magnetic field of alternative polaritys for measuring magnetic flux dnesity Granted JPS5764910A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3037305A DE3037305C2 (de) 1980-10-02 1980-10-02 Anordnung zur Erzeugung magnetischer Gleichfelder wechselnder Polarität für die magnetisch-induktive Durchflußmessung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5764910A JPS5764910A (en) 1982-04-20
JPS6325691B2 true JPS6325691B2 (ja) 1988-05-26

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JP56055732A Granted JPS5764910A (en) 1980-10-02 1981-04-15 Device for generating predetermined magnetic field of alternative polaritys for measuring magnetic flux dnesity

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Country Link
US (1) US4410926A (ja)
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CH (1) CH655795A5 (ja)
DD (1) DD201727A5 (ja)
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FR (1) FR2491620B1 (ja)
GB (1) GB2084827B (ja)
IT (1) IT1138649B (ja)
NL (1) NL8104462A (ja)
SE (1) SE458311B (ja)

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