电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计制造技术

本发明专利技术实现测量稳定性高的小型的电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计。励磁电路(15)的特征在于，具备：分别连接在第3信号线与励磁线圈的一端之间以及连接在励磁线圈的一端与第4信号线之间，根据励磁极性的切换周期进行开关的第2开关(S11)、第3开关(S12)；分别连接在第3信号线与励磁线圈的另一端之间以及连接在励磁线圈的另一端与第4信号线之间，根据励磁极性的切换周期进行开关的第4开关(S13)、第5开关(S14)；开关控制电路(150)，其以第4开关和第2信号线间的电阻的电流为固定的方式以比励磁极性的切换周期短的周期来控制连接在第1信号线和第3信号线之间的第1开关(S1)；以及使励磁电流回流的电流回流元件(D1)。

【技术实现步骤摘要】
电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计
本专利技术涉及一种在各种工艺系统中测量流体的流量的电磁流量计、以及在电磁流量计中对检测器的励磁线圈供给励磁电流的励磁电路。
技术介绍
通常，在对具有导电性的流体的流量进行测量的电磁流量计中，对以磁场产生方向与在测定管内流动的流体的流动方向垂直的方式配置的励磁线圈供给极性交替切换的励磁电流，对与源于励磁线圈的磁场正交地配置在测定管内的一对电极间产生的电动势进行检测，将该电极间产生的电动势放大之后，进行采样并进行信号处理，由此测定在测定管内流动的流体的流量。在电磁流量计中，重要的是高精度地测量被检测流体的流量，即，提高测量稳定性。一直以来，在电磁流量计中，为了提高测量稳定性而进行有各种技术的研究。下面进行详细说明。作为使电磁流量计的测量稳定性提高的一种方法，想到有通过提高对供给至励磁线圈的励磁电流的频率(励磁频率)，来降低基于上述电动势的流量信号中所包含的1/f噪声，从而改善S/N比的方法。通常，在电磁流量计中，由电极检测到的电动势中重叠有电化学噪声、流体噪声、浆料噪声等各种噪声。因此，要根据电动势高精度地计算出流量值，需要降低这些噪声。在此，这些噪声具有频带越低电平越高的所谓的1/f特性。因此，若提高励磁频率，则电动势的S/N比会得到改善，因此能以高精度算出流量值。另一方面，在将由这样的矩形波构成的交流励磁电流施加至励磁线圈的情况下，励磁线圈所具有的自感的影响会使得励磁电流的上升变缓，该波形产生延迟。因而，若提高励磁频率，则励磁信号的波长变短，相对于波长的上升的延迟的比例会增大，因此，产生充分的磁场的期间会缩短，由电极检测到的电动势中的振幅平坦的恒定区域的宽度缩短。因此，难以稳定电动势地进行采样，其结果，导致流量值的误差增大。因而，即便是高励磁频率，加快励磁电流的上升也较为重要。例如，专利文献1中揭示有如下技术：在对励磁线圈供给励磁电流的励磁电路中，为了加快提高了励磁频率时的励磁极性切换时的励磁电流的上升，预先准备好高电压和低电压这2个电源，在励磁电流上升时以高电压进行励磁，在恒定时以低电压进行励磁。作为用以提高电磁流量计的测量稳定性的又一种方法，考虑通过增大励磁电流来增大上述流量信号的信号电平的方法。然而，在以往的电磁流量计(例如参考专利文献1)中，是通过利用OP放大器对功率晶体管进行负反馈控制的恒流电路来生成励磁电流，因此，若增大励磁电流，则功率晶体管的发热会增大，从而需要较大的散热器。因而，重要的是一方面抑制发热、另一方面增大励磁电流。例如，专利文献2、3中揭示有如下技术：通过开关式DC-DC转换器来使得励磁电压可变，根据功率晶体管的残余电压来控制励磁电压，由此抑制功率晶体管的发热。在这些文献揭示的励磁电路中，由于通过开关式DC-DC转换器来进行励磁电流的恒流控制，从而不需要专利文献1中揭示那样的恒流电路。根据专利文献2揭示的励磁电路，能够一边抑制发热，一边增大励磁电流。然而，在专利文献2揭示的励磁电路中，是通过由电感器及稳定化电容(输出电容器)构成的直流化电路来生成直流的励磁电压，因此，响应延迟会导致恒流控制变迟。因此，励磁极性切换后的励磁电流的静定时间变长，从而无法提高励磁频率。此外，若要缩短静定时间，则还有恒流控制变得不稳定之虞。相对于此，根据专利文献3揭示的励磁电路，由于取消了专利文献2揭示的励磁电路中的上述直流化电路而对励磁线圈直接进行脉冲驱动，因此，相较于专利文献2揭示的励磁电路而言，能够缩短恒流控制的静定时间，从而能够提高励磁频率。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本专利特开昭53-20956号公报【专利文献2】日本专利特开平5-22949号公报【专利文献3】日本专利特开2002-188945号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的问题】另外，近年来，面向FA(factoryautomation(工厂自动化))市场的电磁流量计受到关注。这种电磁流量计被装入至FA设备的内部而被使用，因此需要更为小型。通常，电磁流量计大致分为使测定管中设置的电极与测量对象流体直接接触而检测上述流体的电动势的接液式、和使测定管上设置的电极不接触测量对象流体而通过流体与电极间的静电电容来检测上述流体的电动势的电容式(非接液式)，近年来，电极不易劣化、易于维护的电容式小型电磁流量计尤其受到关注。然而，以往，为了将电磁流量计小型化，因设计条件的制约，是无法避免测量稳定性的劣化的。具体而言，在为提高测量稳定性而采用上述专利文献1揭示的励磁电路的情况下，为了加快励磁电流的上升，必须进一步提高励磁极性切换时的励磁电压，但若是增大励磁电压，则恒流电路的功率晶体管的消耗电力会增大，导致发热增大，因此需要散热器。然而，要实现电磁流量计的小型化便无法确保设置散热器的空间，因此，必须以不需要散热器的方式将励磁电压及励磁电流抑制得较低，无法期待充分的测量稳定性。此外，在采用上述专利文献2揭示的励磁电路的情况下，虽然存在无须设置散热器即可增大励磁电压的可能，但如上所述，无法提高励磁频率，因此无法期待充分的测量稳定性。此外，在采用上述专利文献3揭示的励磁电路的情况下，由于是将励磁电流的检测用电阻与励磁线圈串联地插入的电路构成，所以需要为了进行电流检测而绝缘的其他电源。而且，在该励磁电路中，与励磁线圈连接的高压侧的2个开关(该文献的晶体管Q1、Q2)兼具励磁电流的极性的切换的功能和用以产生励磁电压的脉冲驱动的功能，因此，需要进行高速开关动作(例如，数百kHz～数MHz)，从而导致用以驱动高压侧的开关的驱动电路变得复杂。因此，在采用专利文献3揭示的励磁电路的情况下，不设置散热器就能够提高励磁电压以及励磁频率，但励磁电路变得复杂，电磁流量计的小型化变得困难。这样，采用以往的技术，难以兼顾电磁流量计的小型化和测量稳定性。本专利技术是鉴于上述问题而成，本专利技术的目的在于实现测量稳定性高的小型电磁流量计。【解决问题的技术手段】本专利技术的励磁电路(15、15A～15E)是对电磁流量计(10)的励磁线圈(Lex)供给励磁电流(Iex)的励磁电路，其特征在于，具备：第1信号线(VexH)，其被供给第1直流电压(VexH)；第2信号线(VexCOM)，其被供给比第1直流电压低的第2直流电压(VexCOM)；第3信号线(VOUT)以及第4信号线(VFB)；第1开关(S1)，其连接在第1信号线和第3信号线之间；第2开关(S11)，其连接在第3信号线与励磁线圈的一端(n01)之间，根据励磁线圈的励磁极性的切换周期而被开关；第3开关(S12)，其连接在励磁线圈的一端与第4信号线之间，根据励磁极性的切换周期而被开关；第4开关(S13)，其连接在第3信号线与励磁线圈的另一端(n02)之间，根据励磁极性的切换周期而被开关；第5开关(S14)，其连接在励磁线圈的另一端与第4信号线之间，根据励磁极性的切换周期而被开关；电流检测用电阻(Rs)，其连接在第4信号线和第2信号线之间；开关控制电路(150、150A)，其以比励磁极性的切换周期短的周期切换第1开关的导通与断开，以使流至电流检测用电阻的电流(Is)为固定；以及至少一个电流回流元件(D1)，其在第1开关断开时使励磁线圈的电流经由电流检测用电阻而回流。在上述励磁电路中，也可还具备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种励磁电路，其是对电磁流量计的励磁线圈供给励磁电流的励磁电路，其特征在于，具备：第1信号线，其被供给第1直流电压；第2信号线，其被供给比所述第1直流电压低的第2直流电压；第3信号线以及第4信号线；第1开关，其连接在所述第1信号线和所述第3信号线之间；第2开关，其连接在所述第3信号线与所述励磁线圈的一端之间，根据所述励磁线圈的励磁极性的切换周期而被开关；第3开关，其连接在所述励磁线圈的所述一端与所述第4信号线之间，根据所述励磁极性的切换周期而被开关；第4开关，其连接在所述第3信号线与所述励磁线圈的所述另一端之间，根据所述励磁极性的切换周期而被开关；第5开关，其连接在所述励磁线圈的所述另一端与所述第4信号线之间，根据所述励磁极性的切换周期而被开关；电流检测用电阻，其连接在所述第4信号线和所述第2信号线之间；开关控制电路，其以比所述励磁极性的切换周期短的周期切换所述第1开关的导通与断开，以使流至所述电流检测用电阻的电流为固定；以及至少一个电流回流元件，其在所述第1开关断开时使所述励磁线圈的电流经由所述电流检测用电阻而回流。

【技术特征摘要】
2016.11.09 JP 2016-2187091.一种励磁电路，其是对电磁流量计的励磁线圈供给励磁电流的励磁电路，其特征在于，具备：第1信号线，其被供给第1直流电压；第2信号线，其被供给比所述第1直流电压低的第2直流电压；第3信号线以及第4信号线；第1开关，其连接在所述第1信号线和所述第3信号线之间；第2开关，其连接在所述第3信号线与所述励磁线圈的一端之间，根据所述励磁线圈的励磁极性的切换周期而被开关；第3开关，其连接在所述励磁线圈的所述一端与所述第4信号线之间，根据所述励磁极性的切换周期而被开关；第4开关，其连接在所述第3信号线与所述励磁线圈的所述另一端之间，根据所述励磁极性的切换周期而被开关；第5开关，其连接在所述励磁线圈的所述另一端与所述第4信号线之间，根据所述励磁极性的切换周期而被开关；电流检测用电阻，其连接在所述第4信号线和所述第2信号线之间；开关控制电路，其以比所述励磁极性的切换周期短的周期切换所述第1开关的导通与断开，以使流至所述电流检测用电阻的电流为固定；以及至少一个电流回流元件，其在所述第1开关断开时使所述励磁线圈的电流经由所述电流检测用电阻而回流。2.根据权利要求1所述的励磁电路，其特征在于，还具备：第1逆流防止元件，其在所述第3信号线与所述励磁线圈的所述一端之间与所述第2开关串联，使从所述第3信号线侧流至所述励磁线圈的所述一端侧的电流通过，切断朝其反方向流动的电流；第2逆流防止元件，其在所述励磁线圈的所述一端与所述第4信号线之间与所述第3开关串联，使从所述励磁线圈的所述一端侧流至所述第4信号线侧的电流通过，切断朝其反方向流动的电流；第3逆流防止元件，其在所述第3信号线与所述励磁线圈的所述另一端之间与所述第4开关串联，使从所述第3信号线侧流至所述励磁线圈的所述另一端侧的电流通过，切断朝其反方向流动的电流；以及第4逆流防止元件，其在所述励磁线圈的所述另一端与所述第4信号线之间与所述第5开关串联，使从所述励磁线圈的所述另一端侧流至所述第4信号线侧的电流通过，切断朝其反方向流动的电流。3.根据权利要求2所述的励磁电路，其特征在于，所述第1逆流防止元件包含源极与所述励磁线圈的所述一端侧连接、漏极与所述第3信号线侧连接的第1MOS晶体管，所述第2逆流防止元件包含源极与所述第2信号线侧连接，漏极与所述励磁线圈的所述一端侧连接的第2MOS晶体管，所述第3逆流防止元件包含源极与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：百濑修，
申请(专利权)人：阿自倍尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP