JP2004061450A - 2-wire electromagnetic flowmeter - Google Patents
2-wire electromagnetic flowmeter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004061450A JP2004061450A JP2002223839A JP2002223839A JP2004061450A JP 2004061450 A JP2004061450 A JP 2004061450A JP 2002223839 A JP2002223839 A JP 2002223839A JP 2002223839 A JP2002223839 A JP 2002223839A JP 2004061450 A JP2004061450 A JP 2004061450A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excitation
- circuit
- value
- current
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
【課題】計測値に応じて多段階に設定される励磁電流の限界値をさらに大きくする。
【解決手段】励磁回路3と流量測定出力回路6との接続ラインLA中にスイッチSW1を設ける。接続ラインLB中にスイッチSW2を設ける。接続ラインLC中にスイッチSW3を設ける。CPU6−4での計測値が20%を上回る前まではスイッチSW1をオン(スイッチSW2,SW3はオフ)とし、直列励磁回路方式とする。計測値が20%を上回った場合には、スイッチSW2,SW3をオン(スイッチSW1はオフ)とし、並列励磁回路方式とする。並列励磁回路方式では、励磁電圧回路3−1での励磁電圧Vexを8.5Vから14Vに切り替える。
【選択図】 図1An object of the present invention is to further increase a limit value of an exciting current set in multiple stages according to a measured value.
A switch SW1 is provided in a connection line LA between an excitation circuit 3 and a flow measurement output circuit 6. A switch SW2 is provided in the connection line LB. A switch SW3 is provided in the connection line LC. Until the value measured by the CPU 6-4 exceeds 20%, the switch SW1 is turned on (the switches SW2 and SW3 are turned off), and the series excitation circuit system is used. When the measured value exceeds 20%, the switches SW2 and SW3 are turned on (the switch SW1 is turned off), and the parallel excitation circuit system is used. In the parallel excitation circuit system, the excitation voltage Vex in the excitation voltage circuit 3-1 is switched from 8.5V to 14V.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種プロセス系において導電性を有する流体の流量を測定する電磁流量計に関し、特に直流電源に接続された一対の信号線より外部電圧が供給され、この外部電圧を供給する一対の信号線に流れる出力電流を調整することによって計測値を出力する2線式電磁流量計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種の2線式電磁流量計においては、測定管内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイルへ所定周波数で矩形波状の励磁電流Iexを供給し、励磁コイルの発生磁界と直交して測定管内に配置された電極間に得られる信号起電力(流量に比例した信号)を検出し、この検出した信号起電力に基づいてCPUでの演算処理により計測値を0〜100%値として求め、この2線式電磁流量計に外部電圧を供給する一対の信号線に流れる電流(出力電流)を、上記求めた計測値に応じて4〜20mAの電流範囲で調整するようにしている。
【0003】
図6に従来の2線式電磁流量計の概略を示す。同図において、100は2線式電磁流量計、200は直流電源であり、2線式電磁流量計100には一対の信号線L1,L2を介して直流電源200からの外部電圧Vsが供給される。信号線L2には外部負荷RLとして例えば250Ωの抵抗が接続されている。また、直流電源200は、DC24Vとされている。この場合、2線式電磁流量計100に供給される外部電圧Vsは、直流電源200の電源電圧(DC24V)から外部負荷RLにける電圧降下を差し引いた値とされる。
【0004】
2線式電磁流量計100において、1は測定管、2は測定管1内を流れる流体の流れ方向に対してその磁界の発生方向を垂直として配置された励磁コイル、3は励磁コイル2へ矩形波状の励磁電流Iexを周期的に供給する励磁回路、4a,4bは励磁コイル2の発生磁界と直交して測定管1内に配置された検出電極、5は接地電極、6は検出電極4a,4b間に得られる信号起電力を検出し、この検出される信号起電力に基づいて計測値を求め、この求めた計測値に応じて直流電源200に戻される出力電流Ioutを4〜20mAの電流範囲で調整する流量測定出力回路である。
【0005】
励磁回路3は励磁電圧回路(定電圧回路)3−1と電流調整回路(CCS)3−2とを有している。励磁電圧回路3−1は励磁電圧Vexとして8.5Vの定電圧を生成する。電流調整回路3−2は、励磁電圧回路3−1からの励磁電圧Vexを励磁コイル2に印加するとともに、その極性が交互に切り替わる矩形波状の励磁電流Iexを生成する。励磁電流Iexの値(波高値)は、流量測定出力回路6における計測値に応じ、図7に示すように多段階に切り替えられる。
【0006】
流量測定出力回路6は、信号起電力検出回路6−1と、サンプルホールド回路6−2と、A/D変換回路6−3と、CPU6−4と、D/A変換回路6−5と、電流調整回路(CCS)6−6と、これらの回路に電源電圧を供給する定電圧回路6−7とを有している。
【0007】
信号起電力検出回路6−1は、接地電極5の電位を基準として、電極4a,4b間に得られる信号起電力を検出する。サンプルホールド回路6−2は、信号起電力検出回路6−1が検出する信号起電力を入力とし、この信号起電力の値を極性が切り替わる直前でサンプルホールドする。A/D変換回路6−3は、サンプルホールド回路6−2によってサンプルホールドされた信号起電力(アナログ値)をデジタル値に変換し、CPU6−4へ送る。
【0008】
CPU6−4は、A/D変換回路6−3からの信号起電力に基づいて計測値(0〜100%)を求め、D/A変換回路6−5へ出力する。D/A変換回路6−5は、CPU6−4からの計測値(デジタル値)をアナログ値に変換し、電流調整回路6−6へ送る。電流調整回路6−6は、コンパレータCP1とトランジスタQ1と抵抗R1とを有し、コンパレータCP1によってトランジスタQ1のベース電流を調整することによって、トランジスタQ1のコレクタ−エミッタ間を流れる電流IccsをD/A変換回路6−5からの計測値に応じて調整する。また、CPU6−4は、A/D変換回路6−3からの信号起電力に基づいて求めた計測値に応じ、図7に示した関係で励磁電流Iexが励磁コイル2へ供給されるように、励磁回路3の電流調整回路3−2へ指令を与える。
【0009】
〔直流励磁回路方式〕
この2線式電磁流量計100では、励磁回路3と流量測定出力回路6とが信号線L1とL2との間に直列に接続されており、励磁回路3を流れる電流が流量測定出力回路6に流れ込んで、直流電源200に戻される出力電流Ioutとなる。このような方式を直列励磁回路方式と呼んでいる。
【0010】
例えば、CPU6−4での計測値が0%である場合、励磁回路3での励磁電流Iexの値は3.5mAとされる。励磁回路3では、励磁電圧回路3−1での励磁電圧Vexの生成に0.5mAの電流が必要であり、励磁電圧回路3−1側を流れる電流をIaとすると、励磁回路3を流れる電流I1は、I1=Ia+Iex=0.5mA+3.5mA=4mAとなる。
【0011】
この4mAの電流が流量測定出力回路6へ流れ込む。流量測定出力回路6では、定電圧回路6−7側に流れる電流をIbとした場合、この電流IbはCPU6−4などを駆動するために3mA必要であり、トランジスタQ1側を流れる電流Iccsが1mAに調整されるとすると、流量測定出力回路6を流れる電流I2(I2=Iccs+Ib)は4mAとなり、励磁回路3を流れる電流I1と流量測定出力回路6を流れる電流I2とが等しくなり、直流電源200に戻される出力電流Ioutが計測値0%を示す4mAとなる。
【0012】
CPU6−4での計測値が例えば10%となれば、CPU6−4は出力電流IoutをIout=4mA+1.6mA=5.6mAとするために、トランジスタQ1側を流れる電流Iccsを2.6mAに調整する。この場合、励磁回路3では、励磁電流Iex=3.5mAとされているために、励磁電圧回路3−1側を流れる電流IaがIa=2.1mAとなる。
【0013】
〔励磁電流Iexの値を計測値に応じて多段階に変える理由〕
励磁電流Iexの値は、図7に示した関係に従い、CPU6−4での計測値に応じて多段階に切り替えられる。このような励磁電流Iexの値を多段階に切り替える方式を多点励磁切替方式と呼んでいる。多点励磁切替方式としないとすると、すなわち励磁電流Iexの値を3.5mAに固定すると、流体を貫く磁束密度が小さいため、信号起電力検出回路6−1で得られる信号起電力が小さく、流速に応じて電極4a,4bに重畳してくるノイズの影響を受けて出力が大きくふらつく。すなわち、高流量になるにつれて信号起電力に含まれるノイズの割合が高くなって、S/N比が低下し、安定した流量計測ができなくなる。
【0014】
信号起電力検出回路6−1で得られる信号起電力をeとすると、信号起電力eは、e=k・B・v・Dとして表される。なお、この式において、kは定数、Dは測定管1の口径、vは平均流速、Bは発生磁束密度である。ここで、Bは励磁電流Iexに比例し、励磁電流Iexを大きくすれば同じ流速でも信号起電力eが大きくなる。そこで、図6に示した従来の2線式電磁流量計100では、計測値に応じて、すなわち計測値に応ずる出力電流(4〜20mA)が大きくなれば、その大きくなった分を利用して、励磁電流Iexを大きな値に切り替えるようにしている。
【0015】
例えば、計測値が20%となると、励磁電流Iexの値が6.7mAに切り替えられる。すなわち、計測値20%に応ずる出力電流Ioutは7.2mAであり、励磁回路3ではIa=0.5mA必要なので、励磁電流Iexとして6.7mAまで流すことができる。計測値が40%となると、励磁電流Iexの値が9.9mAに切り替えられる。すなわち、計測値40%に応ずる出力電流Ioutは10.4mAであり、励磁回路3ではIa=0.5mA必要なので、励磁電流Iexとして9.9mAまで流すことができる。このように、計測値に応じて励磁電流Iexを大きな値に切り替えることにより、信号起電力eを大きくして、S/N比を向上させ、安定した流量計測が可能となる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の2線式電磁流量計100では、直流励磁回路方式としているために、2線式電磁流量計100に供給される外部電圧Vs、すなわち直流電源200の電源電圧DC24Vから外部負荷RLにおける電圧降下Iout×RLを差し引いた電圧Vsが励磁回路3と流量測定出力回路6とに分圧される。このため、励磁電圧回路3−1が生成する励磁電圧Vexは8.5Vと小さく、励磁コイル2へ供給される矩形波状の励磁電流Iexは、その値が大きくなるほど所要の値までの立ち上がり時間が長くなる。
【0017】
図8は励磁電流Iexの値をIex=3.5mA、6.7mA、9.9mA、12mAと切り替えた場合の立ち上がり波形であり、励磁電流Iexの値が3.5mAと小さい場合には、同図に示す波形Iのように即座に立ち上がる。しかし、励磁電圧回路3−1が生成する励磁で電圧は変わらないため、励磁電流Iexの値が6.7mA、9.9mA、12mAと大きくなると、同図に示す波形II,III ,IVのようにように立ち上がり時間が長くなり、極性が切り替わる直前の定常域(Iexが所要値に達した後の平坦な波形部分)taが短くなる。
【0018】
サンプルホールド回路6−2では信号起電力eの値を極性が切り替わる直前でサンプルホールドする。例えば、信号起電力eの極性が切り替わる直前の5msの間の信号起電力eをサンプリングし、その平均値を保持する。励磁電流Iexの値が12mAの場合、励磁電流Iexの極性が切り替わる直前の定常域taは5ms程度であり、サンプリングされる信号起電力eはかろうじて安定した励磁電流Iexにより得られる値となる。
【0019】
しかし、励磁電流Iexの値が大凡ではあるが12mAを越えると、励磁電流Iexが変化している間の信号起電力eがサンプリングされるようになり、電極4a,4bに生じる渦電流などによって、流量の計測値に誤差が含まれるものとなる。このため、従来の多点励磁切替方式の2線式電磁流量計100では、計測値に応じて多段階に設定される励磁電流Iexの限界値が12mA程度とされており、これ以上励磁電流Iexの値を大きくすることができなかった。
【0020】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、計測値に応じて多段階に設定される励磁電流の限界値をさらに大きくすることのできる2線式電磁流量計を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、上述した2線式電磁流量計において、流量測定出力回路における計測値が所定値を越えた場合、一対の信号線の間に直列に接続されている励磁回路と流量測定出力回路との接続を並列に切り替える切替手段を設けたものである。
この発明によれば、流量測定出力回路における計測値が例えば20%を越えると、それまで一対の信号線の間に直列に接続されていた励磁回路と流量測定出力回路とが並列に接続される。すなわち、それまで外部電圧が励磁回路と流量測定出力回路とに分圧されていたものが、励磁回路と流量測定出力回路とのそれぞれに印加されるものとなる。このため、励磁回路において生成される励磁電圧をそれまでの励磁電圧よりも大きくすることが可能となり、励磁電流の立ち上がり時間を早くし、極性が切り替わる直前の定常域を長くすることができるようになる。これにより、励磁電流を例えば12mA以上としても、極性が切り替わる直前の定常域として5ms以上を確保することが可能となり、計測値に応じて多段階に設定される励磁電流の限界値を12mA以上とすることが可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図1はこの発明に係る2線式電磁流量計の一実施の形態の概略を示す図である。同図において、図6と同一符号は図6を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。
【0023】
この2線式電磁流量計100Aにおいては、励磁回路3と流量測定出力回路6との接続ラインLA中に第1のスイッチSW1を設け、励磁電圧回路3−1とスイッチSW1との接続ライン上の点P1と抵抗R1と外部負荷RLとの間の接続ライン上の点P2との間(接続ラインLB中)に第2のスイッチSW2を設け、信号線L1と励磁電圧回路3−1との接続ライン上の点P3とスイッチSW1と流量測定出力回路6との接続ライン上の点P4との間(接続ラインLC中)に第3のスイッチSW3を設けている。
【0024】
また、流量測定出力回路6におけるCPU6−4にスイッチSW1〜SW3のオン・オフを制御する機能を付加し、A/D変換回路6−3から出力されたCPU6−4での計測値が0〜20%の範囲ではスイッチSW1をオン(スイッチSW2,SW3はオフ)とし、CPU6−4での計測値が20%を上回った場合には、スイッチSW2,SW3をオン(スイッチSW1はオフ)とするようにしている。
【0025】
また、A/D変換回路6−3からの信号起電力に基づいて求めた計測値に応じ、図7に示した関係ではなく、図2に示された関係で定まる値の電流を励磁電流とするように励磁回路3の電流調整回路3−2へCPU6−4より指令を与えるようにしている。また、CPU6−4での計測値が20%を上回った場合、CPU6−4より励磁電圧回路3−1へ指令を与え、スイッチSW1〜SW3の切り替えに合わせて励磁電圧Vexの値を8.5Vから14Vの定電圧へ切り替えるようにしている。
【0026】
〔直列励磁回路方式:0%〜20%〕
CPU6−4は、A/D変換回路6−3からの信号起電力に基づいて計測値を求め、この計測値が0〜20%の範囲ではスイッチSW1をオンとし、スイッチSW2,SW3をオフとする。これにより、励磁回路3と流量測定出力回路6とが信号線L1とL2との間に直列に接続され、2線式電磁流量計100Aは従来の2線式電磁流量計100と同様の動作を行う。
【0027】
図3にこの場合の2線式電磁流量計100Aにおける回路接続を単純化して示す。この場合、励磁回路3における励磁電圧回路3−1が生成する励磁電圧Vexは8.5Vとされ、電流調整回路3−2が励磁コイル2へ供給する励磁電流Iexの値は3.5mAとされ、励磁電圧回路3−1側を流れる電流Iaは計測値0%〜20%に対応して0.5〜3.7mAとされる。また、流量測定出力回路6では、定電圧回路6−7側への電流Ibが3mAとされ、トランジスタQ1側への電流Iccsが計測値0%〜20%に対応して1〜4.2mAとされる。
【0028】
〔並列励磁回路方式:20%〜100%〕
CPU6−4は、A/D変換回路6−3からの信号起電力に基づいて求めた計測値が20%を上回ると、すなわち直流電源200に戻される出力電流Ioutが7.2mAを超えると、スイッチSW1をオフとし、スイッチSW2,SW3をオンとする。これにより、それまで信号線L1とL2との間に直列に接続されていた励磁回路3と流量測定出力回路6とが、信号線L1とL2との間に並列に接続されるようになる。
【0029】
図4にこの場合の2線式電磁流量計100Aにおける回路接続を単純化して示す。この場合、直流電源200からの入力電流Iin=7.2mAは、励磁回路3への電流I1(I1=Iex+Ia)と流量測定出力回路6への電流I2(I2=Ib+Iccs)とに分流される。この例では、励磁回路3における励磁コイル2への励磁電流Iexの値は3.5mAとされ、励磁電圧回路3−1での励磁電圧Vexの生成にIa=0.5mAの電流が必要とされ、流量測定出力回路6では定電圧回路6−7側への電流Ibとして3mAを必要とする。これらの電流IexとIcとIbとを足し合わせると、3.5+0.5+3=7mAとなり、直流電源200からの入力電流Iin=7.2mAとほゞ一致する。なお、7.2mAと7mAとの差0.2mAについては、流量測定出力回路6におけるトランジスタQ1側を流れる電流Iccsとする。
【0030】
また、CPU6−4は、計測値が20%を上回ると、励磁電圧回路3−1へ指令を与え、励磁電圧Vexの値を8.5Vから14Vへと切り替える。この励磁電圧Vexの8.5Vから14Vへの切り替えは、スイッチSW1〜SW3の切り替えによって励磁回路3と流量測定出力回路6とが信号線L1とL2との間に並列に接続されることによって実現可能となるものである。
【0031】
すなわち、計測値が20%を上回る前は、励磁回路3と流量測定出力回路6とは信号線L1とL2との間に直列に接続されている。この場合、2線式電磁流量計100Aの外部電圧Vsは励磁回路3と流量測定出力回路6とに分圧され、励磁回路3への供給電圧は小さい。このため、励磁電圧Vexの値は、8.5V程度としかできない。これに対し、計測値が20%を上回ると、励磁回路3と流量測定出力回路6とは信号線L1とL2との間に並列に接続される。この場合、2線式電磁流量計100Aの外部電圧Vsは励磁回路3と流量測定出力回路6とのぞれぞれに印加されるものとなり、励磁回路3への供給電圧が大きくなる。これにより、励磁電圧回路3−1が生成する励磁電圧Vexを、14V程度まで大きくすることが可能となる。
【0032】
励磁電圧回路3−1が生成する励磁電圧Vexが14Vとされると、それまでの励磁電圧Vex=8.5Vに対し、励磁電流Iexの立ち上がり時間が早くなり、極性が切り替わる直前の定常域も長くなる。励磁電流Iexの値が3.5mA程度では顕著な差はないが、流量信号(入力電圧)の増大に伴って励磁電流Iexの値が大きくなるほどその差が大きくなり、例えば並列励磁回路方式で励磁電流Iexを最大限流すことの可能な16.5mAとした場合、図5に示すように定常域taとして6ms程度を確保することができる。すなわち、従来は励磁電流Iexの限界値を12mA程度としかできなかったが、計測値20%を境として直列励磁回路方式から並列励磁回路方式に切り替えることによって、励磁電流Iexの限界値を最大限流すことの可能な16.5mAまで大きくすることができる。
【0033】
CPU6−4は、計測値が40%を上回ると、励磁電流Iexの値を6.9mAに切り替える。すなわち、計測値40%に応ずる出力電流Ioutは10.4mAであり、励磁回路3ではIa=0.5mA必要であり、流量測定出力回路6では3mA必要であるので、流量測定出力回路6でのトランジスタQ1側への電流Iccsを0mAとすれば、励磁電流Iexとして6.9mA流すことができる。
【0034】
CPU6−4は、計測値が60%を上回るまでは、励磁電流Iexの値を6.9mAとする。この間の余剰な電流はトランジスタQ1側への電流Iccsとして流す。そして、計測値が60%を上回ると、励磁電流Iexの値を10.1mAに切り替える。すなわち、計測値60%に応ずる出力電流Ioutは13.6mAであり、励磁回路3ではIa=0.5mA必要であり、流量測定出力回路6では3mA必要であるので、流量測定出力回路6でのトランジスタQ1側への電流Iccsを0mAとすれば、励磁電流Iexとして10.1mA流すことができる。
【0035】
以下、同様にして、CPU6−4は、計測値が80%を上回ると励磁電流Iexの値を13.3mAとし、計測値が100%となると励磁電流Iexの値を16.5mAとする。励磁電流Iexが12mAを超えても、本実施の形態では並列励磁回路方式として励磁電圧Vexが14Vと高くされていることから、励磁電流Iexの立ち上がり時間が早く、極性が切り替わる直前の定常域も長くなることから、安定した励磁電流Iexにより得られる信号起電力eをサンプリングして、正確な計測値を求めることができるようになる。
【0036】
なお、上述した実施の形態では、計測値が20%を上回った場合に直列励磁回路方式から並列励磁回路方式に切り替えるようしたが、必ずしも20%を直列励磁回路方式から並列励磁回路方式への切り替えポイントとしなくてもよい。例えば、計測値50%を直列励磁回路方式から並列励磁回路方式への切り替えポイントするなどとしてもよい。また、図2に示した計測値と励磁電流Iexとの関係はあくまでも一例として示したものであり、励磁電流Iexの切り替えポイントを変えたり、励磁電流Iexの値を変えるなど、種々の変形が自在である。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、流量測定出力回路における計測値が所定値を越えた場合、一対の信号線の間に直列に接続されている励磁回路と流量測定出力回路との接続を並列に切り替える切替手段を設けたので、計測値が所定値を越えるまでは外部電圧が励磁回路と流量測定出力回路とに分圧されていたものが、計測値が所定値を超えると励磁回路と流量測定出力回路とのそれぞれに印加されるものとなり、これにより励磁回路において生成される励磁電圧をそれまでの励磁電圧よりも大きくすることが可能となり、励磁電流の立ち上がり時間を早くし、極性が切り替わる直前の定常域を長くし、計測値に応じて多段階に設定される励磁電流の限界値をさらに大きくすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る2線式電磁流量計の一実施の形態の概略を示す図である。
【図2】この2線式電磁流量計における計測値と励磁電流Iexの指示値との関係を示す図である。
【図3】この2線式電磁流量計における計測値が20%を上回る前までの回路接続(直列励磁回路方式)を単純化して示した図である。
【図4】この2線式電磁流量計における計測値が20%を上回った時の回路接続(並列励磁回路方式)を単純化して示した図である。
【図5】並列励磁回路方式に切り替えられた場合の励磁電流Iexの値を16.5mAとしたときの立ち上がり波形を例示する図である。
【図6】従来の2線式電磁流量計の概略を示す図である。
【図7】従来の2線式電磁流量計における計測値と励磁電流Iexの指示値との関係を示す図である。
【図8】励磁電流Iexの値をIex=3.5mA、6.7mA、9.9mA、12mAと切り替えた場合の立ち上がり波形を例示する図である。
【符号の説明】
1…測定管、2…励磁コイル、3…励磁回路、3−1…励磁電圧回路、3−2…電流調整回路、4a,4b…電極、5…接地電極、6…流量測定出力回路、6−1…信号起電力検出回路、6−2…サンプルホールド回路、6−3…A/D変換回路、6−4…CPU、6−5…D/A変換回路、6−6…電流調整回路、CP1…コンパレータ、Q1…トランジスタ、R1…抵抗、6−7…定電圧回路、SW1〜SW3…スイッチ、LA,LB,LC…接続ライン、L1,L2…信号線、RL…外部負荷、100A…2線式電磁流量計、200…直流電源。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic flowmeter for measuring the flow rate of a fluid having conductivity in various process systems, and in particular, an external voltage is supplied from a pair of signal lines connected to a DC power supply, and a pair of signals for supplying the external voltage The present invention relates to a two-wire electromagnetic flowmeter that outputs a measured value by adjusting an output current flowing through a wire.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of two-wire electromagnetic flowmeter, a rectangular wave-shaped exciting current Iex at a predetermined frequency is applied to an exciting coil arranged with the direction of generation of the magnetic field perpendicular to the flow direction of the fluid flowing in the measuring tube. The sensor detects a signal electromotive force (a signal proportional to the flow rate) obtained between the electrodes arranged in the measurement tube at right angles to the magnetic field generated by the excitation coil, and calculates the CPU based on the detected signal electromotive force. The measured value is determined as a value of 0 to 100% by the processing, and the current (output current) flowing through a pair of signal lines for supplying an external voltage to the two-wire electromagnetic flow meter is 4 to 20 mA according to the measured value. The current range is adjusted.
[0003]
FIG. 6 schematically shows a conventional two-wire electromagnetic flowmeter. In the figure, 100 is a two-wire electromagnetic flow meter, 200 is a DC power supply, and an external voltage Vs from the
[0004]
In the two-wire
[0005]
The
[0006]
The flow rate
[0007]
The signal electromotive force detection circuit 6-1 detects a signal electromotive force obtained between the
[0008]
The CPU 6-4 obtains a measured value (0 to 100%) based on the signal electromotive force from the A / D conversion circuit 6-3 and outputs it to the D / A conversion circuit 6-5. The D / A conversion circuit 6-5 converts the measurement value (digital value) from the CPU 6-4 into an analog value and sends the analog value to the current adjustment circuit 6-6. The current adjustment circuit 6-6 has a comparator CP1, a transistor Q1, and a resistor R1, and adjusts the base current of the transistor Q1 by the comparator CP1 to thereby convert the current Iccs flowing between the collector and the emitter of the transistor Q1 into D / A. The adjustment is performed according to the measurement value from the conversion circuit 6-5. The CPU 6-4 supplies the exciting current Iex to the
[0009]
(DC excitation circuit method)
In the two-wire
[0010]
For example, when the measurement value of the CPU 6-4 is 0%, the value of the excitation current Iex in the
[0011]
This 4 mA current flows into the flow
[0012]
If the measured value of the CPU 6-4 becomes, for example, 10%, the CPU 6-4 adjusts the current Iccs flowing through the transistor Q1 to 2.6 mA in order to set the output current Iout to Iout = 4 mA + 1.6 mA = 5.6 mA. I do. In this case, in the
[0013]
[Reason for changing the value of the excitation current Iex in multiple stages according to the measured value]
The value of the excitation current Iex is switched in multiple stages according to the value measured by the CPU 6-4 according to the relationship shown in FIG. Such a method of switching the value of the excitation current Iex in multiple stages is called a multipoint excitation switching method. If the multi-point excitation switching method is not used, that is, if the value of the excitation current Iex is fixed to 3.5 mA, the signal electromotive force obtained by the signal electromotive force detection circuit 6-1 is small because the magnetic flux density penetrating the fluid is small, The output fluctuates greatly under the influence of noise superimposed on the
[0014]
Assuming that the signal electromotive force obtained by the signal electromotive force detection circuit 6-1 is e, the signal electromotive force e is expressed as e = kBvD. In this equation, k is a constant, D is the diameter of the
[0015]
For example, when the measured value becomes 20%, the value of the excitation current Iex is switched to 6.7 mA. That is, the output current Iout corresponding to the measured value of 20% is 7.2 mA, and the
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional two-wire
[0017]
FIG. 8 shows a rising waveform when the value of the excitation current Iex is switched to Iex = 3.5 mA, 6.7 mA, 9.9 mA, and 12 mA. When the value of the excitation current Iex is as small as 3.5 mA, the same waveform is obtained. It rises immediately like the waveform I shown in the figure. However, since the voltage does not change by the excitation generated by the excitation voltage circuit 3-1, when the value of the excitation current Iex increases to 6.7 mA, 9.9 mA, and 12 mA, waveforms II, III, and IV shown in FIG. As described above, the rise time becomes longer, and the steady region (a flat waveform portion after Iex reaches a required value) ta immediately before the polarity is switched becomes shorter.
[0018]
The sample hold circuit 6-2 samples and holds the value of the signal electromotive force e immediately before the polarity is switched. For example, the signal electromotive force e is sampled for 5 ms immediately before the polarity of the signal electromotive force e is switched, and the average value is held. When the value of the exciting current Iex is 12 mA, the steady-state region ta immediately before the polarity of the exciting current Iex is switched is about 5 ms, and the signal electromotive force e to be sampled is a value obtained by the barely stable exciting current Iex.
[0019]
However, when the value of the exciting current Iex generally exceeds 12 mA, the signal electromotive force e while the exciting current Iex is changing is sampled, and an eddy current generated in the
[0020]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a two-wire system capable of further increasing the limit value of the excitation current set in multiple stages according to the measured value. An object of the present invention is to provide an electromagnetic flowmeter.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention relates to the above-described two-wire electromagnetic flow meter, wherein when a measurement value in a flow measurement output circuit exceeds a predetermined value, the two-wire electromagnetic flow meter is connected in series between a pair of signal lines. A switching means for switching the connection between the excitation circuit and the flow rate measurement output circuit in parallel.
According to the present invention, when the measured value in the flow measurement output circuit exceeds, for example, 20%, the excitation circuit and the flow measurement output circuit that have been connected in series between the pair of signal lines until then are connected in parallel. . That is, the external voltage that has been divided into the excitation circuit and the flow measurement output circuit until then is applied to each of the excitation circuit and the flow measurement output circuit. For this reason, it is possible to make the excitation voltage generated in the excitation circuit larger than the previous excitation voltage, so that the rise time of the excitation current can be shortened, and the stationary region immediately before the polarity is switched can be lengthened. Become. As a result, even if the exciting current is set to, for example, 12 mA or more, it becomes possible to secure 5 ms or more as a steady region immediately before the polarity is switched, and the limit value of the exciting current set in multiple steps according to the measured value is set to 12 mA or more. It is possible to do.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of a two-wire electromagnetic flow meter according to the present invention. 6, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG. 6, and a description thereof will be omitted.
[0023]
In the two-wire
[0024]
Further, a function of controlling the on / off of the switches SW1 to SW3 is added to the CPU 6-4 in the flow rate
[0025]
Further, according to the measurement value obtained based on the signal electromotive force from the A / D conversion circuit 6-3, a current having a value determined by the relationship shown in FIG. 2 instead of the relationship shown in FIG. The CPU 6-4 gives a command to the current adjustment circuit 3-2 of the
[0026]
[Series excitation circuit method: 0% to 20%]
The CPU 6-4 obtains a measured value based on the signal electromotive force from the A / D conversion circuit 6-3, and turns on the switch SW1 and turns off the switches SW2 and SW3 when the measured value is in the range of 0 to 20%. I do. Thus, the
[0027]
FIG. 3 shows a simplified circuit connection in the two-wire
[0028]
[Parallel excitation circuit type: 20% to 100%]
When the measured value obtained based on the signal electromotive force from the A / D conversion circuit 6-3 exceeds 20%, that is, when the output current Iout returned to the
[0029]
FIG. 4 shows a simplified circuit connection in the two-wire
[0030]
When the measured value exceeds 20%, the CPU 6-4 gives a command to the excitation voltage circuit 3-1 to switch the value of the excitation voltage Vex from 8.5V to 14V. The switching of the excitation voltage Vex from 8.5 V to 14 V is realized by connecting the
[0031]
That is, before the measured value exceeds 20%, the
[0032]
When the excitation voltage Vex generated by the excitation voltage circuit 3-1 is set to 14 V, the rising time of the excitation current Iex is earlier than the excitation voltage Vex = 8.5 V up to that point, and the steady range immediately before the polarity is switched is also increased. become longer. Although there is no significant difference when the value of the excitation current Iex is about 3.5 mA, the difference increases as the value of the excitation current Iex increases with an increase in the flow signal (input voltage). When the current Iex is set to 16.5 mA at which the maximum current can flow, a steady area ta of about 6 ms can be secured as shown in FIG. That is, conventionally, the limit value of the excitation current Iex could only be about 12 mA, but the limit value of the excitation current Iex was maximized by switching from the series excitation circuit method to the parallel excitation circuit method at a measurement value of 20%. It can be increased to 16.5 mA that can flow.
[0033]
When the measured value exceeds 40%, the CPU 6-4 switches the value of the excitation current Iex to 6.9 mA. That is, the output current Iout corresponding to the measured value of 40% is 10.4 mA, the
[0034]
The CPU 6-4 sets the value of the excitation current Iex to 6.9 mA until the measured value exceeds 60%. The surplus current during this period flows as the current Iccs to the transistor Q1. When the measured value exceeds 60%, the value of the exciting current Iex is switched to 10.1 mA. That is, the output current Iout corresponding to the measured value of 60% is 13.6 mA, the
[0035]
Similarly, when the measured value exceeds 80%, the CPU 6-4 sets the value of the exciting current Iex to 13.3 mA, and when the measured value reaches 100%, the CPU 6-4 sets the value of the exciting current Iex to 16.5 mA. Even if the excitation current Iex exceeds 12 mA, in this embodiment, the excitation voltage Vex is increased to 14 V as a parallel excitation circuit system, so the rising time of the excitation current Iex is short, and the steady-state region immediately before the polarity is switched is also increased. Since the length becomes longer, the signal electromotive force e obtained by the stable excitation current Iex is sampled, and an accurate measurement value can be obtained.
[0036]
In the above-described embodiment, when the measured value exceeds 20%, the system is switched from the series excitation circuit system to the parallel excitation circuit system. However, it is not always necessary to switch 20% from the series excitation circuit system to the parallel excitation circuit system. You do not need to make points. For example, a measurement value of 50% may be a switching point from the series excitation circuit system to the parallel excitation circuit system. Further, the relationship between the measured value and the exciting current Iex shown in FIG. 2 is merely an example, and various modifications such as changing the switching point of the exciting current Iex and changing the value of the exciting current Iex are possible. It is.
[0037]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, when the measured value in the flow rate measurement output circuit exceeds a predetermined value, the excitation circuit and the flow rate measurement output circuit connected in series between a pair of signal lines. The switching means for switching the connection in parallel to the external circuit is provided, so that the external voltage is divided into the excitation circuit and the flow rate measurement output circuit until the measured value exceeds the predetermined value, but the measured value exceeds the predetermined value. And the excitation circuit and the flow rate measurement output circuit are applied to each of the excitation circuits.This makes it possible to make the excitation voltage generated in the excitation circuit larger than the previous excitation voltage. However, the stationary region immediately before the polarity is switched can be lengthened, and the limit value of the exciting current set in multiple stages according to the measured value can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing an embodiment of a two-wire electromagnetic flow meter according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a measured value and an indicated value of an exciting current Iex in the two-wire electromagnetic flow meter.
FIG. 3 is a diagram showing a simplified circuit connection (series excitation circuit method) before a measured value in this two-wire electromagnetic flow meter exceeds 20%.
FIG. 4 is a simplified diagram showing circuit connection (parallel excitation circuit system) when a measured value of the two-wire electromagnetic flowmeter exceeds 20%.
FIG. 5 is a diagram illustrating a rising waveform when the value of the excitation current Iex is 16.5 mA when switching to the parallel excitation circuit method is performed.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a conventional two-wire electromagnetic flow meter.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a measured value in a conventional two-wire electromagnetic flowmeter and an indicated value of an exciting current Iex.
FIG. 8 is a diagram illustrating a rising waveform when the value of the excitation current Iex is switched to Iex = 3.5 mA, 6.7 mA, 9.9 mA, and 12 mA.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
この励磁コイルへの励磁電圧を生成すると共にその極性が周期的に変化する励磁電流を供給する励磁回路と、
前記測定管内を流れる流体の流れ方向および前記励磁コイルの発生磁界の方向と直交して前記測定管内に配置された電極間に得られる信号起電力を検出し、この検出される信号起電力に基づいて計測値を求め、この求めた計測値に応じて外部電圧を供給する一対の信号線に流れる出力電流を所定の電流範囲で調整する一方、前記求めた計測値に応じて前記励磁回路からの前記励磁コイルへの励磁電流の値を多段階に切り替える流量測定出力回路とを備え、
前記励磁回路と前記流量測定出力回路とが前記一対の信号線の間に直列に接続されている2線式電磁流量計において、
前記流量測定出力回路における前記計測値が所定値を越えた場合、前記一対の信号線の間に直列に接続されている前記励磁回路と前記流量測定出力回路との接続を並列に切り替える切替手段
を備えていることを特徴とする2線式電磁流量計。An excitation coil arranged so that the direction of generation of the magnetic field is perpendicular to the flow direction of the fluid flowing in the measurement tube;
An excitation circuit that generates an excitation voltage to the excitation coil and supplies an excitation current whose polarity periodically changes;
A signal electromotive force obtained between electrodes arranged in the measurement tube orthogonal to the flow direction of the fluid flowing in the measurement tube and the direction of the generated magnetic field of the excitation coil is detected, and based on the detected signal electromotive force, The output current flowing through a pair of signal lines for supplying an external voltage is adjusted within a predetermined current range in accordance with the obtained measurement value, and the output current from the excitation circuit is adjusted in accordance with the obtained measurement value. A flow rate measurement output circuit that switches the value of the exciting current to the exciting coil in multiple stages,
In a two-wire electromagnetic flow meter, wherein the excitation circuit and the flow measurement output circuit are connected in series between the pair of signal lines,
When the measurement value in the flow rate measurement output circuit exceeds a predetermined value, a switching unit that switches a connection between the excitation circuit and the flow rate measurement output circuit connected in series between the pair of signal lines in parallel. A two-wire electromagnetic flowmeter, comprising:
前記切替手段は、前記流量測定出力回路における前記計測値が所定値を越えた場合、前記励磁回路における前記励磁コイルへの励磁電圧をそれまでの励磁電圧よりも高い励磁電圧に切り替えることを特徴とする2線式電磁流量計。The two-wire electromagnetic flow meter according to claim 1,
When the measurement value in the flow rate measurement output circuit exceeds a predetermined value, the switching unit switches an excitation voltage to the excitation coil in the excitation circuit to an excitation voltage higher than a previous excitation voltage. 2-wire electromagnetic flowmeter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002223839A JP3996464B2 (en) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 2-wire electromagnetic flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002223839A JP3996464B2 (en) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 2-wire electromagnetic flow meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004061450A true JP2004061450A (en) | 2004-02-26 |
| JP3996464B2 JP3996464B2 (en) | 2007-10-24 |
Family
ID=31943493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002223839A Expired - Fee Related JP3996464B2 (en) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 2-wire electromagnetic flow meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3996464B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3015830A1 (en) | 2014-10-28 | 2016-05-04 | Azbil Corporation | Standard signal generator |
| JP2016085149A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | アズビル株式会社 | Standard signal generator |
| JP2016085148A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | アズビル株式会社 | Standard signal generator |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5533685A (en) * | 1978-09-01 | 1980-03-08 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Electromagnetic flow meter |
| JPS61110298A (en) * | 1984-11-05 | 1986-05-28 | 株式会社山武 | Instrument |
| JPH04370715A (en) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Two-wire type electromagnetic flowmeter converter |
| JPH06307905A (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-04 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Electromagnetic flowmeter detector |
| JPH0850043A (en) * | 1994-08-09 | 1996-02-20 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 2-wire electromagnetic flow meter |
-
2002
- 2002-07-31 JP JP2002223839A patent/JP3996464B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5533685A (en) * | 1978-09-01 | 1980-03-08 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Electromagnetic flow meter |
| JPS61110298A (en) * | 1984-11-05 | 1986-05-28 | 株式会社山武 | Instrument |
| JPH04370715A (en) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Two-wire type electromagnetic flowmeter converter |
| JPH06307905A (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-04 | Yamatake Honeywell Co Ltd | Electromagnetic flowmeter detector |
| JPH0850043A (en) * | 1994-08-09 | 1996-02-20 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 2-wire electromagnetic flow meter |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3015830A1 (en) | 2014-10-28 | 2016-05-04 | Azbil Corporation | Standard signal generator |
| JP2016085150A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | アズビル株式会社 | Standard signal generator |
| JP2016085149A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | アズビル株式会社 | Standard signal generator |
| JP2016085148A (en) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | アズビル株式会社 | Standard signal generator |
| US10215615B2 (en) | 2014-10-28 | 2019-02-26 | Azbil Corporation | Standard signal generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3996464B2 (en) | 2007-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4008779B2 (en) | 2-wire electromagnetic flow meter | |
| CN101005266B (en) | Universal motor speed controller | |
| JP2000241213A (en) | Magnetic induction type flow meter | |
| CN101111746A (en) | Method of monitoring the function of a magnetically inductive flow measurement sensor | |
| EP1628116B1 (en) | Electromagnetic flow meter | |
| JP2002340638A (en) | Electromagnetic flow meter | |
| JP2931354B2 (en) | Electromagnetic flow meter | |
| JP3043757B2 (en) | Adjustment method of coil current flowing through coil assembly | |
| JP3996464B2 (en) | 2-wire electromagnetic flow meter | |
| JP3062916B2 (en) | 2-wire electromagnetic flowmeter | |
| JPH05231892A (en) | Flow-rate measuring apparatus | |
| CN211978011U (en) | Magnetic flowmeter for measuring fluid flow | |
| JP2020056654A (en) | Excitation circuit and electromagnetic flowmeter | |
| JP5820303B2 (en) | 2-wire electromagnetic flow meter | |
| JP3062915B2 (en) | 2-wire electromagnetic flowmeter | |
| JP2619121B2 (en) | Electromagnetic flow meter | |
| JPH0726660Y2 (en) | Electromagnetic flow meter | |
| JP3583699B2 (en) | Sensor device | |
| JP3161307B2 (en) | Electromagnetic flow meter | |
| JP5130664B2 (en) | Switching power supply | |
| JP3965130B2 (en) | Magnetic induction flow measurement method | |
| JP2019184544A (en) | Converter for electromagnetic flow meter, electromagnetic flow meter, and method for operating flow rate | |
| JP3131758B2 (en) | Distributor for electromagnetic flowmeter | |
| JP2025179539A (en) | Electromagnetic flowmeter excitation circuit | |
| JP2838650B2 (en) | Electromagnetic flow meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041224 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070306 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070515 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070626 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070731 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070802 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3996464 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110810 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120810 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140810 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |