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点击次数:470 发布时间:2016/11/15

创意无极限,仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利——电磁流量计的励磁电路以及电磁流量计。该专利由阿自倍尔株式会社申请,并于2016年11月9日获得授权公告。
    内容说明
    本发明涉及在各种工序系统中对具有导电性的流体的流量进行测量的电磁流量计的励磁电路以及具备该励磁电路的电磁流量计。
    发明背景
    一般地,在对具有导电性的流体的流量进行测量的电磁流量计中,向励磁线圈供给极性交替切换的励磁电流,检测与来自励磁线圈的产生磁场正交并配置在测量管内的一对电极之间产生的电动势,将该电极之间产生的电动势放大后,通过取样信号处理,对流过测量管内的流体的流量进行测量,所述励磁线圈被配置成使得磁场产生方向垂直于在测量管内流动的流体的流动方向。
    发明内容
    本发明要解决的问题:在这种现有技术中,由于励磁线圈L的反电动势,在开关电路SW61~SW64的接点端子侧和励磁信号SA、SB被输入的控制端子侧之间会产生高电压差。在励磁电流Iex的极性切换时,在端子L1、L2之间会产生高反电动势,电容元件C的充电电压VC的峰值变得比电源电位VP还要高。例如,在电源电位VP是10V的情况下,有时充电电压VC会因励磁线圈L的反电动势而上升到100V左右。
    在此,对于SW63、SW64,由于被施加高电压的接点端子一般会变成MOSFET( N沟道)的漏极端子,因此即使不采用高耐压做法,MOSFET也不会受到损伤。但是,对于SW61、SW62,由于通过电流输入端子Tin从电容元件C施加了高电压的接点端子一般会变成MOSFET( P沟道)的源极端子,因此存在产生SW61、SW62的损伤的问题。


    图为第一实施形态所涉及的励磁电路的结构的电路图


    作为用于回避这种由高电压导致的SW61~SW64的损伤的一个方法,考虑有进行限制充电电压VC的峰值等保护对策的方法。然而,根据这种方法,由于充电至电容元件C的电压被削减,因此存在无法将励磁线圈L的反电动势作为励磁线圈的驱动电力有效地利用的问题。
    此外,作为用于回避这种由高电压导致的SW61、SW62的损伤的其他方法,也考虑使用由具有充分耐压性能的MOSFET、即高耐压MOSFET构成的耐压开关电路作为这些SW61、SW62,使得即使在施加了励磁线圈L的反电动势的情况下也会不产生损伤。作为一例,通常的MOSFET的漏极·源极之间电压的绝对最大规格( VDS )为20V左右,高耐压MOSFET的VDS为100V左右或100V以上。
    但是,由于高耐压MOSFET的导通电阻有增大的倾向,因此由于该导通电阻,励磁电流Iex被削减,其结果,存在无法利用电源电位VP高效率地驱动励磁线圈的问题。
    此外,如前所述,成为用构成开关电路的MOSFET进行开/关控制的对象的接点端子侧的电压在从电源电位VP的10V至充电电压VC的峰值的100V的范围内大范围地变动。
    另一方面,高耐压MOSFET在开/关控制高电压时,需要与该电压相符地将高电压施加于栅极端子。因此,要控制大幅度变动的电压,也需要切换栅极端子侧的电压,存在控制系统极为复杂化的问题。
    本发明是为解决这样的问题而做出的,其目的在于提供一种电磁流量计的励磁电路,能够回避由高电压导致的开关电路的损伤,同时有效地利用励磁线圈L的反电动势,使励磁电流的上升快速进行。
    为了达到这种目的,本发明所涉及的励磁电路是用于电磁流量计的励磁电路,所述电磁流量计将励磁电流供给至配置在测量管的外侧的励磁线圈,用配置于该测量管的一对电极对与此相应地在该测量管内的流体中产生的、与该励磁线圈的磁场正交的电动势进行检测,基于该电动势测量该流体的流量值,所述励磁电路具有:切换电路,所述切换电路基于由具有励磁频率的脉冲信号构成的励磁信号,对从外部供给的驱动电流的电流输入端子以及电流输出端子与所述励磁线圈的一端以及另一端的连接进行切换,由此,从该驱动电流生成交流的励磁电流并供给至所述励磁线圈;和充放电电路,所述充放电电路将由所述励磁线圈产生的反电动势向电容元件充电,且基于所述励磁信号,将从该电容元件放电的放电电流作为所述励磁电流向所述励磁线圈的所述一端或所述另一端切换供给。
    所述切换电路具有:第一开关电路,所述第一开关电路的一个接点端子连接于所述电流输入端子,所述第一开关电路与所述励磁信号相对应地进行开/关动作;第二开关电路,所述第二开关电路的一个接点端子连接于所述电流输入端子,所述第二开关电路与所述第一开关电路反相位地进行开/关动作;第一二极管,所述第一二极管的阳极端子连接于所述第一开关电路的另一个接点端子,阴极端子连接于所述励磁线圈的所述一端;第二二极管,所述第二二极管的阳极端子连接于所述第二开关电路的另一个接点端子,阴极端子连接于所述励磁线圈的所述另一端;第三开关电路,所述第三开关电路的一个接点端子连接于所述第一二极管的阴极端子以及所述励磁线圈的所述一端,另一个接点端子连接于所述电流输出端子,所述第三开关电路与所述第一开关电路反相位地进行开/关动作;以及第四开关电路,所述第四开关电路的一个接点端子连接于所述第二二极管的阴极端子以及所述励磁线圈的所述另一端,另一个接点端子连接于所述电流输出端子,所述第四开关电路与所述第一开关电路同相位地进行开/关动作,所述充放电电路具有:二极管电桥,所述二极管电桥对产生于所述励磁线圈的两端的反电动势进行整流并向所述电容元件充电;第一耐压开关电路,所述第一耐压开关电路与所述第一开关同相位地对从所述电容元件向所述励磁线圈的所述一端的所述放电电流的供给进行开/关控制;以及第二耐压开关电路,所述第二耐压开关电路与所述第一开关电路反相位地对从所述电容元件向所述励磁线圈的所述另一端的所述放电电流的供给进行开/关控制。
    根据本发明,通过第一以及第二二极管,能够防止由来自励磁线圈的反电动势产生的高电压向第一以及第二开关电路的接点端子施加。又,由励磁线圈产生的反电动势通过充放电电路的二极管电桥向电容元件充电,电容元件的充电电力通过充放电电路的第一以及第二耐压开关电路被向励磁线圈供给。因此,能够回避由高电压导致的开关电路的损伤,同时有效利用励磁线圈的反电动势,使励磁电流的上升快速进行。

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