标准信号产生器的制造方法
标准信号产生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用以校正电磁流量计的转换器的标准信号产生器。
【背景技术】
[0002]图12㈧为表示以往的电磁流量计的构成的框图。电磁流量计由检测器I和转换器2构成。检测器I由如下构件构成:励磁线圈10，其产生磁场；以及测定管11，其配置在产生自励磁线圈10的磁场中，检测因测定对象的流体在该磁场中流动而产生的电动势并输出与其流速成比例的流量信号。转换器2对检测器I的励磁线圈10供给如图12(B)所示的励磁电流，并且将输入自检测器I的图12(C)那样的流量信号转换成表示流体的流量或流速的模拟信号或数字信号。
[0003]由于从检测器I输入至转换器2的流量信号为μ V级的微小信号，所以有因转换器2中所使用的电气零件的老化而导致测量精度劣化之虞。因此，在设置有电磁流量计的现场使用标准信号产生器(下面记作校正器)来像下述那样定期地进行校正作业(参考专利文献I)。
[0004]在校正作业中，首先将如图13(A)所示的构成的校正器3而非检测器I连接至转换器2。校正器3由如下构件构成:输入电路30，其接收输入自转换器2的像图13(B)那样的励磁电流；CPU (Central Processing Unit) 31，其产生基准流量信号；输出电路32，其输出CPU 31中所产生的基准流量信号；设定-显示器33，其用以设定校正器3或者向校正作业人员显示信息；电源电路34 ;以及电池35。校正作业人员使用设定-显示器33对校正器3设定转换器2的机种信息以及校正点的流速值。
[0005]校正器3的CPU 31与从转换器2的XY端子经由输入电路30而输入的励磁电流同步地输出相当于所设定的流速值的基准流量信号。该基准流量信号经由输出电路32以如图13(C)所示的信号的形式输入至转换器2。校正作业人员根据基准流量信号来确认输出自转换器2的数据，从而确认转换器2的测量精度是否在容许范围内。根据该确认结果，如有必要，则实施转换器2的再调整。
[0006]校正器3必须以I台对应多机种的转换器2，但励磁电流因机种而不同。在4线制电磁流量计的标准型中，励磁电流为±100?200mA左右，但在作为纸浆等混入有固态物质的流体用电磁流量计的流体噪声应对型电磁流量计中，是流动±300mA以上的励磁电流而提高S/N比。在可反过来使用的电流有限制的2线制电磁流量计中，励磁电流为±3.5?12mA左右(参考专利文献2)。即便流体流速相同，若励磁电流不同，则流量信号电平也不一样，因此，校正器3必须输出与转换器2的机种以及所设定的流速值相应的流量信号。
[0007]此外，在2线制电磁流量计或电池式电磁流量计中，也有设置有励磁电流的休止期间( = OmA)的类型，以降低消耗电流的平均值(参考专利文献3)。在该休止期间内，校正器3所输出的流量信号也必须设为零。
[0008]为了易于在设置现场进行作业，校正器3必须小型、轻量，因此无法内置检测器I的励磁线圈之类的大型零件。因此，校正器3的输入电路30为如图14所示的非常简单的电路。即，成为检测器I的励磁线圈的替代品的零件为以相反方向并联的二极管D100、D101以及并联电阻R100，对这些零件流动有励磁电流lex。通过电阻R101、R102和电容器ClOO在这些零件的两端电压(XY端子间电压)Vxy上加上补偿电压而进行单一极化，将所得电压VAD输入至CPU 31中所内置的A/D转换器，检测励磁电流Iex的极性变化及休止期间。
[0009]将在4线制标准型电磁流量计的转换器2 (励磁电流Iex为土 150mA)上连接有校正器3时的动作波形的例子不于图15(A)?图15(C)。图15(A)表不励磁电流Iex，图15(B)表示转换器2的XY端子间电压Vxy，图15 (C)表示输入电路30的输出电压VAD。
[0010]由于是图14所示的构成的输入电路30，因此即便像将4线制标准型电磁流量计的转换器2或者流体噪声应对型电磁流量计的转换器2连接至校正器3的情况那样对输入电路30流动较大的励磁电流Iex，XY端子间电压Vxy也会因二极管D100、DlOl的IF-VF(正向电流-正向电压)特性而被抑制在不到±1V，因此二极管D100、D101以及其他内部零件不会发热。
[0011]此外，在像将2线制电磁流量计的转换器2连接至校正器3时那样励磁电流Iex较小的情况下，由于二极管D100、DlOl为接近高阻抗的状态，因此输入电路30的输出电压VAD的特性接近直线，从而可检测极性变化及休止期间。将以励磁电流Iex为横轴从-300mA变化至+300mA时的XY端子间电压Vxy及输出电压VAD的特性示于图16 (A)、图16⑶。
[0012]在使用以上那样的校正器3的校正作业中，有时在电磁流量计的设置现场没有能够使用的商用电源，为了在这种现场也能进行校正作业，使用电池35作为校正器3的电源，利用电源电路34来生成校正器3的各部所需的电压。
[以往技术文献]
[专利文献]
[0013][专利文献I]日本专利特开平7-146165号公报[专利文献2]日本专利特开2004-61450号公报
[专利文献3]日本专利特开平11-142199号公报
【发明内容】
[发明要解决的问题]
[0014]在以往的校正器中，由于使用电池作为电源，因此，当在现场电池耗尽时，存在无法再进行校正作业的问题。作为解决该问题的方法，考虑利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压的方法。
[0015]然而，在利用供给自转换器的励磁电流的情况下，若转换器为2线制电磁流量计的转换器，则所供给的励磁电流较小，因此设置在校正器内的电源电路的发热量较少，但有可能无法获得作为校正器的动作所需的电压(功率)。此外，在转换器为4线制电磁流量计的转换器的情况下，由于所供给的励磁电流较大，因此校正器内的电源电路的发热有可能增大。
[0016]本发明是为了解决上述课题而成，其目的在于提供一种在利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压的情况下可实现稳定的动作并抑制发热的标准信号产生器。
[解决问题的技术手段]
[0017]本发明为一种标准信号产生器，其产生用以校正电磁流量计的基准流量信号，其特征在于包括:输入电路，其接收来自所述电磁流量计的转换器的励磁电流；控制单元，其产生与所述励磁电流同步的基准流量信号；以及电源电压切换单元，所述输入电路包括:第I整流电路，其对所述励磁电流进行整流；第I电阻，其设置在用以供给在标准信号产生器中使用的电源电压的电源电压输出端子与所述第I整流电路的输出端子之间；放大电路，其输出将该第I电阻的两端电压放大而成的第I输出电压；以及恒压电路，其以使输出自所述电源电压输出端子的电源电压恒定的方式进行控制；所述电源电压切换单元根据所述第I输出电压与指定的第I阈值的比较结果来控制所述恒压电路而切换所述电源电压。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，在所述第I输出电压为所述第I阈值以上时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为指定的第I电平，在所述第I输出电压不到所述第I阈值时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为高于所述第I电平的指定的第2电平。
[0018]此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述恒压电路包括:晶体管，其设置在所述电源电压输出端子与接地之间；以及分路调节器，其将输出自所述电源电压输出端子的电源电压经电阻分压而得的电压作为基准输入来控制所述晶体管的栅极电压；所述电源电压切换单元通过根据所述第I输出电压与所述第I阈值的比较结果而变更所述分路调节器的基准输入来切换所述电源电压。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于进而包括:电池，其用以供电；以及电源电压供给源切换单元，在将所述第I输出电压与指定的第2阈值进行比较而判定为所述励磁电流为供给电流不足时，其将所述电源电压的供给源从所述输入电路的恒压电路切换至所述电池。
[0019]此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述控制单元根据输出自所述输入电路的第I输出电压来判定与标准信号产生器连接的所述转换器的机种，产生与所判定的机种相应的基准流量信号并输出至所述转换器。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述控制单元在将与标准信号产生器连接的电磁流量计的转换器判定为2线制电磁流量计的转换器时，产生与所述第I输出电压所表示的励磁电流的值相应的基准流量信号并输出至所述转换器。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述输入电路进而包括:第2整流电路，其仅对所述励磁电流的正极性侧进行整流；第2电阻，其设置在该第2整流电路的输出端子与接地之间；第3整流电路，其仅对所述励磁电流的负极性侧进行整流；以及第3电阻，其设置在该第3整流电路的输出端子与接地之间，所述控制单元根据所述第2电阻的两端电压即第2输出电压和所述第3电阻的两端电压即第3输出电压来判定所述励磁电流的极性，在判定所述励磁电流为正极性时，产生正极性的基准流量信号并输出至所述转换器，在 判定所述励磁电流为负极性时，产生负极性的基准流量信号并输出至所述转换器。
[发明的效果]
[0020]根据本发明，通过利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压，可在无电池的情况下驱动标准信号产生器。因而，不会再因为电池耗尽而无法进行校正作业。此外，在本发明中，可根据第I输出电压与指定的第I阈值的比较结果来控制恒压电路而切换电源电压。因而，在本发明中，在与标准信号产生器连接的转换器为2线制电磁流量计的转换器时，可升高电源电压，因此可无问题地供给标准信号产生器的动作所需的功率，不会再发生因供电不足而引起的标准信号产生器的动作停止等故障。此外，在本发明中，在与标准信号产生器连接的转换器为4线制电磁流量计的转换器时，可降低电源电压，因此可抑制标准信号产生器的发热，从而可抑制因内部发热而引起的电路的温度漂移，所以可降低温度漂移对标准信号产生器的性能的影响。
[0021]此外，在本发明中，在将第I输出电压与指定的第2阈值进行比较而判定为励磁电流为供给电流不足时，通过将电源电压的供给源从输入电路的恒压电路切换至电池，可防止标准信号产生器的动作所需的功率不足。在本发明中，即便励磁电流处于供给自2线制电磁流量计的转换器的电流的低值范围，也不会产生因供电不足而引起的标准信号产生器的动作停止等故障。此外，在励磁电流的休止期间，由于变为从电池供给电源电压，因此即便在休止期间较长的情况下，也不会产生标准信号产生器的动作停止等故障。此外，在本发明中，在励磁电流处于供给自4线制电磁流量计的转换器的电流的范围、或者供给自2线制电磁流量计的转换器的电流的低值以上的范围时，由于不从电池供电，因此与像以往的标准信号产生器那样仅使用电池作为电源的情况相比，可大幅减少电池的消耗。
[0022]此外，在本发明中，通过在标准信号产生器的输入电路中设置第I整流电路、第I电阻及放大电路，可在控制单元侧准确地测量励磁电流，因此可实现转换器的机种设定的自动化。
[0023]此外，在本发明中，可输出与励磁电流的大小成比例的高精度的第I输出电压，从而可产生与励磁电流的值相应的基准流量信号来输出至转换器，从而可在全流量测量范围内实现2线制电磁流量计的校正。
[0024]此外，在本发明中，通过在标准信号产生器的输入电路中设置第2整流电路、第2电阻、第3整流电路及第3电阻，可准确地检测励磁电流的极性。
【附图说明】
[0025]图1为表示本发明的第I实施方式的校正器的构成的框图。
图2为表示本发明的第I实施方式的校正器的输入电路的构成的电路图。
图3为表示本发明的第I实施方式的校正器的电源电路的构成的框图。
图4为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的动作波形的例子的图。
图5为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的动作波形的另一例的图。
图6为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的励磁电流-输出电压特性的图。 图7为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的励磁电流-输出电压特性的图。 图8为说明本发明的实施方式的校正器的机种设定处理的流程图。
图9为说明本发明的实施方式的校正器的流量信号输出处理的流程图。
图10为表示本发明的第2实施方式的校正器的构成的框图。
图11为表示本发明的第2实施方式的校正器的输入电路的构成的电路图。
图12为表示以往的电磁流量计的构成的框图以及表示电磁流量计的各部的信号波形的图。
图13为表示以往的校正器的构成的框图以及表示校正器的各部的信号波形的图。
图14为表示以往的校正器的输入电路的构成的电路图。
图15为表示在4线制标准型电磁流量计的转换器上连接有校正器时的动作波形的例子的图。
图16为表示以往的校正器的输入电路的励磁电流-输出电压特性的图。
【具体实施方式】
[0026][第I实施方式]
下面，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。图1为表示本发明的第I实施方式的校正器的构成的框图，对与图13(A)相同的构成标注有相同符号。本实施方式的校正器3a由如下构件构成:输入电路30a，其接收输入自转换器2的励磁电流；CPU 31a，其是产生与励磁电流同步的基准流量信号的控制单元；输出电路32，其将输出自CPU 31a的基准流量信号转换为差动信号并输出至转换器2 ;设定-显示器33，其用以设定校正器3a或者向校正作业人员显示信息；以及电源电路34a。
[0027]图2为表示本实施方式的输入电路30a的构成的电路图。输入电路30a由如下构件构成:二极管D1，其正极与输入电路30a的输入端子X连接；二极管D2，其正极与输入电路30a的输入端子Y连接，负极与二极管Dl的负极连接；二极管D3，其负极与输入端子X连接，正极接地；二极管D4，其负极与输入端子Y连接，正极接地；二极管D5，其正极与输入端子X连接；二极管D6，其正极与输入端子Y连接；电阻R1，其一端与二极管D1、D2的负极连接，另一端与输入电路30a的电源电压输出端子连接；电阻R2、R3，其等的一端与电源电压输出端子连接；电阻R4，其一端与电阻R3的另一端连接，另一端接地；分路调节器U1，其基准输入端子与电阻R3与R4的连接点连接，正极接地，负极与电阻R2的另一端连接；P沟道功率MOS晶体管Ql，其栅极与电阻R2的另一端以及分路调节器Ul的负极连接，源极与电源电压输出端子连接，漏极接地；电阻R5，其一端与二极管Dl、D2的负极连接；电阻R6，其一端与电阻R5的另一端连接，另一端接地；电阻R7，其一端与电源电压输出端子连接；运算放大器U2，其电源输入端子被供给电源电压(+VA)，同相输入端子与电阻R5与R6的连接点连接，反相输入端子与电阻R7的另一端连接；电阻R8，其一端与运算放大器U2的反相输入端子连接，另一端与运算放大器U2的输出端子连接；电阻R9，其一端与运算放大器U2的输出端子连接，另一端与输入电路30a的第I信号输出端子连接；电阻R10，其一端与二极管D5的负极连接，另一端接地；电阻R11，其一端与二极管D5的负极连接#沟道功率MOS晶体管Q2，其栅极与电阻Rll的另一端连接，漏极与输入电路30a的第2信号输出端子连接，源极接地；电阻R12，其一端与电源电压(+VD)连接，另一端与N沟道功率MOS晶体管Q2的漏极连接；电阻R13，其一端与二极管D6的负极连接，另一端接地；电阻R14，其一端与二极管D6的负极连接#沟道功率MOS晶体管Q3，其栅极与电阻R14的另一端连接，漏极与输入电路30a的第3信号输出端子连接，源极接地；电阻R15，其一端与电源电压(+VD)连接，另一端与N沟道功率MOS晶体管Q3的漏极连接；电容器Cl，其一端与电源电压输出端子连接，另一端接地；电容器C2，其一端与电阻R9的另一端连接，另一端接地；电容器C3，其一端与电阻Rll的另一端连接，另一端接地；电容器C4，其一端与电阻R14的另一端连接，另一端接地；比较器U3，其电源输入端子被供给电源电压(+VA)，反相输入端子与输入电路30a的第I信号输出端子连接；N沟道功率MOS晶体管Q4，其栅极与比较器U3的输出端子连接，源极接地；电阻R16，其一端与电阻R3与R4的连接点连接，另一端与N沟道功率MOS晶体管Q4的漏极连接；电阻R17，其一端与比较器U3的同相输入端子连接，另一端与比较器U3的输出端子连接；以及电阻R18，其一端与电源电压(+Vref)连接，另一端与比较器U3的同相输入端子连接。
[0028]图3为表示本实施方式的电源电路34a的构成的框图。电源电路34a由如下构件构成=DC-DC转换器340，其将输出自输入电路30a的电源电压输出端子的直流电源电压VCC作为输入，生成直流电源电压(+VA) ;DC-DC转换器341，其将直流电源电压VCC作为输入，生成直流电源电压(-VA) ;DC-DC转换器342，其将直流电源电压VCC作为输入，生成直流电源电压(+VD);以及DC-DC转换器343，其将直流电源电压(+VA)作为输入，生成直流电源电压(+Vref)。
[0029]DC-DC转换器340、342为升压型转换器，DC-DC转换器341为极性反转型转换器，DC-DC转换器343为降压型转换器。电源电压的大小关系为|VA| > VD > VCC。由于电源电压(+Vref)为后文叙述的用以设定阈值的电压，因此酌情设定即可。
[0030]在以往的校正器3中，仅将输入电路30的I输出输入至CPU 31的A/D转换器而测量励磁电流Iex的极性和大致的电流值，而在本实施方式中，将输入电路30a的输出分为3份而输入至CPU 31a的A/D转换器和输入端口。此外，在本实施方式中，利用来自转换器2的励磁电流来生成在校正器3a中使用的电源电压。
[0031]二极管Dl?D4、运算放大器U2、电阻R1、R5?R9以及电容器C2构成电流值测量用输入电路。在电流值测量用输入电路中，利用由二极管Dl?D4构成的单相全波整流电路对交流的励磁电流Iex进行整流，并利用设置在单相全波整流电路的输出端子(二极管D1、D2的负极)与电源电压 输出端子之间的电阻Rl将整流后的电流转换为电压。该电阻Rl被设为低阻抗(例如I Ω )。由此，即便在像将4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2连接至校正器3a时那样流动较大的励磁电流Iex的情况下，也可抑制电阻Rl的发热。
[0032]电阻Rl被减小，电压电平也相应地减小，因此，利用由运算放大器U2和电阻R5?R8构成的差动放大电路将电阻Rl的两端电压放大至可获得后级A/D转换器所需的分辨率的电平为止。通过运算放大器U2和电阻Rl、R5?R8使用高精度且温度特性较小的类型，可提高流量测量精度。
[0033]由电阻R9和电容器C2构成的低通滤波电路对运算放大器U2的输出电压进行低通滤波而输出输出电压VAD。电阻R9和电容器C2设定适当的时间常数，以避免因来自外部的噪声而导致后级A/D转换器出错的测量。
[0034]如此，电流值测量用输入电路将输入自转换器2的励磁电流Iex转换为电压，并将转换后的输出电压VAD输出至CPU 31a的A/D转换器。虽然无法利用该输出电压VAD来检测励磁电流Iex的极性，但输出了与励磁电流Iex的大小成比例的高精度的输出电压VAD，因此可在CPU 31a侧高精度地测量励磁电流值。再者，在电流值测量用输入电路中，由于将电阻Rl的两端电压放大而作为输出电压VAD加以输出，因此二极管Dl?D4的VF(正向电压)特性不会影响测量值的精度。此外，由电阻R9和电容器C2构成的低通滤波电路并非必需的构成，也可将运算放大器U2的输出电压作为输出电压VAD1。
[0035]二极管D5、N沟道功率MOS晶体管Q2、电阻RlO?R12以及电容器C3构成正极性检测用输入电路。在正极性检测用输入电路中，利用由二极管D5构成的单相半波整流电路而仅对交流的励磁电流Iex的正极性侧进行整流，并利用电阻RlO将整流后的电流转换为电压。
[0036]由电阻Rll和电容器C3构成的低通滤波电路对电阻RlO的两端电压进行低通滤波。通过该低通滤波电路后的电压被N沟道功率MOS晶体管Q2转换为高电平(+VD)或低电平(OV)的输出电压V01。S卩，在励磁电流Iex为正极性的情况下，输出电压VOl为低电平，在励磁电流Iex为负极性的情况下，输出电压VOl为高电平。
[0037]如此，正极性检测用输入电路将励磁电流Iex转换为电压，并将转换后的输出电压VOl输入至CPU 31a的输入端口 DI1。在CPU 31a侧，仅将输出电压VOl用于励磁电流Iex的正极性的判定。电阻Rll和电容器C3设定适当的时间常数，以避免因来自外部的噪声而导致后级输入端口 DIl出错的测量。再者，由电阻Rll和电容器C3构成的低通滤波电路并非必需的构成。
[0038]二极管D6、N沟道功率MOS晶体管Q3、电阻R13?R15以及电容器C4构成负极性检测用输入电路。在负极性检测用输入电路中，利用由二极管D6构成的单相半波整流电路而仅对交流的励磁电流Iex的负极性侧进行整流，并利用电阻R13将整流后的电流转换为电压。
[0039]由电阻R14和电容器C4构成的低通滤波电路对电阻R13的两端电压进行低通滤波。通过该低通滤波电路后的电压被N沟道功率MOS晶体管Q3转换为高电平(+VD)或低电平(OV)的输出电压V02。S卩，在励磁电流Iex为负极性的情况下，输出电压V02为低电平，在励磁电流Iex为正极性的情况下，输出电压V02为高电平。
[0040]如此，负极性检测用输入电路将励磁电流Iex转换为电压，并将转换后的输出电压V02输入至CPU 31a的输入端口 DI2。在CPU 31a侧，仅将输出电压V02用于励磁电流Iex的负极性的判定。电阻R14和电容器C4设定适当的时间常数，以避免因来自外部的噪声而导致后级输入端口 DI2出错的测量。再者，由电阻R14和电容器C4构成的低通滤波电路并非必需的构成。
[0041]下拉电阻R10、R13被设为高阻抗(例如10kQ)。由此，可忽略不通过电阻Rl而通过电阻R10、R13来流动的励磁电流lex。当输出电压V01、V02的下降速度(晶体管Q2、Q3从OFF切换至ON的速度)延迟时，励磁电流Iex的极性切换的检测会延迟，但由于输出电压V01、V02的上升速度可延迟，因此即便电阻R10、R13的电阻值较大，也无问题。
[0042]接着，分路调节器U1、P沟道功率MOS晶体管Q1、电阻R2?R4、R16以及电容器Cl构成利用励磁电流Iex生成直流电源电压VCC的恒压电路。在恒压电路中，利用分压电阻R3、R4及R16对通过励磁电流检测用电阻Rl后的电压(电源电压VCC)进行分压，并将该分压后的电压输入至分路调节器Ul的基准输入端子。
[0043]分路调节器Ul以使输入至基准输入端子的电压与内部基准电压变得相同的方式控制P沟道功率MOS晶体管Ql的栅极电压。其结果为，以电阻Rl的另一端(电源电压输出端子)的电压VCC成为设定电压的方式进行控制。如此，即便输入自转换器2的励磁电流Iex的值发生变化，电源电压VCC也为恒定值。此外，在电源电压输出端子与接地之间设置有平滑用电容器Cl。恒压电路中所生成的电源电压VCC被供给至电源电路34a。
[0044]虽然在励磁电流Iex的休止期间不供给电流(=OmA)，但由于休止期间通常为数百ms以下，因此只要利用电容器Cl中所储存的电荷来保持该期间的电源，则无问题。
[0045]电源电路34a的DC-DC转换器340将输出自输入电路30a的电源电压输出端子的电源电压VCC作为输入，生成电源电压(+VA)。该电源电压(+VA)被供给至输入电路30a、CPU 31a及输出电路32。电源电路34a的DC-DC转换器341将电源电压VCC作为输入，生成电源电压(-VA)。该电源电压(-VA)被供给至输出电路32。电源电路34a的DC-DC转换器342将电源电压VCC作为输入，生成电源电压(+VD)。该电源电压(+VD)被供给至输入电路30a、CPU 31a及设定-显示器33。电源电路34a的DC-DC转换器343将电源电压(+VA)作为输入，生成电源电压(+Vref)。该电源电压(+Vref)被供给至输入电路30a。如此，通过使用DC-DC转换器340?343，即便在电源电压VCC中有些许波纹电压，也可利用DC-DC转换器340?343加以稳定化。
[0046]此处，在本实施方式中，是根据来自转换器2的励磁电流Iex来切换电源电压VCC。推挽输出型比较器U3、N沟道功率MOS晶体管Q4以及电阻R17、R18构成电源电压切换单
J L ο
[0047]在输入电路30a的输出电压VAD为指定的电压阈值THl以上时，比较器U3输出低电平而将N沟道功率MOS晶体管Q4设为断开。电压阈值THl由电源电压(+Vref)和电阻R17、R18设定。输出电压VAD为电压阈值THl以上表示励磁电流Iex为指定的电流阈值以上(相当于输出自4线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的电流电平，例如27mA以上)。
[0048]当N沟道功率MOS晶体管Q4变为断开时，与晶体管Q4导通的情况相比，输入至分路调节器Ul的基准输入端子的电压升高，因此分路调节器Ul朝着降低电源电压VCC的方向控制P沟道功率MOS晶体管Ql的栅极电压。因而，电源电压VCC降低。
[0049]此外，在输入电路30a的输出电压VAD不到电压阈值THl时，比较器U3输出高电平而将N沟道功率MOS晶体管Q4设为导通。输出电压VAD不到电压阈值THl表示励磁电流Iex不到指定的电流阈值(相当于输出自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的电流电平)。
[0050]当N沟道功率MOS晶体管Q4变为导通时，与晶体管Q4断开的情况相比，输入至分路调节器Ul的基准输入端子的电压降低，因此分路调节器Ul朝着升高电源电压VCC的方向控制P沟道功率MOS晶体管Ql的栅极电压。因而，电源电压VCC升高。
[0051]将本实施方式的输入电路30a的动作波形的例子示于图4(A)?图4(G)、图5 (A)?图5 (G)。图4 (A)?图4 (G)表示励磁电流Iex = ± 150mA的情况，图5 (A)?图5 (G)表示励磁电流Iex = 土 15mA的情况。图4 (A)、图5⑷表示励磁电流Iex，图4 (B)、图5 (B)表示XY端子间电压Vxy，图4 (C)、图5 (C)表示电源电压VCC，图4 (D)、图5⑶表示输出电压VAD，图4(E)、图5(E)表示比较器U3的输出电压Vu3，图4 (F)、图5 (F)表示输出电压V01，图4 (G)、图5 (G)表示输出电压V02。
[0052]此外，将以励磁电流Iex为横轴从-300mA变化至+300mA为止时的XY端子间电压Vxy、电源电压VCC、输出电压VAD、Vu3以及V01、V02的特性示于图6 (A)?图6 (F)。此夕卜，将图6(A)?图6(F)中励磁电流Iex为-30mA?+30mA的区域经放大而成的图示于图7(A)?图 7(F)。
[0053]如上所述，在输出自转换器2的励磁电流Iex处于输出自4线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围的情况下，电源电 压VCC会降低。在图4⑷?图4(G)的例子以及图6⑷?图6(F)、图7⑷?图7(F)中的Iex = +27mA以上、Iex = -27mA以下的例子中，电源电压VCC = 1.5V。
[0054]另一方面，在励磁电流Iex处于输出自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围的情况下，电源电压VCC会升高。在图5㈧?图5(G)的例子以及图6(A)?图6(F)、图7(A)?图7(F)中的Iex = ±25mA以内的例子中，电源电压VCC = 3V。
[0055]此时，在图3所示的电源电路34a中，在校正器3a的动作所需的总功率P(+VA、-VA、-Vref、+VD各输出电压X各电流的总和)为8mW、总效率η设为80%的情况下，所需的输入功率为8 + 0.8 = 10mW，在VCC = 1.5V的情况下，若没有6.7mA以上的供给作为励磁电流Iex，则会输入功率不足。但是，若VCC = 3V，则只要有3.3mA以上的供给作为励磁电流Iex即可，即便是2线制电磁流量计的转换器2 (励磁电流Iex = 3.5?12mA左右(参考专利文献2))也可进行供电。
[0056]接着，对本实施方式的校正器3a的CPU 31a的动作进行说明。CPU 31a按照配置在CPU 31a的内部或外部的存储器(未图示)中所存储的程序来执行以下处理。
[0057]首先，使用图8的流程图，对机种设定处理进行说明。在自动判别并设定转换器2的机种的自动设定模式的情况下(图8步骤SlOO中的Y)，CPU 31a经由A/D转换器获取来自输入电路30a的输出电压VAD (图8步骤S101)。是否设为自动设定模式可由校正作业人员预先使用设定-显示器33来确定好。在不设为自动设定模式的情况下，校正作业人员使用设定-显示器33来输入转换器2的机种信息(图8步骤S102)。
[0058]在自动设定模式的情况下，CPU 31a判定经由A/D转换器而获取的输出电压VAD的电平(图8步骤S103)。在输出电压VAD为对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平以上、且处于对应于4线制标准型电磁流量计的转换器2的范围的情况下(图8步骤S104中的Y)，CPU 31a将与校正器3a连接的转换器2判定为4线制标准型电磁流量计的转换器2 (图8步骤S105)。在步骤S104中判定为Y表示输出电压VAD所表示的励磁电流的值处于输出自4线制标准型电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围。
[0059]此外，在输出电压VAD为对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平以上、且处于对应于4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2的范围的情况下(图8步骤S104中的N)，CPU 31a将与校正器3a连接的转换器2判定为4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2 (图8步骤S106)。在步骤S104中判定为N表示输出电压VAD所表示的励磁电流的值处于输出自4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围。
[0060]此外，在输出电压VAD不到对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平、且处于对应于2线制电磁流量计的转换器2的范围的情况下(图8步骤S107中的Y)，CPU 31a将与校正器3a连接的转换器2判定为2线制电磁流量计的转换器2 (图8步骤S108)。在步骤S107中判定为Y表示输出电压VAD所表示的励磁电流的值处于输出自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围。
[0061]在输出电压VAD不到对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平、且不到对应于2线制电磁流量计的转换器2的最低电平的情况下(图8步骤S107中的N)，CPU 31a实施异常处理(图8步骤S109)。在该异常处理中，通过设定-显示器33通知校正作业人员无法设定。以上，机种设定处理结束。
[0062]接着，使用图9的流程图，对流量信号输出处理进行说明。首先，CPU 31a经由A/D转换器获取来自输入电路30a的输出电压VAD (图9步骤S200)。继而，CPU 31a判定经由A/D转换器而获取的输出电压VAD的电平(图9步骤S201)。在输出电压VAD高于指定的休止电平的情况下，CPU 31a判定经由输入端口 DIl而获取的输出电压VOl的电平(图9步骤S202)。
[0063]在输出电压VOl为低电平的情况(输出自转换器2的励磁电流Iex为正极性的情况)下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种和预先设定的流速值的正极性的基准流量信号(图9步骤S203)。该基准流量信号经由CPU 31a的D/A转换器及输出电路32而输入至转换器2。
[0064]在输出电压VOl为高电平而非低电平的情况下，CPU 31a判定经由输入端口 DI2而获取的输出电压V02的电平(图9步骤S204)。在输出电压V02为低电平的情况(输出自转换器2的励磁电流Iex为负极性的情况)下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种和预先设定的流速值的负极性的基准流量信号(图9步骤S205)。
[0065]再者，在与校正器3a连接的转换器2为2线制电磁流量计的转换器2的情况下，即便流速设定值相同，也必须根据励磁电流Iex的值来改变基准流量信号(参考专利文献2)。因而，在与校正器3a连接的转换器2为2线制电磁流量计的转换器2、且输出自转换器2的励磁电流Iex为正极性的情况下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种、输出电压VADl所表示的励磁电流Iex的值以及预先设定的流速值的正极性的基准流量信号(步骤S203)，在输出自转换器2的励磁电流Iex为负极性的情况下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种、输出电压VADl所表示的励磁电流Iex的值以及预先设定的流速值的负极性的基准流量信号(步骤S205)。
[0066]在输出电压V02为高电平而非低电平的情况下，CPU 31a将基准流量信号设为OV(图9步骤S206)。此外，在输出电压VAD为休止电平以下的情况下，CPU 31a也将基准流量信号设为OV(步骤S206)。CPU 31a与来自转换器2的励磁电流Iex(输入自输入电路30a的输出电压VAD、V01、V02)同步地进行以上那样的流量信号输出处理。
[0067]如上所述，在本实施方式中，通过利用供给自转换器2的励磁电流Iex来生成电源电压VCC，可在无电池的情况下驱动校正器3a。因而，不会再因为电池耗尽而无法进行校正作业。此外，在本实施方式中，在与校正器3a连接的转换器2为2线制电磁流量计的转换器2时，电源电压VCC会升高，因此可无问题地供给校正器3a的动作所需的功率，不会再发生因供电不足而引起的校正器3a的动作停止等故障。此外，在本实施方式中，在与校正器3a连接的转换器2为4线制电磁流量计的转换器2时，电源电压VCC会降低，因此可抑制校正器3a的发热，从而可抑制因内部发热而引起的电路的温度漂移，所以可降低温度漂移对校正器3a的性能的影响。
[0068]此外，在本实施方式中，通过在输入电路30a中设置电流值测量用输入电路，可在CPU 31a侧准确地测量励磁电流Iex，因此可实现转换器2的机种设定的自动化。此外，在本实施方式中，可输出与励磁电流Iex的大小成比例的高精度的输出电压VAD1，从而可像上述那样准确地测量励磁电流Iex，因此可产生与励磁电流Iex的值相应的基准流量信号而输入至转换器2，从而可在全流量测量范围内实现2线制电磁流量计的转换器2的校正。
[0069]此外，在本实施方式中，通过在输入电路30a中设置正极性检测用输入电路和负极性检测用输入电路，可准确地检测励磁电流的极性。在本实施方式中，即便在对正极性检测用输入电路及负极性检测用输入电路的输出设置有低通滤波电路的情况下，也可设定针对励磁电流Iex的极性检测而加以优化的低通滤波电路的时间常数，因此可减小输出电压VOU V02的上升、下降的延迟，从而较以往而言，可提高励磁电流Iex的极性变化的检测速度。
[0070]再者，由于运算放大器U2的电源供给自利用DC-DC转换器340将电源电压VCC升压至电压(+VA)而成的电源电压，因此不会因电源电压VCC的变动而引起运算放大器U2发生输入补偿电压漂移(电流测量值的漂移)，不会影响电流测量精度。
[0071][第2实施方式]
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。图10为表示本发明的第2实施方式的校正器的构成的框图，对与图1相同的构成标注有相同符号。本实施方式的校正器3b由输入电路30b、CPU 31a、输出电路32、设定-显示器33、电源电路34a、电池35及开关SWl构成。CPU 31a、输出电路32、设定-显示器33及电源电路34a的动作与第I实施方式中所说明的一致。
[0072]图11为表示本实施方式的输入电路30b的构成的电路图，对与图2相同的构成标注有相同符号。输入电路30b由如下构件构成:二极管Dl?D6 ;分路调节器Ul ;运算放大器U2 ;比较器U3 ;P沟道功率MOS晶体管Ql ；N沟道功率MOS晶体管Q2?Q4 ;电阻Rl?R18 ；电容器Cl?C4 ; 比较器U4，其电源输入端子被供给电源电压(+VA)，反相输入端子与输入电路30b的第I信号输出端子连接，输出端子与输入电路30b的第4信号输出端子连接；电阻R19，其一端与电源电压(+Vref)连接；电阻R20，其一端与电阻R19的另一端连接，另一端接地；电阻R21，其一端与电阻R19和R20的连接点连接，另一端与比较器U4的同相输入端子连接；以及电阻R22，其一端与比较器U4的同相输入端子连接，另一端与比较器U4的输出端子连接。
[0073]只要可在供给自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的整个范围(±3.5?12mA左右)内供给校正器的动作所需的总功率P，则可使用第I实施方式的输入电路30a的构成而不会产生问题。但在如下情况下，本实施方式较为有效:所需的总功率P较大，且励磁电流Iex处于供给自2线制电磁流量计的转换器2的电流的低值范围(例如不到5mA)，即便较高地设定电源电压VCC也会供电不足。
[0074]比较器U4、电阻R19?R22以及开关SWl构成电源电压供给源切换单元。在输出至输入电路30b的第I信号输出端子的输出电压VAD为指定的电压阈值TH2 (THl > TH2)以上时，比较器U4将输出电压Vu4设为低电平。在该情况下，由于开关SWl将输出自输入电路30b的电源电压VCC供给至电源电路34a，因此校正器3a的动作与第I实施方式中所说明的一致。
[0075]此外，在输出电压VAD不到电压阈值TH2时，比较器U4输出高电平的输出电压Vu40在该情况下，开关SWl将针对电源电路34a的电源电压的供给源从输入电路30b切换至电池35。
[0076]电压阈值TH2通过电源电压(+Vref)和电阻R19?R22的值加以设定。该电压阈值TH2设定为对应于如下电流值的电压值即可:较无法从励磁电流Iex获得校正器3b的动作所需的总功率P的状态、即励磁电流Iex供给电流不足的状态的值大若干的电流值(例如5mA)。因而，在励磁电流Iex供给电流不足之前，比较器U4的输出电压Vu4从低电平变为高电平，针对电源电路34a的电源电压的供给源从输入电路30b切换至电池35。
[0077]如上所述，在本实施方式中，在励磁电流Iex供给不足时，通过将电源电压的供给源从输入电路30b切换至电池35，可防止校正器3b的动作所需的功率P不足。在本实施方式中，即便励磁电流Iex处于供给自2线制电磁流量计的转换器2的电流的低值范围(例如不到5mA)，也不会发生因供电不足而引起的校正器3b的动作停止等故障。此外，在励磁电流Iex的休止期间，同样是从电池35向电源电路34a供给电源电压，因此即便在休止期间较长的情况下，也不会发生校正器3b的动作停止等故障。
[0078]此外，在本实施方式中，在励磁电流Iex处于供给自4线制电磁流量计的转换器2的电流的范围、或者供给自2线制电磁流量计的转换器2的电流的低值以上的范围(例如5mA以上)时，由于不从电池35供电，因此与像以往的校正器3那样仅使用电池35的情况相比，可大幅减少电池35的消耗。
[0079]再者，在第1、第2实施方式中，也可利用CPU 31a来实现由比较器U3、N沟道功率MOS晶体管Q4以及电阻R17、R18构成的电源电压切换单元中的由比较器U3和电阻R17、R18构成的判定单元的部分。在该情况下，在输出电压VAD为电压阈值THl以上时，CPU 31a将N沟道功率MOS晶体管Q4设为断开即可，在输出电压VAD不到电压阈值THl时，CPU 31a将N沟道功率MOS晶体管Q4设为导通即可。
[0080]此外，在第2实施方式中，也可利用CPU 31a来实现由比较器U4、电阻R19?R22以及开关SWl构成的电源电压供给源切换单元中的由比较器U4和电阻R19?R22构成的判定单元的部分。在该情况下，在输出电压VAD为电压阈值TH2以上时，CPU 31a以使针对电源电路34a的电源电压的供给源为输入电路30b的方式控制开关SWl即可，在输出电压VAD不到电压阈值TH2时，CPU 31a以使针对电源电路34a的电源电压的供给源为电池35的方式控制开关SWl即可。
[工业上的可利用性]
[0081 ] 本发明可应用于对电磁流量计的转换器进行校正的技术。
[符号说明]
[0082] 2转换器 3a校正器 30a、30b输入电路 31a CPU 32输出电路 33设定-显示器 34a电源电路 35 电池
340?343 DC-DC转换器
Dl?D6 二极管
Ul分路调节器
U2运算放大器
U3、U4比较器
Ql P沟道功率MOS晶体管
Q2?Q4 N沟道功率MOS晶体管
Rl?R22 电阻Cl?C4 电容器Sffl开关。
【主权项】
1.一种标准信号产生器，其产生校正电磁流量计用的基准流量信号，其特征在于，包括: 输入电路，其接收来自所述电磁流量计的转换器的励磁电流； 控制单元，其产生与所述励磁电流同步的基准流量信号；以及 电源电压切换单元， 所述输入电路包括: 第I整流电路，其对所述励磁电流进行整流； 第I电阻，其设置在用以供给在标准信号产生器中使用的电源电压的电源电压输出端子与所述第I整流电路的输出端子之间； 放大电路，其输出将该第I电阻的两端电压放大而成的第I输出电压；以及 恒压电路，其进行控制，以使输出自所述电源电压输出端子的电源电压恒定， 所述电源电压切换单元根据所述第I输出电压与指定的第I阈值的比较结果来控制所述恒压电路，而切换所述电源电压。2.根据权利要求1所述的标准信号产生器，其特征在于， 在所述第I输出电压为所述第I阈值以上时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为指定的第I电平，在所述第I输出电压不到所述第I阈值时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为高于所述第I电平的指定的第2电平。3.根据权利要求1或2所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述恒压电路包括: 晶体管，其设置在所述电源电压输出端子与接地之间；以及 分路调节器，其将输出自所述电源电压输出端子的电源电压经电阻分压而得的电压作为基准输入，来控制所述晶体管的栅极电压， 所述电源电压切换单元通过根据所述第I输出电压与所述第I阈值的比较结果而变更所述分路调节器的基准输入，来切换所述电源电压。4.根据权利要求1至3中任一项所述的标准信号产生器，其特征在于，进而包括: 电池，其用以供电；以及 电源电压供给源切换单元，在将所述第I输出电压与指定的第2阈值进行比较而判定为所述励磁电流为供给电流不足时，所述电源电压供给源切换单元将所述电源电压的供给源从所述输入电路的恒压电路切换至所述电池。5.根据权利要求1至4中任一项所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述控制单元根据输出自所述输入电路的第I输出电压来判定与标准信号产生器连接的所述转换器的机种，产生与所判定的机种相应的基准流量信号并输出至所述转换器。6.根据权利要求5所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述控制单元在将与标准信号产生器连接的电磁流量计的转换器判定为2线制电磁流量计的转换器时，产生与所述第I输出电压所表示的励磁电流的值相应的基准流量信号并输出至所述转换器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述输入电路进而包括: 第2整流电路，其仅对所述励磁电流的正极性侧进行整流； 第2电阻，其设置在该第2整流电路的输出端子与接地之间； 第3整流电路，其仅对所述励磁电流的负极性侧进行整流；以及 第3电阻，其设置在该第3整流电路的输出端子与接地之间， 所述控制单元根据所述第2电阻的两端电压即第2输出电压和所述第3电阻的两端电压即第3输出电压来判定所述励磁电流的极性，在判定所述励磁电流为正极性时，产生正极性的基准流量信号并输出至所述转换器，在判定所述励磁电流为负极性时，产生负极性的基准流量信号并输出至所述转换器。
【专利摘要】本发明在利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压的情况下，实现稳定的动作并抑制发热。标准信号产生器的输入电路(30a)包括：整流电路(D1～D4)，其对励磁电流进行整流；电阻(R1)，其设置在用以供给电源电压(VCC)的电源电压输出端子与整流电路的输出端子之间；放大电路(U2、R5～R8)，其输出将电阻(R1)的两端电压放大而成的输出电压(VAD)；以及恒压电路(U1、Q1、R2～R4、R16、C1)，其以电源电压(VCC)恒定的方式进行控制。电源电压切换单元(U3、Q4、R17、R18)根据输出电压(VAD)与指定阈值的比较结果来控制恒压电路而切换电源电压(VCC)。
【IPC分类】G01F1/58, G01F25/00
【公开号】CN105547382
【申请号】CN201510707553
【发明人】百濑修
【申请人】阿自倍尔株式会社
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年10月27日
【公告号】EP3015830A1, US20160116325
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用以校正电磁流量计的转换器的标准信号产生器。
【背景技术】
[0002]图12㈧为表示以往的电磁流量计的构成的框图。电磁流量计由检测器I和转换器2构成。检测器I由如下构件构成:励磁线圈10，其产生磁场；以及测定管11，其配置在产生自励磁线圈10的磁场中，检测因测定对象的流体在该磁场中流动而产生的电动势并输出与其流速成比例的流量信号。转换器2对检测器I的励磁线圈10供给如图12(B)所示的励磁电流，并且将输入自检测器I的图12(C)那样的流量信号转换成表示流体的流量或流速的模拟信号或数字信号。
[0003]由于从检测器I输入至转换器2的流量信号为μ V级的微小信号，所以有因转换器2中所使用的电气零件的老化而导致测量精度劣化之虞。因此，在设置有电磁流量计的现场使用标准信号产生器(下面记作校正器)来像下述那样定期地进行校正作业(参考专利文献I)。
[0004]在校正作业中，首先将如图13(A)所示的构成的校正器3而非检测器I连接至转换器2。校正器3由如下构件构成:输入电路30，其接收输入自转换器2的像图13(B)那样的励磁电流；CPU (Central Processing Unit) 31，其产生基准流量信号；输出电路32，其输出CPU 31中所产生的基准流量信号；设定-显示器33，其用以设定校正器3或者向校正作业人员显示信息；电源电路34 ;以及电池35。校正作业人员使用设定-显示器33对校正器3设定转换器2的机种信息以及校正点的流速值。
[0005]校正器3的CPU 31与从转换器2的XY端子经由输入电路30而输入的励磁电流同步地输出相当于所设定的流速值的基准流量信号。该基准流量信号经由输出电路32以如图13(C)所示的信号的形式输入至转换器2。校正作业人员根据基准流量信号来确认输出自转换器2的数据，从而确认转换器2的测量精度是否在容许范围内。根据该确认结果，如有必要，则实施转换器2的再调整。
[0006]校正器3必须以I台对应多机种的转换器2，但励磁电流因机种而不同。在4线制电磁流量计的标准型中，励磁电流为±100?200mA左右，但在作为纸浆等混入有固态物质的流体用电磁流量计的流体噪声应对型电磁流量计中，是流动±300mA以上的励磁电流而提高S/N比。在可反过来使用的电流有限制的2线制电磁流量计中，励磁电流为±3.5?12mA左右(参考专利文献2)。即便流体流速相同，若励磁电流不同，则流量信号电平也不一样，因此，校正器3必须输出与转换器2的机种以及所设定的流速值相应的流量信号。
[0007]此外，在2线制电磁流量计或电池式电磁流量计中，也有设置有励磁电流的休止期间( = OmA)的类型，以降低消耗电流的平均值(参考专利文献3)。在该休止期间内，校正器3所输出的流量信号也必须设为零。
[0008]为了易于在设置现场进行作业，校正器3必须小型、轻量，因此无法内置检测器I的励磁线圈之类的大型零件。因此，校正器3的输入电路30为如图14所示的非常简单的电路。即，成为检测器I的励磁线圈的替代品的零件为以相反方向并联的二极管D100、D101以及并联电阻R100，对这些零件流动有励磁电流lex。通过电阻R101、R102和电容器ClOO在这些零件的两端电压(XY端子间电压)Vxy上加上补偿电压而进行单一极化，将所得电压VAD输入至CPU 31中所内置的A/D转换器，检测励磁电流Iex的极性变化及休止期间。
[0009]将在4线制标准型电磁流量计的转换器2 (励磁电流Iex为土 150mA)上连接有校正器3时的动作波形的例子不于图15(A)?图15(C)。图15(A)表不励磁电流Iex，图15(B)表示转换器2的XY端子间电压Vxy，图15 (C)表示输入电路30的输出电压VAD。
[0010]由于是图14所示的构成的输入电路30，因此即便像将4线制标准型电磁流量计的转换器2或者流体噪声应对型电磁流量计的转换器2连接至校正器3的情况那样对输入电路30流动较大的励磁电流Iex，XY端子间电压Vxy也会因二极管D100、DlOl的IF-VF(正向电流-正向电压)特性而被抑制在不到±1V，因此二极管D100、D101以及其他内部零件不会发热。
[0011]此外，在像将2线制电磁流量计的转换器2连接至校正器3时那样励磁电流Iex较小的情况下，由于二极管D100、DlOl为接近高阻抗的状态，因此输入电路30的输出电压VAD的特性接近直线，从而可检测极性变化及休止期间。将以励磁电流Iex为横轴从-300mA变化至+300mA时的XY端子间电压Vxy及输出电压VAD的特性示于图16 (A)、图16⑶。
[0012]在使用以上那样的校正器3的校正作业中，有时在电磁流量计的设置现场没有能够使用的商用电源，为了在这种现场也能进行校正作业，使用电池35作为校正器3的电源，利用电源电路34来生成校正器3的各部所需的电压。
[以往技术文献]
[专利文献]
[0013][专利文献I]日本专利特开平7-146165号公报[专利文献2]日本专利特开2004-61450号公报
[专利文献3]日本专利特开平11-142199号公报
【发明内容】
[发明要解决的问题]
[0014]在以往的校正器中，由于使用电池作为电源，因此，当在现场电池耗尽时，存在无法再进行校正作业的问题。作为解决该问题的方法，考虑利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压的方法。
[0015]然而，在利用供给自转换器的励磁电流的情况下，若转换器为2线制电磁流量计的转换器，则所供给的励磁电流较小，因此设置在校正器内的电源电路的发热量较少，但有可能无法获得作为校正器的动作所需的电压(功率)。此外，在转换器为4线制电磁流量计的转换器的情况下，由于所供给的励磁电流较大，因此校正器内的电源电路的发热有可能增大。
[0016]本发明是为了解决上述课题而成，其目的在于提供一种在利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压的情况下可实现稳定的动作并抑制发热的标准信号产生器。
[解决问题的技术手段]
[0017]本发明为一种标准信号产生器，其产生用以校正电磁流量计的基准流量信号，其特征在于包括:输入电路，其接收来自所述电磁流量计的转换器的励磁电流；控制单元，其产生与所述励磁电流同步的基准流量信号；以及电源电压切换单元，所述输入电路包括:第I整流电路，其对所述励磁电流进行整流；第I电阻，其设置在用以供给在标准信号产生器中使用的电源电压的电源电压输出端子与所述第I整流电路的输出端子之间；放大电路，其输出将该第I电阻的两端电压放大而成的第I输出电压；以及恒压电路，其以使输出自所述电源电压输出端子的电源电压恒定的方式进行控制；所述电源电压切换单元根据所述第I输出电压与指定的第I阈值的比较结果来控制所述恒压电路而切换所述电源电压。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，在所述第I输出电压为所述第I阈值以上时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为指定的第I电平，在所述第I输出电压不到所述第I阈值时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为高于所述第I电平的指定的第2电平。
[0018]此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述恒压电路包括:晶体管，其设置在所述电源电压输出端子与接地之间；以及分路调节器，其将输出自所述电源电压输出端子的电源电压经电阻分压而得的电压作为基准输入来控制所述晶体管的栅极电压；所述电源电压切换单元通过根据所述第I输出电压与所述第I阈值的比较结果而变更所述分路调节器的基准输入来切换所述电源电压。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于进而包括:电池，其用以供电；以及电源电压供给源切换单元，在将所述第I输出电压与指定的第2阈值进行比较而判定为所述励磁电流为供给电流不足时，其将所述电源电压的供给源从所述输入电路的恒压电路切换至所述电池。
[0019]此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述控制单元根据输出自所述输入电路的第I输出电压来判定与标准信号产生器连接的所述转换器的机种，产生与所判定的机种相应的基准流量信号并输出至所述转换器。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述控制单元在将与标准信号产生器连接的电磁流量计的转换器判定为2线制电磁流量计的转换器时，产生与所述第I输出电压所表示的励磁电流的值相应的基准流量信号并输出至所述转换器。
此外，本发明的标准信号产生器的一构成例的特征在于，所述输入电路进而包括:第2整流电路，其仅对所述励磁电流的正极性侧进行整流；第2电阻，其设置在该第2整流电路的输出端子与接地之间；第3整流电路，其仅对所述励磁电流的负极性侧进行整流；以及第3电阻，其设置在该第3整流电路的输出端子与接地之间，所述控制单元根据所述第2电阻的两端电压即第2输出电压和所述第3电阻的两端电压即第3输出电压来判定所述励磁电流的极性，在判定所述励磁电流为正极性时，产生正极性的基准流量信号并输出至所述转换器，在 判定所述励磁电流为负极性时，产生负极性的基准流量信号并输出至所述转换器。
[发明的效果]
[0020]根据本发明，通过利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压，可在无电池的情况下驱动标准信号产生器。因而，不会再因为电池耗尽而无法进行校正作业。此外，在本发明中，可根据第I输出电压与指定的第I阈值的比较结果来控制恒压电路而切换电源电压。因而，在本发明中，在与标准信号产生器连接的转换器为2线制电磁流量计的转换器时，可升高电源电压，因此可无问题地供给标准信号产生器的动作所需的功率，不会再发生因供电不足而引起的标准信号产生器的动作停止等故障。此外，在本发明中，在与标准信号产生器连接的转换器为4线制电磁流量计的转换器时，可降低电源电压，因此可抑制标准信号产生器的发热，从而可抑制因内部发热而引起的电路的温度漂移，所以可降低温度漂移对标准信号产生器的性能的影响。
[0021]此外，在本发明中，在将第I输出电压与指定的第2阈值进行比较而判定为励磁电流为供给电流不足时，通过将电源电压的供给源从输入电路的恒压电路切换至电池，可防止标准信号产生器的动作所需的功率不足。在本发明中，即便励磁电流处于供给自2线制电磁流量计的转换器的电流的低值范围，也不会产生因供电不足而引起的标准信号产生器的动作停止等故障。此外，在励磁电流的休止期间，由于变为从电池供给电源电压，因此即便在休止期间较长的情况下，也不会产生标准信号产生器的动作停止等故障。此外，在本发明中，在励磁电流处于供给自4线制电磁流量计的转换器的电流的范围、或者供给自2线制电磁流量计的转换器的电流的低值以上的范围时，由于不从电池供电，因此与像以往的标准信号产生器那样仅使用电池作为电源的情况相比，可大幅减少电池的消耗。
[0022]此外，在本发明中，通过在标准信号产生器的输入电路中设置第I整流电路、第I电阻及放大电路，可在控制单元侧准确地测量励磁电流，因此可实现转换器的机种设定的自动化。
[0023]此外，在本发明中，可输出与励磁电流的大小成比例的高精度的第I输出电压，从而可产生与励磁电流的值相应的基准流量信号来输出至转换器，从而可在全流量测量范围内实现2线制电磁流量计的校正。
[0024]此外，在本发明中，通过在标准信号产生器的输入电路中设置第2整流电路、第2电阻、第3整流电路及第3电阻，可准确地检测励磁电流的极性。
【附图说明】
[0025]图1为表示本发明的第I实施方式的校正器的构成的框图。
图2为表示本发明的第I实施方式的校正器的输入电路的构成的电路图。
图3为表示本发明的第I实施方式的校正器的电源电路的构成的框图。
图4为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的动作波形的例子的图。
图5为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的动作波形的另一例的图。
图6为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的励磁电流-输出电压特性的图。 图7为表示本发明的实施方式的校正器的输入电路的励磁电流-输出电压特性的图。 图8为说明本发明的实施方式的校正器的机种设定处理的流程图。
图9为说明本发明的实施方式的校正器的流量信号输出处理的流程图。
图10为表示本发明的第2实施方式的校正器的构成的框图。
图11为表示本发明的第2实施方式的校正器的输入电路的构成的电路图。
图12为表示以往的电磁流量计的构成的框图以及表示电磁流量计的各部的信号波形的图。
图13为表示以往的校正器的构成的框图以及表示校正器的各部的信号波形的图。
图14为表示以往的校正器的输入电路的构成的电路图。
图15为表示在4线制标准型电磁流量计的转换器上连接有校正器时的动作波形的例子的图。
图16为表示以往的校正器的输入电路的励磁电流-输出电压特性的图。
【具体实施方式】
[0026][第I实施方式]
下面，参考附图，对本发明的实施方式进行说明。图1为表示本发明的第I实施方式的校正器的构成的框图，对与图13(A)相同的构成标注有相同符号。本实施方式的校正器3a由如下构件构成:输入电路30a，其接收输入自转换器2的励磁电流；CPU 31a，其是产生与励磁电流同步的基准流量信号的控制单元；输出电路32，其将输出自CPU 31a的基准流量信号转换为差动信号并输出至转换器2 ;设定-显示器33，其用以设定校正器3a或者向校正作业人员显示信息；以及电源电路34a。
[0027]图2为表示本实施方式的输入电路30a的构成的电路图。输入电路30a由如下构件构成:二极管D1，其正极与输入电路30a的输入端子X连接；二极管D2，其正极与输入电路30a的输入端子Y连接，负极与二极管Dl的负极连接；二极管D3，其负极与输入端子X连接，正极接地；二极管D4，其负极与输入端子Y连接，正极接地；二极管D5，其正极与输入端子X连接；二极管D6，其正极与输入端子Y连接；电阻R1，其一端与二极管D1、D2的负极连接，另一端与输入电路30a的电源电压输出端子连接；电阻R2、R3，其等的一端与电源电压输出端子连接；电阻R4，其一端与电阻R3的另一端连接，另一端接地；分路调节器U1，其基准输入端子与电阻R3与R4的连接点连接，正极接地，负极与电阻R2的另一端连接；P沟道功率MOS晶体管Ql，其栅极与电阻R2的另一端以及分路调节器Ul的负极连接，源极与电源电压输出端子连接，漏极接地；电阻R5，其一端与二极管Dl、D2的负极连接；电阻R6，其一端与电阻R5的另一端连接，另一端接地；电阻R7，其一端与电源电压输出端子连接；运算放大器U2，其电源输入端子被供给电源电压(+VA)，同相输入端子与电阻R5与R6的连接点连接，反相输入端子与电阻R7的另一端连接；电阻R8，其一端与运算放大器U2的反相输入端子连接，另一端与运算放大器U2的输出端子连接；电阻R9，其一端与运算放大器U2的输出端子连接，另一端与输入电路30a的第I信号输出端子连接；电阻R10，其一端与二极管D5的负极连接，另一端接地；电阻R11，其一端与二极管D5的负极连接#沟道功率MOS晶体管Q2，其栅极与电阻Rll的另一端连接，漏极与输入电路30a的第2信号输出端子连接，源极接地；电阻R12，其一端与电源电压(+VD)连接，另一端与N沟道功率MOS晶体管Q2的漏极连接；电阻R13，其一端与二极管D6的负极连接，另一端接地；电阻R14，其一端与二极管D6的负极连接#沟道功率MOS晶体管Q3，其栅极与电阻R14的另一端连接，漏极与输入电路30a的第3信号输出端子连接，源极接地；电阻R15，其一端与电源电压(+VD)连接，另一端与N沟道功率MOS晶体管Q3的漏极连接；电容器Cl，其一端与电源电压输出端子连接，另一端接地；电容器C2，其一端与电阻R9的另一端连接，另一端接地；电容器C3，其一端与电阻Rll的另一端连接，另一端接地；电容器C4，其一端与电阻R14的另一端连接，另一端接地；比较器U3，其电源输入端子被供给电源电压(+VA)，反相输入端子与输入电路30a的第I信号输出端子连接；N沟道功率MOS晶体管Q4，其栅极与比较器U3的输出端子连接，源极接地；电阻R16，其一端与电阻R3与R4的连接点连接，另一端与N沟道功率MOS晶体管Q4的漏极连接；电阻R17，其一端与比较器U3的同相输入端子连接，另一端与比较器U3的输出端子连接；以及电阻R18，其一端与电源电压(+Vref)连接，另一端与比较器U3的同相输入端子连接。
[0028]图3为表示本实施方式的电源电路34a的构成的框图。电源电路34a由如下构件构成=DC-DC转换器340，其将输出自输入电路30a的电源电压输出端子的直流电源电压VCC作为输入，生成直流电源电压(+VA) ;DC-DC转换器341，其将直流电源电压VCC作为输入，生成直流电源电压(-VA) ;DC-DC转换器342，其将直流电源电压VCC作为输入，生成直流电源电压(+VD);以及DC-DC转换器343，其将直流电源电压(+VA)作为输入，生成直流电源电压(+Vref)。
[0029]DC-DC转换器340、342为升压型转换器，DC-DC转换器341为极性反转型转换器，DC-DC转换器343为降压型转换器。电源电压的大小关系为|VA| > VD > VCC。由于电源电压(+Vref)为后文叙述的用以设定阈值的电压，因此酌情设定即可。
[0030]在以往的校正器3中，仅将输入电路30的I输出输入至CPU 31的A/D转换器而测量励磁电流Iex的极性和大致的电流值，而在本实施方式中，将输入电路30a的输出分为3份而输入至CPU 31a的A/D转换器和输入端口。此外，在本实施方式中，利用来自转换器2的励磁电流来生成在校正器3a中使用的电源电压。
[0031]二极管Dl?D4、运算放大器U2、电阻R1、R5?R9以及电容器C2构成电流值测量用输入电路。在电流值测量用输入电路中，利用由二极管Dl?D4构成的单相全波整流电路对交流的励磁电流Iex进行整流，并利用设置在单相全波整流电路的输出端子(二极管D1、D2的负极)与电源电压 输出端子之间的电阻Rl将整流后的电流转换为电压。该电阻Rl被设为低阻抗(例如I Ω )。由此，即便在像将4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2连接至校正器3a时那样流动较大的励磁电流Iex的情况下，也可抑制电阻Rl的发热。
[0032]电阻Rl被减小，电压电平也相应地减小，因此，利用由运算放大器U2和电阻R5?R8构成的差动放大电路将电阻Rl的两端电压放大至可获得后级A/D转换器所需的分辨率的电平为止。通过运算放大器U2和电阻Rl、R5?R8使用高精度且温度特性较小的类型，可提高流量测量精度。
[0033]由电阻R9和电容器C2构成的低通滤波电路对运算放大器U2的输出电压进行低通滤波而输出输出电压VAD。电阻R9和电容器C2设定适当的时间常数，以避免因来自外部的噪声而导致后级A/D转换器出错的测量。
[0034]如此，电流值测量用输入电路将输入自转换器2的励磁电流Iex转换为电压，并将转换后的输出电压VAD输出至CPU 31a的A/D转换器。虽然无法利用该输出电压VAD来检测励磁电流Iex的极性，但输出了与励磁电流Iex的大小成比例的高精度的输出电压VAD，因此可在CPU 31a侧高精度地测量励磁电流值。再者，在电流值测量用输入电路中，由于将电阻Rl的两端电压放大而作为输出电压VAD加以输出，因此二极管Dl?D4的VF(正向电压)特性不会影响测量值的精度。此外，由电阻R9和电容器C2构成的低通滤波电路并非必需的构成，也可将运算放大器U2的输出电压作为输出电压VAD1。
[0035]二极管D5、N沟道功率MOS晶体管Q2、电阻RlO?R12以及电容器C3构成正极性检测用输入电路。在正极性检测用输入电路中，利用由二极管D5构成的单相半波整流电路而仅对交流的励磁电流Iex的正极性侧进行整流，并利用电阻RlO将整流后的电流转换为电压。
[0036]由电阻Rll和电容器C3构成的低通滤波电路对电阻RlO的两端电压进行低通滤波。通过该低通滤波电路后的电压被N沟道功率MOS晶体管Q2转换为高电平(+VD)或低电平(OV)的输出电压V01。S卩，在励磁电流Iex为正极性的情况下，输出电压VOl为低电平，在励磁电流Iex为负极性的情况下，输出电压VOl为高电平。
[0037]如此，正极性检测用输入电路将励磁电流Iex转换为电压，并将转换后的输出电压VOl输入至CPU 31a的输入端口 DI1。在CPU 31a侧，仅将输出电压VOl用于励磁电流Iex的正极性的判定。电阻Rll和电容器C3设定适当的时间常数，以避免因来自外部的噪声而导致后级输入端口 DIl出错的测量。再者，由电阻Rll和电容器C3构成的低通滤波电路并非必需的构成。
[0038]二极管D6、N沟道功率MOS晶体管Q3、电阻R13?R15以及电容器C4构成负极性检测用输入电路。在负极性检测用输入电路中，利用由二极管D6构成的单相半波整流电路而仅对交流的励磁电流Iex的负极性侧进行整流，并利用电阻R13将整流后的电流转换为电压。
[0039]由电阻R14和电容器C4构成的低通滤波电路对电阻R13的两端电压进行低通滤波。通过该低通滤波电路后的电压被N沟道功率MOS晶体管Q3转换为高电平(+VD)或低电平(OV)的输出电压V02。S卩，在励磁电流Iex为负极性的情况下，输出电压V02为低电平，在励磁电流Iex为正极性的情况下，输出电压V02为高电平。
[0040]如此，负极性检测用输入电路将励磁电流Iex转换为电压，并将转换后的输出电压V02输入至CPU 31a的输入端口 DI2。在CPU 31a侧，仅将输出电压V02用于励磁电流Iex的负极性的判定。电阻R14和电容器C4设定适当的时间常数，以避免因来自外部的噪声而导致后级输入端口 DI2出错的测量。再者，由电阻R14和电容器C4构成的低通滤波电路并非必需的构成。
[0041]下拉电阻R10、R13被设为高阻抗(例如10kQ)。由此，可忽略不通过电阻Rl而通过电阻R10、R13来流动的励磁电流lex。当输出电压V01、V02的下降速度(晶体管Q2、Q3从OFF切换至ON的速度)延迟时，励磁电流Iex的极性切换的检测会延迟，但由于输出电压V01、V02的上升速度可延迟，因此即便电阻R10、R13的电阻值较大，也无问题。
[0042]接着，分路调节器U1、P沟道功率MOS晶体管Q1、电阻R2?R4、R16以及电容器Cl构成利用励磁电流Iex生成直流电源电压VCC的恒压电路。在恒压电路中，利用分压电阻R3、R4及R16对通过励磁电流检测用电阻Rl后的电压(电源电压VCC)进行分压，并将该分压后的电压输入至分路调节器Ul的基准输入端子。
[0043]分路调节器Ul以使输入至基准输入端子的电压与内部基准电压变得相同的方式控制P沟道功率MOS晶体管Ql的栅极电压。其结果为，以电阻Rl的另一端(电源电压输出端子)的电压VCC成为设定电压的方式进行控制。如此，即便输入自转换器2的励磁电流Iex的值发生变化，电源电压VCC也为恒定值。此外，在电源电压输出端子与接地之间设置有平滑用电容器Cl。恒压电路中所生成的电源电压VCC被供给至电源电路34a。
[0044]虽然在励磁电流Iex的休止期间不供给电流(=OmA)，但由于休止期间通常为数百ms以下，因此只要利用电容器Cl中所储存的电荷来保持该期间的电源，则无问题。
[0045]电源电路34a的DC-DC转换器340将输出自输入电路30a的电源电压输出端子的电源电压VCC作为输入，生成电源电压(+VA)。该电源电压(+VA)被供给至输入电路30a、CPU 31a及输出电路32。电源电路34a的DC-DC转换器341将电源电压VCC作为输入，生成电源电压(-VA)。该电源电压(-VA)被供给至输出电路32。电源电路34a的DC-DC转换器342将电源电压VCC作为输入，生成电源电压(+VD)。该电源电压(+VD)被供给至输入电路30a、CPU 31a及设定-显示器33。电源电路34a的DC-DC转换器343将电源电压(+VA)作为输入，生成电源电压(+Vref)。该电源电压(+Vref)被供给至输入电路30a。如此，通过使用DC-DC转换器340?343，即便在电源电压VCC中有些许波纹电压，也可利用DC-DC转换器340?343加以稳定化。
[0046]此处，在本实施方式中，是根据来自转换器2的励磁电流Iex来切换电源电压VCC。推挽输出型比较器U3、N沟道功率MOS晶体管Q4以及电阻R17、R18构成电源电压切换单
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[0047]在输入电路30a的输出电压VAD为指定的电压阈值THl以上时，比较器U3输出低电平而将N沟道功率MOS晶体管Q4设为断开。电压阈值THl由电源电压(+Vref)和电阻R17、R18设定。输出电压VAD为电压阈值THl以上表示励磁电流Iex为指定的电流阈值以上(相当于输出自4线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的电流电平，例如27mA以上)。
[0048]当N沟道功率MOS晶体管Q4变为断开时，与晶体管Q4导通的情况相比，输入至分路调节器Ul的基准输入端子的电压升高，因此分路调节器Ul朝着降低电源电压VCC的方向控制P沟道功率MOS晶体管Ql的栅极电压。因而，电源电压VCC降低。
[0049]此外，在输入电路30a的输出电压VAD不到电压阈值THl时，比较器U3输出高电平而将N沟道功率MOS晶体管Q4设为导通。输出电压VAD不到电压阈值THl表示励磁电流Iex不到指定的电流阈值(相当于输出自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的电流电平)。
[0050]当N沟道功率MOS晶体管Q4变为导通时，与晶体管Q4断开的情况相比，输入至分路调节器Ul的基准输入端子的电压降低，因此分路调节器Ul朝着升高电源电压VCC的方向控制P沟道功率MOS晶体管Ql的栅极电压。因而，电源电压VCC升高。
[0051]将本实施方式的输入电路30a的动作波形的例子示于图4(A)?图4(G)、图5 (A)?图5 (G)。图4 (A)?图4 (G)表示励磁电流Iex = ± 150mA的情况，图5 (A)?图5 (G)表示励磁电流Iex = 土 15mA的情况。图4 (A)、图5⑷表示励磁电流Iex，图4 (B)、图5 (B)表示XY端子间电压Vxy，图4 (C)、图5 (C)表示电源电压VCC，图4 (D)、图5⑶表示输出电压VAD，图4(E)、图5(E)表示比较器U3的输出电压Vu3，图4 (F)、图5 (F)表示输出电压V01，图4 (G)、图5 (G)表示输出电压V02。
[0052]此外，将以励磁电流Iex为横轴从-300mA变化至+300mA为止时的XY端子间电压Vxy、电源电压VCC、输出电压VAD、Vu3以及V01、V02的特性示于图6 (A)?图6 (F)。此夕卜，将图6(A)?图6(F)中励磁电流Iex为-30mA?+30mA的区域经放大而成的图示于图7(A)?图 7(F)。
[0053]如上所述，在输出自转换器2的励磁电流Iex处于输出自4线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围的情况下，电源电 压VCC会降低。在图4⑷?图4(G)的例子以及图6⑷?图6(F)、图7⑷?图7(F)中的Iex = +27mA以上、Iex = -27mA以下的例子中，电源电压VCC = 1.5V。
[0054]另一方面，在励磁电流Iex处于输出自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围的情况下，电源电压VCC会升高。在图5㈧?图5(G)的例子以及图6(A)?图6(F)、图7(A)?图7(F)中的Iex = ±25mA以内的例子中，电源电压VCC = 3V。
[0055]此时，在图3所示的电源电路34a中，在校正器3a的动作所需的总功率P(+VA、-VA、-Vref、+VD各输出电压X各电流的总和)为8mW、总效率η设为80%的情况下，所需的输入功率为8 + 0.8 = 10mW，在VCC = 1.5V的情况下，若没有6.7mA以上的供给作为励磁电流Iex，则会输入功率不足。但是，若VCC = 3V，则只要有3.3mA以上的供给作为励磁电流Iex即可，即便是2线制电磁流量计的转换器2 (励磁电流Iex = 3.5?12mA左右(参考专利文献2))也可进行供电。
[0056]接着，对本实施方式的校正器3a的CPU 31a的动作进行说明。CPU 31a按照配置在CPU 31a的内部或外部的存储器(未图示)中所存储的程序来执行以下处理。
[0057]首先，使用图8的流程图，对机种设定处理进行说明。在自动判别并设定转换器2的机种的自动设定模式的情况下(图8步骤SlOO中的Y)，CPU 31a经由A/D转换器获取来自输入电路30a的输出电压VAD (图8步骤S101)。是否设为自动设定模式可由校正作业人员预先使用设定-显示器33来确定好。在不设为自动设定模式的情况下，校正作业人员使用设定-显示器33来输入转换器2的机种信息(图8步骤S102)。
[0058]在自动设定模式的情况下，CPU 31a判定经由A/D转换器而获取的输出电压VAD的电平(图8步骤S103)。在输出电压VAD为对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平以上、且处于对应于4线制标准型电磁流量计的转换器2的范围的情况下(图8步骤S104中的Y)，CPU 31a将与校正器3a连接的转换器2判定为4线制标准型电磁流量计的转换器2 (图8步骤S105)。在步骤S104中判定为Y表示输出电压VAD所表示的励磁电流的值处于输出自4线制标准型电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围。
[0059]此外，在输出电压VAD为对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平以上、且处于对应于4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2的范围的情况下(图8步骤S104中的N)，CPU 31a将与校正器3a连接的转换器2判定为4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2 (图8步骤S106)。在步骤S104中判定为N表示输出电压VAD所表示的励磁电流的值处于输出自4线制流体噪声应对型电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围。
[0060]此外，在输出电压VAD不到对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平、且处于对应于2线制电磁流量计的转换器2的范围的情况下(图8步骤S107中的Y)，CPU 31a将与校正器3a连接的转换器2判定为2线制电磁流量计的转换器2 (图8步骤S108)。在步骤S107中判定为Y表示输出电压VAD所表示的励磁电流的值处于输出自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的范围。
[0061]在输出电压VAD不到对应于4线制电磁流量计的转换器2的最低电平、且不到对应于2线制电磁流量计的转换器2的最低电平的情况下(图8步骤S107中的N)，CPU 31a实施异常处理(图8步骤S109)。在该异常处理中，通过设定-显示器33通知校正作业人员无法设定。以上，机种设定处理结束。
[0062]接着，使用图9的流程图，对流量信号输出处理进行说明。首先，CPU 31a经由A/D转换器获取来自输入电路30a的输出电压VAD (图9步骤S200)。继而，CPU 31a判定经由A/D转换器而获取的输出电压VAD的电平(图9步骤S201)。在输出电压VAD高于指定的休止电平的情况下，CPU 31a判定经由输入端口 DIl而获取的输出电压VOl的电平(图9步骤S202)。
[0063]在输出电压VOl为低电平的情况(输出自转换器2的励磁电流Iex为正极性的情况)下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种和预先设定的流速值的正极性的基准流量信号(图9步骤S203)。该基准流量信号经由CPU 31a的D/A转换器及输出电路32而输入至转换器2。
[0064]在输出电压VOl为高电平而非低电平的情况下，CPU 31a判定经由输入端口 DI2而获取的输出电压V02的电平(图9步骤S204)。在输出电压V02为低电平的情况(输出自转换器2的励磁电流Iex为负极性的情况)下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种和预先设定的流速值的负极性的基准流量信号(图9步骤S205)。
[0065]再者，在与校正器3a连接的转换器2为2线制电磁流量计的转换器2的情况下，即便流速设定值相同，也必须根据励磁电流Iex的值来改变基准流量信号(参考专利文献2)。因而，在与校正器3a连接的转换器2为2线制电磁流量计的转换器2、且输出自转换器2的励磁电流Iex为正极性的情况下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种、输出电压VADl所表示的励磁电流Iex的值以及预先设定的流速值的正极性的基准流量信号(步骤S203)，在输出自转换器2的励磁电流Iex为负极性的情况下，CPU 31a输出对应于图8的机种设定处理中所确定的转换器2的机种、输出电压VADl所表示的励磁电流Iex的值以及预先设定的流速值的负极性的基准流量信号(步骤S205)。
[0066]在输出电压V02为高电平而非低电平的情况下，CPU 31a将基准流量信号设为OV(图9步骤S206)。此外，在输出电压VAD为休止电平以下的情况下，CPU 31a也将基准流量信号设为OV(步骤S206)。CPU 31a与来自转换器2的励磁电流Iex(输入自输入电路30a的输出电压VAD、V01、V02)同步地进行以上那样的流量信号输出处理。
[0067]如上所述，在本实施方式中，通过利用供给自转换器2的励磁电流Iex来生成电源电压VCC，可在无电池的情况下驱动校正器3a。因而，不会再因为电池耗尽而无法进行校正作业。此外，在本实施方式中，在与校正器3a连接的转换器2为2线制电磁流量计的转换器2时，电源电压VCC会升高，因此可无问题地供给校正器3a的动作所需的功率，不会再发生因供电不足而引起的校正器3a的动作停止等故障。此外，在本实施方式中，在与校正器3a连接的转换器2为4线制电磁流量计的转换器2时，电源电压VCC会降低，因此可抑制校正器3a的发热，从而可抑制因内部发热而引起的电路的温度漂移，所以可降低温度漂移对校正器3a的性能的影响。
[0068]此外，在本实施方式中，通过在输入电路30a中设置电流值测量用输入电路，可在CPU 31a侧准确地测量励磁电流Iex，因此可实现转换器2的机种设定的自动化。此外，在本实施方式中，可输出与励磁电流Iex的大小成比例的高精度的输出电压VAD1，从而可像上述那样准确地测量励磁电流Iex，因此可产生与励磁电流Iex的值相应的基准流量信号而输入至转换器2，从而可在全流量测量范围内实现2线制电磁流量计的转换器2的校正。
[0069]此外，在本实施方式中，通过在输入电路30a中设置正极性检测用输入电路和负极性检测用输入电路，可准确地检测励磁电流的极性。在本实施方式中，即便在对正极性检测用输入电路及负极性检测用输入电路的输出设置有低通滤波电路的情况下，也可设定针对励磁电流Iex的极性检测而加以优化的低通滤波电路的时间常数，因此可减小输出电压VOU V02的上升、下降的延迟，从而较以往而言，可提高励磁电流Iex的极性变化的检测速度。
[0070]再者，由于运算放大器U2的电源供给自利用DC-DC转换器340将电源电压VCC升压至电压(+VA)而成的电源电压，因此不会因电源电压VCC的变动而引起运算放大器U2发生输入补偿电压漂移(电流测量值的漂移)，不会影响电流测量精度。
[0071][第2实施方式]
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。图10为表示本发明的第2实施方式的校正器的构成的框图，对与图1相同的构成标注有相同符号。本实施方式的校正器3b由输入电路30b、CPU 31a、输出电路32、设定-显示器33、电源电路34a、电池35及开关SWl构成。CPU 31a、输出电路32、设定-显示器33及电源电路34a的动作与第I实施方式中所说明的一致。
[0072]图11为表示本实施方式的输入电路30b的构成的电路图，对与图2相同的构成标注有相同符号。输入电路30b由如下构件构成:二极管Dl?D6 ;分路调节器Ul ;运算放大器U2 ;比较器U3 ;P沟道功率MOS晶体管Ql ；N沟道功率MOS晶体管Q2?Q4 ;电阻Rl?R18 ；电容器Cl?C4 ; 比较器U4，其电源输入端子被供给电源电压(+VA)，反相输入端子与输入电路30b的第I信号输出端子连接，输出端子与输入电路30b的第4信号输出端子连接；电阻R19，其一端与电源电压(+Vref)连接；电阻R20，其一端与电阻R19的另一端连接，另一端接地；电阻R21，其一端与电阻R19和R20的连接点连接，另一端与比较器U4的同相输入端子连接；以及电阻R22，其一端与比较器U4的同相输入端子连接，另一端与比较器U4的输出端子连接。
[0073]只要可在供给自2线制电磁流量计的转换器2的励磁电流Iex的整个范围(±3.5?12mA左右)内供给校正器的动作所需的总功率P，则可使用第I实施方式的输入电路30a的构成而不会产生问题。但在如下情况下，本实施方式较为有效:所需的总功率P较大，且励磁电流Iex处于供给自2线制电磁流量计的转换器2的电流的低值范围(例如不到5mA)，即便较高地设定电源电压VCC也会供电不足。
[0074]比较器U4、电阻R19?R22以及开关SWl构成电源电压供给源切换单元。在输出至输入电路30b的第I信号输出端子的输出电压VAD为指定的电压阈值TH2 (THl > TH2)以上时，比较器U4将输出电压Vu4设为低电平。在该情况下，由于开关SWl将输出自输入电路30b的电源电压VCC供给至电源电路34a，因此校正器3a的动作与第I实施方式中所说明的一致。
[0075]此外，在输出电压VAD不到电压阈值TH2时，比较器U4输出高电平的输出电压Vu40在该情况下，开关SWl将针对电源电路34a的电源电压的供给源从输入电路30b切换至电池35。
[0076]电压阈值TH2通过电源电压(+Vref)和电阻R19?R22的值加以设定。该电压阈值TH2设定为对应于如下电流值的电压值即可:较无法从励磁电流Iex获得校正器3b的动作所需的总功率P的状态、即励磁电流Iex供给电流不足的状态的值大若干的电流值(例如5mA)。因而，在励磁电流Iex供给电流不足之前，比较器U4的输出电压Vu4从低电平变为高电平，针对电源电路34a的电源电压的供给源从输入电路30b切换至电池35。
[0077]如上所述，在本实施方式中，在励磁电流Iex供给不足时，通过将电源电压的供给源从输入电路30b切换至电池35，可防止校正器3b的动作所需的功率P不足。在本实施方式中，即便励磁电流Iex处于供给自2线制电磁流量计的转换器2的电流的低值范围(例如不到5mA)，也不会发生因供电不足而引起的校正器3b的动作停止等故障。此外，在励磁电流Iex的休止期间，同样是从电池35向电源电路34a供给电源电压，因此即便在休止期间较长的情况下，也不会发生校正器3b的动作停止等故障。
[0078]此外，在本实施方式中，在励磁电流Iex处于供给自4线制电磁流量计的转换器2的电流的范围、或者供给自2线制电磁流量计的转换器2的电流的低值以上的范围(例如5mA以上)时，由于不从电池35供电，因此与像以往的校正器3那样仅使用电池35的情况相比，可大幅减少电池35的消耗。
[0079]再者，在第1、第2实施方式中，也可利用CPU 31a来实现由比较器U3、N沟道功率MOS晶体管Q4以及电阻R17、R18构成的电源电压切换单元中的由比较器U3和电阻R17、R18构成的判定单元的部分。在该情况下，在输出电压VAD为电压阈值THl以上时，CPU 31a将N沟道功率MOS晶体管Q4设为断开即可，在输出电压VAD不到电压阈值THl时，CPU 31a将N沟道功率MOS晶体管Q4设为导通即可。
[0080]此外，在第2实施方式中，也可利用CPU 31a来实现由比较器U4、电阻R19?R22以及开关SWl构成的电源电压供给源切换单元中的由比较器U4和电阻R19?R22构成的判定单元的部分。在该情况下，在输出电压VAD为电压阈值TH2以上时，CPU 31a以使针对电源电路34a的电源电压的供给源为输入电路30b的方式控制开关SWl即可，在输出电压VAD不到电压阈值TH2时，CPU 31a以使针对电源电路34a的电源电压的供给源为电池35的方式控制开关SWl即可。
[工业上的可利用性]
[0081 ] 本发明可应用于对电磁流量计的转换器进行校正的技术。
[符号说明]
[0082] 2转换器 3a校正器 30a、30b输入电路 31a CPU 32输出电路 33设定-显示器 34a电源电路 35 电池
340?343 DC-DC转换器
Dl?D6 二极管
Ul分路调节器
U2运算放大器
U3、U4比较器
Ql P沟道功率MOS晶体管
Q2?Q4 N沟道功率MOS晶体管
Rl?R22 电阻Cl?C4 电容器Sffl开关。
【主权项】
1.一种标准信号产生器，其产生校正电磁流量计用的基准流量信号，其特征在于，包括: 输入电路，其接收来自所述电磁流量计的转换器的励磁电流； 控制单元，其产生与所述励磁电流同步的基准流量信号；以及 电源电压切换单元， 所述输入电路包括: 第I整流电路，其对所述励磁电流进行整流； 第I电阻，其设置在用以供给在标准信号产生器中使用的电源电压的电源电压输出端子与所述第I整流电路的输出端子之间； 放大电路，其输出将该第I电阻的两端电压放大而成的第I输出电压；以及 恒压电路，其进行控制，以使输出自所述电源电压输出端子的电源电压恒定， 所述电源电压切换单元根据所述第I输出电压与指定的第I阈值的比较结果来控制所述恒压电路，而切换所述电源电压。2.根据权利要求1所述的标准信号产生器，其特征在于， 在所述第I输出电压为所述第I阈值以上时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为指定的第I电平，在所述第I输出电压不到所述第I阈值时，所述电源电压切换单元将所述电源电压设为高于所述第I电平的指定的第2电平。3.根据权利要求1或2所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述恒压电路包括: 晶体管，其设置在所述电源电压输出端子与接地之间；以及 分路调节器，其将输出自所述电源电压输出端子的电源电压经电阻分压而得的电压作为基准输入，来控制所述晶体管的栅极电压， 所述电源电压切换单元通过根据所述第I输出电压与所述第I阈值的比较结果而变更所述分路调节器的基准输入，来切换所述电源电压。4.根据权利要求1至3中任一项所述的标准信号产生器，其特征在于，进而包括: 电池，其用以供电；以及 电源电压供给源切换单元，在将所述第I输出电压与指定的第2阈值进行比较而判定为所述励磁电流为供给电流不足时，所述电源电压供给源切换单元将所述电源电压的供给源从所述输入电路的恒压电路切换至所述电池。5.根据权利要求1至4中任一项所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述控制单元根据输出自所述输入电路的第I输出电压来判定与标准信号产生器连接的所述转换器的机种，产生与所判定的机种相应的基准流量信号并输出至所述转换器。6.根据权利要求5所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述控制单元在将与标准信号产生器连接的电磁流量计的转换器判定为2线制电磁流量计的转换器时，产生与所述第I输出电压所表示的励磁电流的值相应的基准流量信号并输出至所述转换器。7.根据权利要求1至6中任一项所述的标准信号产生器，其特征在于， 所述输入电路进而包括: 第2整流电路，其仅对所述励磁电流的正极性侧进行整流； 第2电阻，其设置在该第2整流电路的输出端子与接地之间； 第3整流电路，其仅对所述励磁电流的负极性侧进行整流；以及 第3电阻，其设置在该第3整流电路的输出端子与接地之间， 所述控制单元根据所述第2电阻的两端电压即第2输出电压和所述第3电阻的两端电压即第3输出电压来判定所述励磁电流的极性，在判定所述励磁电流为正极性时，产生正极性的基准流量信号并输出至所述转换器，在判定所述励磁电流为负极性时，产生负极性的基准流量信号并输出至所述转换器。
【专利摘要】本发明在利用供给自转换器的励磁电流来生成电源电压的情况下，实现稳定的动作并抑制发热。标准信号产生器的输入电路(30a)包括：整流电路(D1～D4)，其对励磁电流进行整流；电阻(R1)，其设置在用以供给电源电压(VCC)的电源电压输出端子与整流电路的输出端子之间；放大电路(U2、R5～R8)，其输出将电阻(R1)的两端电压放大而成的输出电压(VAD)；以及恒压电路(U1、Q1、R2～R4、R16、C1)，其以电源电压(VCC)恒定的方式进行控制。电源电压切换单元(U3、Q4、R17、R18)根据输出电压(VAD)与指定阈值的比较结果来控制恒压电路而切换电源电压(VCC)。
【IPC分类】G01F1/58, G01F25/00
【公开号】CN105547382
【申请号】CN201510707553
【发明人】百濑修
【申请人】阿自倍尔株式会社
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年10月27日
【公告号】EP3015830A1, US20160116325
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