專利名稱：電磁流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁流量計(jì)，更具體地說，涉及一種能夠降低勵(lì)磁電路功耗的電磁流量計(jì)。
背景技術(shù)：
如圖8所示，現(xiàn)有技術(shù)的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路由DC電源E、與該DC電源E并聯(lián)連接的電容器C以及勵(lì)磁線圈COIL構(gòu)成。在圖中，Q1至Q4表示開關(guān)元件(每一個(gè)開關(guān)元件均由FET構(gòu)成)，D1至D4表示以與從DC電源E流出的電流相反的方向并聯(lián)連接到開關(guān)元件Q1至Q4上的寄生二極管。由于寄生二極管D1至D4是在各個(gè)FET的制造過程中被形成于封裝之內(nèi)的，因此，不能夠?qū)⑺鼈儾鹣隆?br> 開關(guān)元件Q1、Q2為FET，其當(dāng)被供給第二參考電壓且接地到電壓V2時(shí)進(jìn)行操作。開關(guān)元件Q3、Q4為FET，其當(dāng)被供給電壓V1且接地到第三參考電壓時(shí)進(jìn)行操作。在串聯(lián)連接的電阻R1和齊納二極管ZD1的中點(diǎn)產(chǎn)生電壓V1，所述電阻R1和齊納二極管ZD1串聯(lián)連接后與DC電源E并聯(lián)連接；在串聯(lián)連接的齊納二極管ZD2與電阻R2的中點(diǎn)產(chǎn)生電壓V2，所述齊納二極管ZD2與電阻R2串聯(lián)連接后與DC電源E并聯(lián)連接。
DC電源E的一端(正極側(cè))通過開關(guān)元件Q1連接到勵(lì)磁線圈COIL的一端13上。該端13通過開關(guān)元件Q3連接到DC電源E的另一端(負(fù)極側(cè))上。
勵(lì)磁線圈COIL的另一端14連接到第一參考電壓，并且也與勵(lì)磁電流的檢測電阻R11的一端連接。此外，DC電源E的一端(正極側(cè))通過開關(guān)元件Q2與檢測電阻R11的另一端15連接。該另一端15通過開關(guān)元件Q4與DC電源E的另一端(負(fù)極側(cè))連接。
參考標(biāo)號T1與T2表示用于控制開關(guān)元件Q1和Q2(它們當(dāng)被供給第二參考電壓且接地到電壓V2時(shí)進(jìn)行操作)的ON/OFF操作的定時(shí)信號。將這些定時(shí)信號分別通過電阻R3和R5、諸如光電耦合器等的隔離器P1和P2以及波形整形電路B1和B2供給到開關(guān)元件Q1與Q2的控制電極(FET的柵極)上。隔離器P1與P2為對具有不同參考電壓的定時(shí)信號T1、T2的基準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的絕緣電路，它們經(jīng)由電阻R4與R6被供給第二參考電壓且接地到電壓V2。
參考標(biāo)號T3與T4表示用于控制開關(guān)元件Q3和Q4(它們當(dāng)被供給電壓V1且接地到第三參考電壓時(shí)進(jìn)行操作)的ON/OFF操作的定時(shí)信號。將這些定時(shí)信號分別經(jīng)由電阻R7和R9、諸如光電耦合器等的隔離器P3和P4以及波形整形電路B3和B4供給到開關(guān)元件Q3與Q4的Q控制電極(FET的柵極)上。隔離器P3與P4為對具有不同參考電壓的定時(shí)信號T3、T4的基準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的絕緣電路，它們分別經(jīng)由電阻R8與R10被供給電壓V1且接地到第三參考電壓。
在正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間，勵(lì)磁電流交替地以相反方向流經(jīng)勵(lì)磁電流檢測電阻R11。因此，對應(yīng)于正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間，會(huì)在接地到第一參考電壓的一端14和另一端15之間產(chǎn)生與勵(lì)磁電流成比例的正或負(fù)參考電壓VREF。
參照圖9，將描述控制電路的配置和操作，該控制電路用于產(chǎn)生對開關(guān)元件Q1至Q4進(jìn)行ON/OFF控制的定時(shí)信號T1至T4。
參考標(biāo)號11表示對正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間進(jìn)行控制的勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路，其產(chǎn)生預(yù)定勵(lì)磁周期的矩形波。其直接輸出作為定時(shí)信號T4被供給到開關(guān)元件Q4中，通過反相器G3的反相輸出作為定時(shí)信號T3被供給到開關(guān)元件Q3中。
參考標(biāo)號12表示勵(lì)磁控制電路。在該電路中，將與勵(lì)磁電流成比例且為正或負(fù)的參考電壓VREF供給到磁滯比較器CMP的負(fù)輸入端。將磁滯比較器CMP的輸出供給到與門G1、G2中，此外還將其輸出通過正反饋電阻R11、R12的分壓電路反饋到磁滯比較器CMP的正輸入端。參考標(biāo)號Vs表示連接在電阻R11與地(用作第一參考電壓)之間的參考DC電源(參考電壓Vs)。
磁滯比較器CMP的操作方式如下當(dāng)參考電壓VREF的絕對值上升到大于參考電壓Vs、且進(jìn)一步上升到大于由正反饋電阻R11、R12確定的并且相當(dāng)于磁滯寬度的電壓時(shí)，其輸出從負(fù)反轉(zhuǎn)為正。反之，當(dāng)參考電壓VREF的絕對值下降到小于參考電壓Vs、且進(jìn)一步下降到小于由正反饋電阻R11、R12確定的并且相當(dāng)于磁滯寬度的電壓時(shí)，其輸出從正反轉(zhuǎn)為負(fù)。重復(fù)進(jìn)行該反轉(zhuǎn)操作。該反轉(zhuǎn)操作的周期取決于包括勵(lì)磁線圈COIL的電感在內(nèi)的控制回路的時(shí)間常數(shù)，并且其被設(shè)計(jì)為足夠短于勵(lì)磁定時(shí)信號的周期。
與門G1接收磁滯比較器CMP與勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11的輸出信號，并根據(jù)這兩個(gè)輸出信號的邏輯積發(fā)送定時(shí)信號T1。類似地，與門G2接收磁滯比較器CMP的輸出信號與勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11的反相輸出，并根據(jù)這兩個(gè)輸出信號的邏輯積發(fā)送定時(shí)信號T2。
圖10說明了在上述的配置中，在正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間，各個(gè)開關(guān)元件Q1至Q4的ON/OFF狀態(tài)和開關(guān)控制模式。首先，通過勵(lì)磁定時(shí)信號T3、T4，在正勵(lì)磁期間，將開關(guān)元件Q3控制為斷開且將開關(guān)元件Q4控制為導(dǎo)通；而在負(fù)勵(lì)磁期間，將開關(guān)元件Q3控制為導(dǎo)通且將開關(guān)元件Q4控制為斷開。
在正勵(lì)磁期間，開關(guān)元件Q2斷開，通過開關(guān)元件Q1進(jìn)行開關(guān)控制；在負(fù)勵(lì)磁期間，開關(guān)元件Q1斷開，通過開關(guān)元件Q2進(jìn)行開關(guān)控制。作為對開關(guān)元件Q1、Q2、Q3、Q4的控制結(jié)果，在正勵(lì)磁期間，由圖10中的i1表示的電流流經(jīng)開關(guān)元件Q1、勵(lì)磁線圈COIL、參考電阻R11以及開關(guān)元件Q4。
由圖10中i2表示的電流是當(dāng)開關(guān)元件Q1斷開時(shí)，由勵(lì)磁線圈COIL的反電動(dòng)勢而引起的流經(jīng)與開關(guān)元件Q3并聯(lián)連接的寄生二極管D3的電流。
在負(fù)勵(lì)磁期間，與電流i1類似的電流也流經(jīng)開關(guān)元件Q2、檢測電阻R11、勵(lì)磁線圈COIL以及開關(guān)元件Q3，以便進(jìn)行恒定電流控制。
將JP-A-2002-188945(第2和第3頁、圖3)作為現(xiàn)有技術(shù)的參考。
在現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)系統(tǒng)的勵(lì)磁電路中，電路電流根據(jù)開關(guān)元件的ON/OFF狀態(tài)而流經(jīng)不同的路徑。因此，當(dāng)要對流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制時(shí)，用于該控制的電流檢測電阻必須與該勵(lì)磁線圈串聯(lián)連接。
因此，由于具有開關(guān)元件的勵(lì)磁電路和產(chǎn)生定時(shí)信號的控制電路使用不同的信號參考，所以它們有必要具有各自不同的電源。因而，當(dāng)在勵(lì)磁電路中使用由控制電路產(chǎn)生的定時(shí)信號時(shí)，必須設(shè)置諸如隔離器等的絕緣電路。結(jié)果，限制了功耗的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種小型的、低損耗以及低噪聲的電磁流量計(jì)。
本發(fā)明提供一種開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其通過開關(guān)元件將DC電壓施加到勵(lì)磁線圈上，以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)以高于所述基本勵(lì)磁頻率的勵(lì)磁開關(guān)控制頻率控制所述開關(guān)元件的開關(guān)，以保持所述勵(lì)磁電流的恒定，該電磁流量計(jì)具有第一和第二檢測電阻，其分別通過所述開關(guān)元件與所述勵(lì)磁線圈的兩端串聯(lián)連接；其中，使所述第一和第二檢測電阻的中點(diǎn)接地，以將所述中點(diǎn)的電壓設(shè)定為電路參考電壓。
在該電磁流量計(jì)中，勵(lì)磁電路的電源也用作控制電路的電源，所述勵(lì)磁電路對所述開關(guān)元件的ON/OFF操作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述控制電路產(chǎn)生用于控制所述開關(guān)元件的ON/OFF操作的定時(shí)信號。
在該電磁流量計(jì)中，參照一個(gè)正信號對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述正信號基于所述第一和第二檢測電阻的電壓中的一個(gè)電壓。
在該電磁流量計(jì)中，參照一個(gè)電壓對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述電壓基于所述第一和第二檢測電阻的電流中的一個(gè)電流，所述第一和第二檢測電阻的電流與所述勵(lì)磁電流相等。
本發(fā)明還提供一種開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其通過開關(guān)元件將DC電壓施加到勵(lì)磁線圈上，以預(yù)定的勵(lì)磁定時(shí)切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)使所述開關(guān)元件導(dǎo)通或斷開，以保持勵(lì)磁電流為預(yù)定值，所述電磁流量計(jì)包括第一和第二檢測電阻，其分別通過所述開關(guān)元件與所述勵(lì)磁線圈的兩端串聯(lián)連接；其中，使所述第一和第二檢測電阻的中點(diǎn)接地，以將所述中點(diǎn)的電壓設(shè)定為電路參考電壓。
在該電磁流量計(jì)中，勵(lì)磁電路的電源也用作控制電路的電源，所述勵(lì)磁電路對所述開關(guān)元件的ON/OFF操作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述控制電路產(chǎn)生用于控制所述開關(guān)元件的ON/OFF操作的定時(shí)信號。
在該電磁流量計(jì)中，參照一個(gè)正信號對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述正信號基于所述第一和第二檢測電阻的電壓中的一個(gè)電壓。
在該電磁流量計(jì)中，參照一個(gè)電壓對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述電壓基于所述第一和第二檢測電阻的電流中的一個(gè)電流，所述第一和第二檢測電阻的電流與所述勵(lì)磁電流相等。
本發(fā)明還提供一種電磁流量計(jì)，該電磁流量計(jì)具有第一串聯(lián)電路，其具有電源、第一開關(guān)元件、勵(lì)磁線圈以及第四開關(guān)元件；第二串聯(lián)電路，其具有所述電源、第二開關(guān)元件、所述勵(lì)磁線圈以及第三開關(guān)元件；以及第三串聯(lián)電路，其具有所述勵(lì)磁線圈、第四開關(guān)元件以及第三開關(guān)元件；所述電磁流量計(jì)為開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)對所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件進(jìn)行控制，以保持所述勵(lì)磁電流為預(yù)定值，所述電磁流量計(jì)包括第一檢測電阻，其設(shè)置在所述第三開關(guān)元件與電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流；以及第二檢測電阻，其設(shè)置在所述第四開關(guān)元件與所述電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流。
本發(fā)明還提供一種電磁流量計(jì)，其具有第一開關(guān)元件，其一端與電源連接；第二開關(guān)元件，其一端與所述電源連接；第三開關(guān)元件，其一端與所述第一開關(guān)元件的另一端連接，其另一端與電路參考電壓連接；第四開關(guān)元件，其一端與所述第二開關(guān)元件的另一端連接，其另一端與所述電路參考電壓連接；以及勵(lì)磁線圈，其一端與所述第一開關(guān)元件的另一端和所述第三開關(guān)元件的一端的連接點(diǎn)連接，其另一端與所述第二開關(guān)元件的另一端和所述第四開關(guān)元件的一端的連接點(diǎn)連接；所述電磁流量計(jì)為開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)對所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件進(jìn)行控制，以保持所述勵(lì)磁電流恒定；所述電磁流量計(jì)包括第一檢測電阻，其設(shè)置在所述第三開關(guān)元件的另一端與所述電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流；以及第二檢測電阻，其設(shè)置在所述第四開關(guān)元件的另一端與所述電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流。
該電磁流量計(jì)進(jìn)一步具有第一肖特基二極管，其與所述第三開關(guān)元件并聯(lián)連接；以及第二肖特基二極管，其與所述第四開關(guān)元件并聯(lián)連接。
該電磁流量計(jì)進(jìn)一步具有第三肖特基二極管，其與所述第一開關(guān)元件并聯(lián)連接；以及第四肖特基二極管，其與所述第二開關(guān)元件并聯(lián)連接。
在該電磁流量計(jì)中，基于在所述第二檢測電阻中產(chǎn)生的參考電壓來對所述第一開關(guān)元件進(jìn)行ON/OFF控制，以及基于在所述第一檢測電阻中產(chǎn)生的參考電壓來對所述第二開關(guān)元件進(jìn)行ON/OFF控制。
該電磁流量計(jì)進(jìn)一步具有開關(guān)，其在所述第二開關(guān)元件斷開且所述第四開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)選擇所述第二檢測電阻的參考電壓；并在所述第一開關(guān)元件斷開且所述第三開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)選擇所述第一檢測電阻的參考電壓。
在該電磁流量計(jì)中，在所述第一和第四開關(guān)元件斷開之后，所述第二和第三開關(guān)元件導(dǎo)通；在所述第二和第三開關(guān)元件斷開之后，所述第一和第四開關(guān)元件導(dǎo)通。
該電磁流量計(jì)進(jìn)一步具有標(biāo)準(zhǔn)化部分，其基于流量信號與勵(lì)磁電流信號之比，來使所述流量信號標(biāo)準(zhǔn)化，所述流量信號是對應(yīng)于所述勵(lì)磁電流而從管路的電極檢測到的，所述勵(lì)磁電流信號是從與所述勵(lì)磁線圈串聯(lián)連接的第三檢測電阻檢測到的。
可以以如下方式來構(gòu)成本發(fā)明的電磁流量計(jì)。
(1)電磁流量計(jì)可以為開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其通過開關(guān)元件將DC電壓施加到勵(lì)磁線圈上，以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率(f1)切換流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流方向，同時(shí)以高于基本勵(lì)磁頻率的勵(lì)磁開關(guān)控制頻率(f2)控制開關(guān)元件的開關(guān)，以便保持勵(lì)磁電流恒定，該電磁流量計(jì)具有第一和第二檢測電阻，該第一和第二檢測電阻分別通過直接連接到勵(lì)磁線圈端部的開關(guān)元件而與勵(lì)磁線圈的兩端串聯(lián)連接，串聯(lián)連接的第一和第二檢測電阻的中點(diǎn)接地，以將該中點(diǎn)的電壓設(shè)定為電路參考電壓。
(2)在該電磁流量計(jì)中，勵(lì)磁電路的電源也用作控制電路的電源，該勵(lì)磁電路對開關(guān)元件的ON/OFF操作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該控制電路產(chǎn)生用于控制開關(guān)元件的ON/OFF操作的定時(shí)信號。
(3)在該電磁流量計(jì)中，參照第一和第二檢測電阻的電壓中的一個(gè)電壓的正信號，對流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。
(4)在該電磁流量計(jì)中，參照第一和第二檢測電阻中一個(gè)的電壓來控制流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流，在第一或第二檢測電阻中能夠獲得與流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流相同的電流。
(5)該電磁流量計(jì)可以為開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其通過開關(guān)元件將DC電壓施加到勵(lì)磁線圈上，以預(yù)定的勵(lì)磁定時(shí)切換流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流方向，同時(shí)控制開關(guān)元件的ON/OFF操作，以便保持勵(lì)磁電流恒定，該電磁流量計(jì)具有分別通過開關(guān)元件與勵(lì)磁線圈的兩端串聯(lián)連接的第一和第二檢測電阻，其中使第一和第二檢測電阻的中點(diǎn)接地，以將該中點(diǎn)的電壓設(shè)定為電路參考電壓。
(6)在該電磁流量計(jì)中，勵(lì)磁電路的電源也用作控制電路的電源，該勵(lì)磁電路對開關(guān)元件的ON/OFF操作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該控制電路產(chǎn)生用于控制開關(guān)元件的ON/OFF操作的定時(shí)信號。
(7)在該電磁流量計(jì)中，參照第一和第二檢測電阻的電壓中的一個(gè)電壓的正信號，對流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。
(8)在該電磁流量計(jì)中，參照第一和第二檢測電阻中一個(gè)的電壓來控制流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流，在第一或第二檢測電阻中能夠獲得與流經(jīng)勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流相同的電流。
在本發(fā)明的電磁流量計(jì)的開關(guān)系統(tǒng)的勵(lì)磁電路中，使用了兩個(gè)檢測電阻，這兩個(gè)電阻沒有直接連接到勵(lì)磁線圈上，而是在勵(lì)磁線圈與檢測電阻之間插入了開關(guān)元件，并且這兩個(gè)檢測電阻彼此串聯(lián)連接，其串聯(lián)連接的中點(diǎn)被設(shè)定為電路參考電壓GND，由此使得勵(lì)磁電路與控制電路的電路參考彼此完全相同。因此，可以實(shí)現(xiàn)這樣的配置即，不需要具有現(xiàn)有技術(shù)中必要的絕緣電路。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的勵(lì)磁電路。
如同從上面描述中明顯看出的，本發(fā)明可以提供一種小型的、低損耗以及低噪聲的電磁流量計(jì)。


圖1為示意性示出本發(fā)明第一實(shí)施例的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路與控制電路的說明圖；圖2為示出開關(guān)元件“on/off”的控制配置表；圖3為示出流到勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流流動(dòng)操作的電路圖；圖4為示意性示出本發(fā)明第二實(shí)施例的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路與控制電路的說明圖；圖5為示出本發(fā)明第三實(shí)施例的框圖；圖6為示出本發(fā)明第四實(shí)施例的框圖；圖7為示出本發(fā)明第四實(shí)施例的框圖；圖8為示意性示出在現(xiàn)有技術(shù)中勵(lì)磁電路的說明圖；圖9為示意性示出在現(xiàn)有技術(shù)中控制電路的說明圖；圖10為示出在現(xiàn)有技術(shù)中勵(lì)磁電流流動(dòng)操作的電路圖。
具體實(shí)施例方式
將結(jié)合附圖對本發(fā)明的電磁流量計(jì)的實(shí)施例進(jìn)行描述。與現(xiàn)有技術(shù)相同的部件由相同的參考標(biāo)號表示。

本發(fā)明第一實(shí)施例的電磁流量計(jì)是固定開關(guān)頻率系統(tǒng)電路的實(shí)施例。由開關(guān)元件形成的勵(lì)磁電路和產(chǎn)生開關(guān)元件的ON/OFF定時(shí)信號的控制電路的配置如圖1所示。該勵(lì)磁電路具有DC電源E、與DC電源E并聯(lián)連接的電容器C、彼此串聯(lián)連接后再與DC電源E并聯(lián)連接的開關(guān)元件Q1、Q3和第一檢測電阻R25，以及彼此串聯(lián)連接后再與DC電源E并聯(lián)連接的開關(guān)元件Q2、Q4和第二檢測電阻R26。勵(lì)磁線圈COIL的一端13連接到串聯(lián)連接的開關(guān)元件Q1和Q3的中點(diǎn)上，其另一端15連接到串聯(lián)連接的開關(guān)元件Q2和Q4的中點(diǎn)上。
開關(guān)元件Q3的源極連接到第一檢測電阻R25的一端上，開關(guān)元件Q4的源極連接到第二檢測電阻R26的一端26上，第一檢測電阻R25的另一端21連接到第二檢測電阻R26的另一端22上，這兩個(gè)電阻的連接點(diǎn)連接到DC電源E的負(fù)極側(cè)且接地到參考電壓GND。
開關(guān)元件Q1、Q2、Q3、Q4為當(dāng)被供給電源電壓VEX且接地到參考電壓GND時(shí)進(jìn)行操作的FET，并分別包括以與從DC電源E流出的電流相反的方向并聯(lián)連接到開關(guān)元件上的寄生二極管D1、D2、D3、D4。
開關(guān)元件Q1的柵極與接收定時(shí)信號T1以對該信號T1施加波形整形處理的波形整形電路B1連接、開關(guān)元件Q2的柵極與接收定時(shí)信號T2以對該信號T2施加波形整形處理的波形整形電路B2連接、開關(guān)元件Q3的柵極與接收定時(shí)信號T3以對該信號T3施加波形整形處理的波形整形電路B3連接，以及開關(guān)元件Q4的柵極與接收定時(shí)信號T4以對該信號T4施加波形整形處理的波形整形電路B4連接。
波形整形電路B1、B2、B3、B4均被供給電源電壓VEX且接地到參考電壓GND。
在勵(lì)磁線圈COIL和第一、第二檢測電阻R25、R26中，在正勵(lì)磁期間，勵(lì)磁電流流經(jīng)開關(guān)元件Q1-->勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q4-->第二檢測電阻R26；而在負(fù)勵(lì)磁期間，勵(lì)磁電流流經(jīng)開關(guān)元件Q2-->勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q3-->第一檢測電阻R25。即，勵(lì)磁電流交替地反向流動(dòng)。因此，對應(yīng)于正勵(lì)磁期間，會(huì)在第二檢測電阻R26的一端26產(chǎn)生與勵(lì)磁電流成比例的正參考電壓VREF2；對應(yīng)于負(fù)勵(lì)磁期間，會(huì)在第一檢測電阻R25的一端20產(chǎn)生與勵(lì)磁電流成比例的負(fù)參考電壓VREF1。
控制電路具有控制正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間的勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11、切換來自第一檢測電阻R25的參考電壓VREF1與來自第二檢測電阻R26的參考電壓VREF2的開關(guān)SW、脈沖寬度調(diào)制(PWM)勵(lì)磁控制電路25、與門G1、G2以及反相器G3。與門G1、G2和反相器G3被供給電源電壓VEX且接地到參考電壓GND。
參考標(biāo)號27表示產(chǎn)生三角波信號Vp的振蕩器。該基本勵(lì)磁控制頻率f2(高于基本勵(lì)磁頻率f1)的三角波信號Vp被供給到比較器CMP1的負(fù)輸入端。
勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11用于產(chǎn)生預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率f1的矩形波信號。其直接輸出作為定時(shí)信號T4被供給到勵(lì)磁電路的開關(guān)元件Q4中，通過反相器G3的反相輸出作為定時(shí)信號T3被供給到開關(guān)元件Q3中。
在脈沖寬度調(diào)制(PWM)勵(lì)磁控制電路25中，與勵(lì)磁電流成比例的正電壓或負(fù)電壓(即，來自第一檢測電阻R25的參考電壓VREF1或第二檢測電阻R26的參考電壓VREF2)與DC參考電壓Vs之間的差通過誤差放大器26進(jìn)行放大。誤差放大器26的輸出電壓Ve經(jīng)由電阻R20被供給到由于正反饋電阻R20、R21而使其具有磁滯特性的比較器CMP1的正輸入端。
比較器CMP1的輸出被供給到與門G1、G2中，此外其輸出還經(jīng)由正反饋電阻R20、R21的分壓電路而反饋到比較器CMP1的正輸入端，以提供具有預(yù)定磁滯的比較操作。
比較器CMP1的操作方式如下當(dāng)來自振蕩器27的三角波信號Vp上升到高于誤差放大器26的輸出電壓Ve、且進(jìn)一步上升到高于由正反饋電阻R20、R21確定的并且相當(dāng)于磁滯寬度的電壓時(shí)，其輸出從負(fù)反轉(zhuǎn)為正。反之，當(dāng)三角波信號Vp下降到低于誤差放大器26的輸出電壓Ve、且進(jìn)一步下降到低于由正反饋電阻R20、R21確定的并且相當(dāng)于磁滯寬度的電壓時(shí)，其輸出從正反轉(zhuǎn)為負(fù)。在三角波信號Vp的每個(gè)周期內(nèi)均重復(fù)進(jìn)行該反轉(zhuǎn)操作。該比較操作的結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了脈沖寬度調(diào)制(PWM)。
與門G1接收比較器CMP1的輸出和定時(shí)信號T4，并根據(jù)這兩個(gè)輸入的邏輯積來發(fā)送定時(shí)信號T1。類似地，與門G2接收比較器CMP1的輸出和定時(shí)信號T4，并根據(jù)這兩個(gè)輸入的邏輯積來發(fā)送定時(shí)信號T2。
圖2中說明在上述的配置中，在正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間的各個(gè)開關(guān)元件Q1、Q2、Q3、Q4的ON/OFF狀態(tài)與開關(guān)控制。首先，通過勵(lì)磁定時(shí)信號T3、T4，在正勵(lì)磁期間，開關(guān)元件Q3被控制為斷開且開關(guān)元件Q4被控制為導(dǎo)通；而在負(fù)勵(lì)磁期間，開關(guān)元件Q3被控制為導(dǎo)通且開關(guān)元件Q4被控制為斷開。在正勵(lì)磁期間，由于開關(guān)元件Q2斷開，因此由開關(guān)元件Q1進(jìn)行開關(guān)控制；而在負(fù)勵(lì)磁期間，由于開關(guān)元件Q1斷開，因此由開關(guān)元件Q2進(jìn)行開關(guān)控制。
圖3示出了由開關(guān)元件Q1進(jìn)行開關(guān)控制、開關(guān)元件Q4導(dǎo)通且開關(guān)元件Q2、Q3斷開的操作。在圖3中也示出了在開關(guān)元件Q1導(dǎo)通以及開關(guān)元件Q1斷開的情況下的電流回路。
在開關(guān)元件Q1導(dǎo)通的狀態(tài)下，進(jìn)行將電流從電源E供給到勵(lì)磁線圈COIL的過程，電流流經(jīng)線路為“電源E-->開關(guān)元件Q1-->勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q4-->第二檢測電阻R26-->電路參考電壓GND。”在開關(guān)元件Q1斷開的狀態(tài)下，進(jìn)行由于線圈電抗所造成的具有某一時(shí)間常數(shù)的線圈電流衰減的過程，電流流經(jīng)線路為“勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q4-->第二檢測電阻R26-->第一檢測電阻R25-->開關(guān)元件Q3?！痹诘谝粰z測電阻R25中，僅當(dāng)開關(guān)元件Q1斷開時(shí)才有電流流過。在第二檢測電阻R26中，會(huì)流過與流經(jīng)勵(lì)磁線圈COIL的電流相同的電流。因此，在由開關(guān)元件Q1進(jìn)行開關(guān)控制、開關(guān)元件Q4導(dǎo)通且開關(guān)元件Q2、Q3斷開的操作條件下，該開關(guān)控制是參照第二檢測電阻R26的參考電壓VREF2來進(jìn)行的。
類似地，在由開關(guān)元件Q2進(jìn)行開關(guān)控制、開關(guān)元件Q3導(dǎo)通且開關(guān)元件Q1、Q4斷開的操作條件下，該開關(guān)控制是參照第一檢測電阻R25的參考電壓VREF1來進(jìn)行的。
參考電壓的切換是通過與第一和第二檢測電阻R25、R26連接的勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路進(jìn)行的。
將被選擇的信號與預(yù)定電壓進(jìn)行比較。如果勵(lì)磁電流低，則使開關(guān)元件Q1或開關(guān)元件Q2導(dǎo)通，如果勵(lì)磁電流高，則使開關(guān)元件Q1或開關(guān)元件Q2斷開。
結(jié)果，使得勵(lì)磁電路和控制電路的電路參考電壓GND完全相同，并且能使用共同的電源來驅(qū)動(dòng)所有裝置。因此，可以實(shí)現(xiàn)不需要絕緣電路和多個(gè)絕緣電源電路的低功耗勵(lì)磁電路。
將參照圖4對第二實(shí)施例的電磁流量計(jì)進(jìn)行描述。與第一實(shí)施例中相同的部件由相同的參考標(biāo)號進(jìn)行表示，并省略對它們的描述。
第二實(shí)施例的電磁流量計(jì)這樣的電路實(shí)施例即，開關(guān)頻率根據(jù)負(fù)載的電抗進(jìn)行變化。由開關(guān)元件形成的勵(lì)磁電路和產(chǎn)生開關(guān)元件的ON/OFF定時(shí)信號的控制電路的配置如圖4所示。該勵(lì)磁電路具有DC電源E、與DC電源E并聯(lián)連接的電容器C以及勵(lì)磁線圈COIL。參考標(biāo)號Q1至Q4表示由FET構(gòu)成的開關(guān)元件，D1至D4表示以與從DC電源E流出的電流相反的方向而分別并聯(lián)連接到開關(guān)元件Q1至Q4上的寄生二極管。由于寄生二極管D1至D4是在制造各個(gè)FET的過程中形成于封裝之內(nèi)的，因此，不能夠?qū)⑺鼈儾鹣隆?br> 開關(guān)元件Q1、Q2為當(dāng)被供給電源電壓VEX且接地到參考電壓GND時(shí)進(jìn)行操作的FET。開關(guān)元件Q3、Q4也為當(dāng)被供給電源電壓VEX且接地到參考電壓GND時(shí)進(jìn)行操作的FET。
DC電源E的一端(正極側(cè))經(jīng)由開關(guān)元件Q1連接到勵(lì)磁線圈COIL的一端13上。該端13經(jīng)由開關(guān)元件Q3和第一檢測電阻R25連接到DC電源E的另一端(負(fù)極側(cè))上。
勵(lì)磁線圈COIL的另一端15連接到開關(guān)元件Q2、Q4的中點(diǎn)上。此外，DC電源E的一端(正極側(cè))經(jīng)由開關(guān)元件Q2連接到勵(lì)磁線圈COIL的另一端15上。該另一端15經(jīng)由開關(guān)元件Q4與第二檢測電阻R26連接到DC電源E的另一端(負(fù)極側(cè))上。
第一檢測電阻R25與第二檢測電阻R26彼此串聯(lián)連接，并且它們串聯(lián)連接的中點(diǎn)接地到參考電壓GND。
參考標(biāo)號T1至T4表示用于控制開關(guān)元件Q1至Q4(當(dāng)其被供給電源電壓VEX且接地到電路參考電壓GND時(shí)進(jìn)行操作)的ON/OFF操作的定時(shí)信號。這些定時(shí)信號分別經(jīng)由波形整形電路B1至B4被供給到開關(guān)元件Q1至Q4的控制電極(FET的柵極)上。波形整形電路B1、B2、B3、B4被供給電源電壓VEX且接地到電路參考電壓GND。
在勵(lì)磁線圈COIL與第一、第二檢測電阻R25、R26中，在正勵(lì)磁期間，勵(lì)磁電流流經(jīng)開關(guān)元件Q1-->勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q4-->第二檢測電阻R26；而在負(fù)勵(lì)磁期間，勵(lì)磁電流流經(jīng)開關(guān)元件Q2-->勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q3-->第一檢測電阻R25。即，勵(lì)磁電流交替地反向流動(dòng)。因此，對應(yīng)于正勵(lì)磁期間，會(huì)在第二檢測電阻R26的一端24產(chǎn)生與勵(lì)磁電流成比例的正參考電壓VREF2；對應(yīng)于負(fù)勵(lì)磁期間，會(huì)在第一檢測電阻R25的一端20產(chǎn)生與勵(lì)磁電流成比例的負(fù)參考電壓VREF1。
將參照圖4描述用于產(chǎn)生對開關(guān)元件Q1至Q4進(jìn)行ON/OFF控制的定時(shí)信號T1至T4的控制電路的配置和操作。
參考標(biāo)號11表示對正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間進(jìn)行控制的勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路，其用于產(chǎn)生預(yù)定勵(lì)磁周期的矩形波。其直接輸出作為定時(shí)信號T4被供給到開關(guān)元件Q4中，通過反相器G3的反相輸出作為定時(shí)信號T3被供給到開關(guān)元件Q3中。勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路對開關(guān)SW進(jìn)行控制，該開關(guān)SW切換來自第一檢測電阻R25的參考電壓VREF1與來自第二檢測電阻R26的參考電壓VREF2。這些參考電壓是以與控制電路中的勵(lì)磁電流成比例的方式而產(chǎn)生的。
參考標(biāo)號12表示勵(lì)磁控制電路。在該電路中，與勵(lì)磁電流成比例的正參考電壓VREF1或負(fù)參考電壓VREF2經(jīng)由開關(guān)SW被供給到磁滯比較器CMP的負(fù)輸入端。磁滯比較器CMP被供給電源電壓VEX且接地到電路參考電壓GND。磁滯比較器CMP的輸出被供給到與門G1、G2中，此外其輸出還通過正反饋電阻R11、R12的分壓電路被反饋到其正輸入端。參考標(biāo)號Vs表示連接在電阻R11與地(用作電路參考電壓GND)之間的參考DC電源(參考電壓Vs)。
磁滯比較器CMP的操作方式如下當(dāng)參考電壓VREF1或VREF2的絕對值上升到大于參考電壓Vs、且進(jìn)一步上升到大于由正反饋電阻R11、R12確定的電壓(相當(dāng)于磁滯寬度)時(shí)，其輸出從負(fù)反轉(zhuǎn)為正。反之，當(dāng)參考電壓VREF1或VREF2的絕對值下降到小于參考電壓Vs、且進(jìn)一步下降到小于由正反饋電阻R11、R12確定的電壓(相當(dāng)于磁滯寬度)時(shí)，其輸出從正反轉(zhuǎn)為負(fù)。重復(fù)進(jìn)行該反轉(zhuǎn)操作。該反轉(zhuǎn)操作的周期取決于包括勵(lì)磁線圈COIL的電感在內(nèi)的控制回路的時(shí)間常數(shù)，并且其被設(shè)計(jì)得足夠短于勵(lì)磁定時(shí)信號的周期。
與門G1接收磁滯比較器CMP與勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11的輸出信號，并根據(jù)這兩個(gè)輸出信號的邏輯積發(fā)送定時(shí)信號T1。類似地，與門G2接收磁滯比較器CMP的輸出信號與勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11的反相輸出信號，即定時(shí)信號T3，并根據(jù)這些信號的邏輯積發(fā)送定時(shí)信號T2。
圖2說明在上述的配置中，在正勵(lì)磁期間和負(fù)勵(lì)磁期間的開關(guān)元件Q1至Q4的ON/OFF狀態(tài)與開關(guān)控制。首先，通過勵(lì)磁定時(shí)信號T3、T4，在正勵(lì)磁期間，開關(guān)元件Q3被控制為斷開且開關(guān)元件Q4被控制為導(dǎo)通；而在負(fù)勵(lì)磁期間，開關(guān)元件Q3被控制為導(dǎo)通且開關(guān)元件Q4被控制為斷開。
以與第一實(shí)施例相同的方式，圖3示出了開關(guān)元件Q1進(jìn)行開關(guān)控制、開關(guān)元件Q4導(dǎo)通且開關(guān)元件Q2、Q3斷開的操作。在圖3中也示出了在開關(guān)元件Q1導(dǎo)通以及開關(guān)元件Q1斷開的情況下的電流回路。
在開關(guān)元件Q1導(dǎo)通的狀態(tài)下，進(jìn)行將電流從電源E供給到勵(lì)磁線圈COIL的過程，電流流經(jīng)線路為“電源-->開關(guān)元件Ql->勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q4-->第二檢測電阻R26-->電路參考電壓GND。”在開關(guān)元件Q1斷開的狀態(tài)下，進(jìn)行如下過程線圈電流以線圈電抗的時(shí)間常數(shù)逐漸衰減，且電流流經(jīng)線路為“勵(lì)磁線圈COIL-->開關(guān)元件Q4-->第二檢測電阻R26-->第一檢測電阻R25-->開關(guān)元件Q3 。”在第一檢測電阻R25中，僅當(dāng)開關(guān)元件Q1斷開時(shí)才有電流流過。在第二檢測電阻R26中，會(huì)流過與流經(jīng)勵(lì)磁線圈COIL的電流相同的電流。因此，在由開關(guān)元件Q1進(jìn)行開關(guān)控制、開關(guān)元件Q4導(dǎo)通且開關(guān)元件Q2、Q3斷開的操作條件下，該開關(guān)控制是參照第二檢測電阻R26的參考電壓VREF2來進(jìn)行的。
類似地，在由開關(guān)元件Q2進(jìn)行開關(guān)控制、開關(guān)元件Q3導(dǎo)通且開關(guān)元件Q1、Q4斷開的操作條件下，該開關(guān)控制是參照第一檢測電阻R25的參考電壓VREF1來進(jìn)行的。
參考電壓的切換是由與第一和第二檢測電阻R25、R26連接的勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11進(jìn)行的。
將被選擇的信號與預(yù)定電壓進(jìn)行比較。如果勵(lì)磁電流低，則使開關(guān)元件Q1或開關(guān)元件Q2導(dǎo)通；如果勵(lì)磁電流高，則使開關(guān)元件Q1或開關(guān)元件Q2斷開。
結(jié)果，使得勵(lì)磁電路和控制電路的電路參考電壓GND完全相同，并且能使用共同的電源來驅(qū)動(dòng)所有裝置。因此，可以實(shí)現(xiàn)不需要絕緣電路和多個(gè)絕緣電源電路的低功耗勵(lì)磁電路。
在開關(guān)系統(tǒng)的勵(lì)磁電路中，使用了兩個(gè)檢測電阻，這兩個(gè)檢測電阻沒有直接連接到勵(lì)磁線圈上，而是在勵(lì)磁線圈與檢測電阻之間插入了開關(guān)元件，并且這兩個(gè)檢測電阻彼此串聯(lián)連接，其串聯(lián)連接的中點(diǎn)被設(shè)定為電路參考電壓GND，由此使得勵(lì)磁電路與控制電路的電路參考電壓彼此完全相同。因此，提供了一種低功耗勵(lì)磁電路，其不需要具有現(xiàn)有技術(shù)中必要的絕緣電路。
將參照圖5對第三實(shí)施例的電磁流量計(jì)進(jìn)行描述。與第一實(shí)施例中相同的部件由相同的參考標(biāo)號表示，并且省略對它們的描述。
與圖1的第一實(shí)施例的方式相同，圖5的第三實(shí)施例的特征在于與第一檢測電阻R25和第二檢測電阻R26有關(guān)的配置。圖5的第三實(shí)施例的特征還在于設(shè)置了肖特基二極管D11、肖特基二極管D12、肖特基二極管D13以及肖特基二極管D14。
將對圖5的第三實(shí)施例的配置進(jìn)行描述。開關(guān)元件(Q1至Q4)(即，第一至第四開關(guān)元件)由FET(場效應(yīng)晶體管)形成，并分別包括寄生二極管(D1至D4)。在圖5的第三實(shí)施例中，開關(guān)元件(Q1至Q4)分別與寄生二極管(D1至D4)彼此形成為一體。
肖特基二極管D11與開關(guān)元件Q1并聯(lián)連接，等同于被并聯(lián)連接到寄生二極管D1上。肖特基二極管D12與開關(guān)元件Q2并聯(lián)連接，等同于被并聯(lián)連接到寄生二極管D2上。肖特基二極管D13與開關(guān)元件Q3并聯(lián)連接，等同于被并聯(lián)連接到寄生二極管D3上。而且，肖特基二極管D14與開關(guān)元件Q4并聯(lián)連接，等同于被并聯(lián)連接到寄生二極管D4上。
具有而言，肖特基二極管(D11至D14)的陽極分別連接到開關(guān)元件(Q1至Q4)的源極上，肖特基二極管(D11至D14)的陰極分別連接到開關(guān)元件(Q1至Q4)的漏極上。
圖5的第三實(shí)施例具有第一串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路具有電源E、開關(guān)元件Q1、肖特基二極管D11、勵(lì)磁線圈COIL、開關(guān)元件Q4、肖特基二極管D14以及第二檢測電阻R26。圖5的第三實(shí)施例進(jìn)一步具有第二串聯(lián)電路，該第二串聯(lián)電路具有電源E、開關(guān)元件Q2、肖特基二極管D12、勵(lì)磁線圈COIL、開關(guān)元件Q3、肖特基二極管D13以及第一檢測電阻R25。
圖5的第三實(shí)施例進(jìn)一步具有第三串聯(lián)電路，該第三串聯(lián)電路具有勵(lì)磁線圈COIL、開關(guān)元件Q4、肖特基二極管D14、第二檢測電阻R26、第一檢測電阻R25、開關(guān)元件Q3以及肖特基二極管D13。圖5的第三實(shí)施例進(jìn)一步具有第四串聯(lián)電路，該第四串聯(lián)電路具有勵(lì)磁線圈COIL、開關(guān)元件Q1、肖特基二極管D11、開關(guān)元件Q2以及肖特基二極管D12。
電源E的負(fù)極端子以及控制電路(誤差放大器26等)與電路參考電壓GND連接。以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率(f1)對開關(guān)元件(Q1至Q4)進(jìn)行切換，同時(shí)以勵(lì)磁開關(guān)控制頻率(f2)對其進(jìn)行ON/OFF控制以使勵(lì)磁電流具有預(yù)定值。
用作第一開關(guān)元件的開關(guān)元件Q1的一端(漏極)與電源E的正極端子連接，并且，用作第二開關(guān)元件的開關(guān)元件Q2的一端(漏極)也與電源E的正極端子連接。
用作第三開關(guān)元件的開關(guān)元件Q3的一端(漏極)與開關(guān)元件Q1的另一端(源極)連接，并且開關(guān)元件Q3的另一端(源極)經(jīng)由第一檢測電阻R25與電路參考電壓GND連接。
用作第四開關(guān)元件的開關(guān)元件Q4的一端(漏極)與開關(guān)元件Q2的另一端(源極)連接，并且開關(guān)元件Q4的另一端(源極)經(jīng)由第二檢測電阻R26與電路參考電壓GND連接。
勵(lì)磁線圈COIL的一端13與開關(guān)元件Q1的另一端(源極)和開關(guān)元件Q3的一端(漏極)的連接點(diǎn)連接；勵(lì)磁線圈COIL的另一端15與開關(guān)元件Q2的另一端(源極)和開關(guān)元件Q4的一端(漏極)的連接點(diǎn)連接。
第一檢測電阻R25在開關(guān)元件Q3的另一端(源極)與電路參考電壓GND之間形成，第二檢測電阻R26在開關(guān)元件Q4的另一端(源極)與電路參考電壓GND之間形成。
將詳細(xì)描述圖5的第三實(shí)施例的操作。
第一，將描述開關(guān)元件Q1導(dǎo)通、開關(guān)元件Q2斷開、開關(guān)元件Q3斷開以及開關(guān)元件Q4導(dǎo)通的期間(狀態(tài)1)。此時(shí)，肖特基二極管(D11至D14)截止，開關(guān)SW選擇參考電壓VREF2以使參考電壓VREF2連接到勵(lì)磁控制電路12上。
此時(shí)，將電源E施加到勵(lì)磁線圈COIL上，線圈在正方向上被勵(lì)磁。在第二檢測電阻R26中，產(chǎn)生與流經(jīng)開關(guān)元件Q1、勵(lì)磁線圈COIL以及開關(guān)元件Q4的勵(lì)磁電流成比例的參考電壓VREF2(VREF2＞0)。
當(dāng)參考電壓VREF2上升到預(yù)定值時(shí)，開關(guān)元件Q1從ON狀態(tài)改變?yōu)镺FF狀態(tài)，肖特基二極管D13從OFF狀態(tài)改變?yōu)镺N狀態(tài)，從而使?fàn)顟B(tài)1轉(zhuǎn)換為狀態(tài)2。
第二，將描述開關(guān)元件Q1斷開、開關(guān)元件Q2斷開、開關(guān)元件Q3斷開以及開關(guān)元件Q4導(dǎo)通的期間(狀態(tài)2)。此時(shí)，肖特基二極管D11截止，肖特基二極管D12截止，肖特基二極管D13導(dǎo)通，肖特基二極管D14截止，開關(guān)SW選擇參考電壓VREF2以使參考電壓VREF2連接到勵(lì)磁控制電路12上。
此時(shí)，勵(lì)磁線圈COIL的磁通通常被保持，但是仍有部分磁通被開關(guān)元件Q4、第二檢測電阻R26、第一檢測電阻R25以及肖特基二極管D13中產(chǎn)生的電壓復(fù)位。在第二檢測電阻R26中，產(chǎn)生與流經(jīng)勵(lì)磁線圈COIL和開關(guān)元件Q4的勵(lì)磁電流成比例的參考電壓VREF2(VREF2＞0)。
當(dāng)參考電壓VREF2下降到預(yù)定值時(shí)，開關(guān)元件Q1從OFF狀態(tài)改變?yōu)镺N狀態(tài)，肖特基二極管D13從ON狀態(tài)改變?yōu)镺FF狀態(tài)，從而使?fàn)顟B(tài)2轉(zhuǎn)換為狀態(tài)1。此時(shí)，恢復(fù)電流沒有流經(jīng)肖特基二極管D13，開關(guān)元件Q1的導(dǎo)通浪涌電流也沒有流經(jīng)第二檢測電阻R26。
在圖5的第三實(shí)施例中，是以此方式對勵(lì)磁線圈的正方向磁通進(jìn)行控制的。具體而言，是根據(jù)第二檢測電阻26中產(chǎn)生的參考電壓VREF2來控制開關(guān)元件Q1的ON/OFF操作的。
第三，將描述開關(guān)元件Q1斷開、開關(guān)元件Q2導(dǎo)通、開關(guān)元件Q3導(dǎo)通且開關(guān)元件Q4斷開的期間(狀態(tài)3)。此時(shí)，肖特基二極管(D11至D14)截止，開關(guān)SW選擇參考電壓VREF1以使參考電壓VREF1連接到勵(lì)磁控制電路12上。
此時(shí)，將電源E施加到勵(lì)磁線圈COIL上，線圈在負(fù)方向上被勵(lì)磁。在第一檢測電阻R25中，產(chǎn)生與流經(jīng)開關(guān)元件Q2、勵(lì)磁線圈COIL以及開關(guān)元件Q3的勵(lì)磁電流成比例的參考電壓VREF1(VREF1＞0)。
當(dāng)參考電壓VREF1上升到預(yù)定值時(shí)，開關(guān)元件Q2從ON狀態(tài)改變?yōu)镺FF狀態(tài)，肖特基二極管D14從OFF狀態(tài)改變?yōu)镺N狀態(tài)，從而使?fàn)顟B(tài)3轉(zhuǎn)換為狀態(tài)4。
第四，將描述開關(guān)元件Q1斷開、開關(guān)元件Q2斷開、開關(guān)元件Q3導(dǎo)通且開關(guān)元件Q4斷開的期間(狀態(tài)4)。此時(shí)，肖特基二極管D11截止，肖特基二極管D12截止，肖特基二極管D13截止，肖特基二極管D14導(dǎo)通，開關(guān)SW選擇參考電壓VREF1以使參考電壓VREF1連接到勵(lì)磁控制電路12上。
此時(shí)，勵(lì)磁線圈COIL的磁通通常被保持，但是仍有部分磁通被開關(guān)元件Q3、第一檢測電阻R25以及肖特基二極管D14中產(chǎn)生的電壓復(fù)位。在第一檢測電阻R25中，產(chǎn)生與流經(jīng)勵(lì)磁線圈COIL和開關(guān)元件Q3的勵(lì)磁電流成比例的參考電壓VREF1(VREF1＞0)。
當(dāng)參考電壓VREF1下降到預(yù)定值時(shí)，開關(guān)元件Q2從OFF狀態(tài)改變?yōu)镺N狀態(tài)，肖特基二極管D14從ON狀態(tài)改變?yōu)镺FF狀態(tài)，從而使?fàn)顟B(tài)4轉(zhuǎn)換為狀態(tài)3。此時(shí)，恢復(fù)電流沒有流經(jīng)肖特基二極管D14，開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通浪涌電流也沒有流經(jīng)第一檢測電阻R25。
在圖5的第三實(shí)施例中，是以此方式對勵(lì)磁線圈的負(fù)方向磁通進(jìn)行控制的。具體而言，是根據(jù)第一檢測電阻25中產(chǎn)生的參考電壓VREF1來控制開關(guān)元件Q2的ON/OFF操作的。
將對從正方向勵(lì)磁到負(fù)方向勵(lì)磁的切換進(jìn)行詳細(xì)描述。
在正方向勵(lì)磁(狀態(tài)1)中，電流從一端13流到另一端15。當(dāng)所有的開關(guān)元件(Q1至Q4)均斷開時(shí)，勵(lì)磁線圈COIL的作用是使肖特基二極管D11截止、肖特基二極管D12導(dǎo)通、肖特基二極管D13導(dǎo)通，以及肖特基二極管D14截止。
當(dāng)開關(guān)元件Q1斷開、開關(guān)元件Q2導(dǎo)通、開關(guān)元件Q3導(dǎo)通以及開關(guān)元件Q4斷開時(shí)，在負(fù)方向進(jìn)行勵(lì)磁(狀態(tài)4)，電流從另一端15流到一端13。
具體而言，開關(guān)元件Q1、Q4斷開，肖特基二極管D12、D13導(dǎo)通。在此之后，開關(guān)元件Q2、Q3導(dǎo)通。
此時(shí)，開關(guān)元件Q2、Q3在零電壓導(dǎo)通。因此，損耗與噪聲等級小。
將對從負(fù)方向勵(lì)磁(狀態(tài)4)切換到正方向勵(lì)磁(狀態(tài)1)進(jìn)行詳細(xì)描述。具體而言，開關(guān)元件Q2、Q3斷開，肖特基二極管D11、D14導(dǎo)通。在此之后，開關(guān)元件Q1、Q4導(dǎo)通。
此時(shí)，開關(guān)元件Q1、Q4在零電壓導(dǎo)通。因此，損耗與噪聲等級小。
對上述說明總結(jié)如下當(dāng)開關(guān)元件Q2斷開且開關(guān)元件Q4導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)SW選擇第二檢測電阻R26的參考電壓VREF2，而當(dāng)開關(guān)元件Q1斷開且開關(guān)元件Q3導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)SW選擇第一檢測電阻R25的參考電壓VREF1。
在圖5的第三實(shí)施例中，通過肖特基二極管(D11至D14)的功能，寄生二極管(D1至D4)總是截止。具體而言，寄生二極管(D1至D4)的正向電壓降大約為0.6V，而肖特基二極管(D11至D14)的正向電壓降大約為0.4V。
因此，在圖5的第三實(shí)施例中，恢復(fù)電流并沒有使肖特基二極管D13、D14、開關(guān)元件(Q1至Q4)在零電壓導(dǎo)通，并且肖特基二極管(D11至D14)的正向電壓降較小。因此，損耗及噪聲等級小。此外，由于肖特基二極管(D11至D14)的正向電壓降小，勵(lì)磁開關(guān)控制頻率(f2)低，所以損耗及噪聲等級也小。
將結(jié)合圖6和圖7對第四實(shí)施例的電磁流量計(jì)進(jìn)行描述。圖6為示出本發(fā)明第四實(shí)施例的圖。與圖5的第三實(shí)施例相同的部件由相同的參考標(biāo)號表示，并且省略對它們的描述。
與圖5的第三實(shí)施例的方式相同，圖6的第四實(shí)施例的特征在于與第一檢測電阻R25和第二檢測電阻R26有關(guān)的配置。圖6的第四實(shí)施例的特征還在于與第三檢測電阻R30有關(guān)的配置以及與流量信號的標(biāo)準(zhǔn)化裝置有關(guān)的配置。
第三檢測電阻R30與勵(lì)磁線圈COIL串聯(lián)連接。更具體而言，在圖5的第三實(shí)施例的第一、第二、第三以及第四串聯(lián)電路中均包含第三檢測電阻R30。勵(lì)磁線圈COIL與第三檢測電阻R30的串聯(lián)電路的一端13連接到開關(guān)元件Q1的另一端(源極)與開關(guān)元件Q3的一端(漏極)的連接點(diǎn)上，勵(lì)磁線圈COIL與第三檢測電阻R30的串聯(lián)電路的另一端15連接到開關(guān)元件Q2另一端(源極)與開關(guān)元件Q4一端(漏極)的連接點(diǎn)上。
第三檢測電阻R30一端的電壓為電壓V1，其另一端的電壓為電壓V2。電壓V1和V2與流經(jīng)勵(lì)磁線圈COIL的勵(lì)磁電流成適當(dāng)比例地變化。
勵(lì)磁電流檢測電路31根據(jù)電壓V1和V2來產(chǎn)生勵(lì)磁電流信號S31。具體而言，差動(dòng)放大器U33的反相輸入端通過緩沖器(包含電阻R33和誤差放大器U31)以及高通濾波器(HPF)(包含電容器C31和電阻R31)與電壓V1連接。差動(dòng)放大器U33的非反相輸入端通過緩沖器(包含電阻R35和誤差放大器U32)以及高通濾波器(HPF)(包含電容器C32和電阻R32)與電壓V2連接。
差動(dòng)放大器U33的輸出與AD轉(zhuǎn)換器U34的輸入連接。AD轉(zhuǎn)換器U34的輸出和勵(lì)磁定時(shí)發(fā)生電路11的輸出與微處理器(CPU)U35的輸入連接。
差動(dòng)放大器U33輸出電壓V1與V2之差的模擬值。AD轉(zhuǎn)換器U34將該模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值以產(chǎn)生勵(lì)磁電流信號S31。這樣，根據(jù)第三檢測電阻R30中產(chǎn)生的電壓V1和V2產(chǎn)生了勵(lì)磁電流信號S31。
圖7為示出本發(fā)明第四實(shí)施例的圖。與圖5的第三實(shí)施例相同的部件由相同的參考標(biāo)號表示。
首先，將對檢測器進(jìn)行描述。流體流經(jīng)的管路50具有電極51和52。勵(lì)磁線圈COIL鄰近管路50設(shè)置。
接著，將對轉(zhuǎn)換器進(jìn)行描述。勵(lì)磁線圈COIL與相當(dāng)于圖6的第四實(shí)施例的勵(lì)磁電路53連接。差動(dòng)放大器U43的反相輸入端通過緩沖器(包含電阻R41和誤差放大器U41)連接到電極51上。差動(dòng)放大器U43的非反相輸入端通過緩沖器(包含電阻R43和誤差放大器U42)連接到電極52上。
AD轉(zhuǎn)換器U44的輸入與差動(dòng)放大器U43的輸出連接。AD轉(zhuǎn)換器U44的輸出與微處理器(CPU)U35的輸入連接。
差動(dòng)放大器U43輸出電極51產(chǎn)生的電壓和電極52產(chǎn)生的電壓之差的模擬值。AD轉(zhuǎn)換器U44將該模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值以產(chǎn)生流量信號S41。這樣，對應(yīng)于勵(lì)磁線圈COIL的勵(lì)磁電流，根據(jù)管路50的電極51和52所產(chǎn)生的電壓來產(chǎn)生流量信號S41。
微處理器U35對來自圖7的AD轉(zhuǎn)換器U44的流量信號S41與來自圖6的AD轉(zhuǎn)換器U34的勵(lì)磁電流信號S31之比(S41/S31)進(jìn)行計(jì)算，使該流量信號標(biāo)準(zhǔn)化。與微處理器U35有關(guān)的配置形成了使流量信號標(biāo)準(zhǔn)化的裝置。
將描述圖6和圖7的第四實(shí)施例的操作。
當(dāng)勵(lì)磁線圈COIL的勵(lì)磁電流減小時(shí)，在電極51和52中檢測到的流量信號S41也減小，但流量信號S41與勵(lì)磁電流信號S31之比幾乎不變化。
當(dāng)勵(lì)磁線圈COIL的勵(lì)磁電流增大時(shí)，在電極51和52中檢測到的流量信號S41也增大，但流量信號S41與勵(lì)磁電流信號S31之比幾乎不變化。
如上所述，在圖6和圖7的第四實(shí)施例中，對流過管路50的流體的流量進(jìn)行測量和傳送。
因此，圖6和圖7的第四實(shí)施例能提供不取決于勵(lì)磁電流的高測量精度的電磁流量計(jì)。與圖5中第三實(shí)施例的方式相同，圖6和圖7的第四實(shí)施例也能提供小型的、低損耗以及低噪聲的電磁流量計(jì)。
在圖6和圖7的第四實(shí)施例中，也可以根據(jù)第一檢測電阻R25和第二檢測電阻R26來估算勵(lì)磁電流。不過，在這種情況下，不能獲得高的測量精度。根據(jù)具體的實(shí)施實(shí)驗(yàn)和研究結(jié)果，已證明圖6和圖7的第四實(shí)施例的配置具有最高的商業(yè)價(jià)值。
在上述實(shí)施例中，開關(guān)元件(Q1至Q4)由FET(場效應(yīng)晶體管)形成。另外，開關(guān)元件(Q1至Q4)也可以由雙極晶體管形成。同樣在可替換的方式中，也能獲得大致相同的配置和等同的效果。在使用雙極晶體管的情況下，不存在相當(dāng)于寄生二極管(D1至D4)的部件。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，只要不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，還可以包括許多改變和變形。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其通過開關(guān)元件將DC電壓施加到勵(lì)磁線圈上，以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)以高于所述基本勵(lì)磁頻率的勵(lì)磁開關(guān)控制頻率來控制所述開關(guān)元件的開關(guān)，以保持所述勵(lì)磁電流的恒定，所述電磁流量計(jì)包括第一和第二檢測電阻，其分別通過所述開關(guān)元件與所述勵(lì)磁線圈的兩端串聯(lián)連接，其中，使所述第一和第二檢測電阻的中點(diǎn)接地，以將所述中點(diǎn)的電壓設(shè)定為電路參考電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計(jì)，其中，勵(lì)磁電路的電源也用作控制電路的電源，所述勵(lì)磁電路對所述開關(guān)元件的ON/OFF操作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述控制電路產(chǎn)生用于控制所述開關(guān)元件的ON/OFF操作的定時(shí)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計(jì)，其中，參照一個(gè)正信號對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述正信號基于所述第一和第二檢測電阻的電壓中的一個(gè)電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁流量計(jì)，其中，參照一個(gè)電壓對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述電壓基于所述第一和第二檢測電阻的電流中的一個(gè)電流，所述第一和第二檢測電阻的電流與所述勵(lì)磁電流相等。
5.一種開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其通過開關(guān)元件將DC電壓施加到勵(lì)磁線圈上，以預(yù)定的勵(lì)磁定時(shí)切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)使所述開關(guān)元件導(dǎo)通或斷開，以保持勵(lì)磁電流為預(yù)定值，所述電磁流量計(jì)包括第一和第二檢測電阻，其分別通過所述開關(guān)元件與所述勵(lì)磁線圈的兩端串聯(lián)連接，其中，使所述第一和第二檢測電阻的中點(diǎn)接地，以將所述中點(diǎn)的電壓設(shè)定為電路參考電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁流量計(jì)，其中，勵(lì)磁電路的電源也用作控制電路的電源，所述勵(lì)磁電路對所述開關(guān)元件的ON/OFF操作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述控制電路產(chǎn)生用于控制所述開關(guān)元件的ON/OFF操作的定時(shí)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁流量計(jì)，其中，參照一個(gè)正信號對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述正信號基于所述第一和第二檢測電阻的電壓中的一個(gè)電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁流量計(jì)，其中，參照一個(gè)電壓對所述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制，所述電壓基于所述第一和第二檢測電阻的電流中的一個(gè)電流，所述第一和第二檢測電阻的電流與所述勵(lì)磁電流相等。
9.一種電磁流量計(jì)，包括第一串聯(lián)電路，其具有電源、第一開關(guān)元件、勵(lì)磁線圈以及第四開關(guān)元件；第二串聯(lián)電路，其具有所述電源、第二開關(guān)元件、所述勵(lì)磁線圈以及第三開關(guān)元件；以及第三串聯(lián)電路，其具有所述勵(lì)磁線圈、第四開關(guān)元件以及第三開關(guān)元件，所述電磁流量計(jì)為開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)對所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件進(jìn)行控制，以保持所述勵(lì)磁電流為預(yù)定值，所述電磁流量計(jì)包括第一檢測電阻，其設(shè)置在所述第三開關(guān)元件與電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流；以及第二檢測電阻，其設(shè)置在所述第四開關(guān)元件與所述電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流。
10.一種電磁流量計(jì)，包括第一開關(guān)元件，其一端與電源連接；第二開關(guān)元件，其一端與所述電源連接；第三開關(guān)元件，其一端與所述第一開關(guān)元件的另一端連接，其另一端與電路參考電壓連接；第四開關(guān)元件，其一端與所述第二開關(guān)元件的另一端連接，其另一端與所述電路參考電壓連接；以及勵(lì)磁線圈，其一端與所述第一開關(guān)元件另一端和所述第三開關(guān)元件的一端的連接點(diǎn)連接，其另一端與所述第二開關(guān)元件的另一端和所述第四開關(guān)元件的一端的連接點(diǎn)連接，所述電磁流量計(jì)為開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其以預(yù)定的基本勵(lì)磁頻率切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)對所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件進(jìn)行控制，以保持所述勵(lì)磁電流恒定，所述電磁流量計(jì)包括第一檢測電阻，其設(shè)置在所述第三開關(guān)元件的另一端與所述電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流；以及第二檢測電阻，其設(shè)置在所述第四開關(guān)元件的另一端與所述電路參考電壓之間，并檢測所述勵(lì)磁電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括第一肖特基二極管，其與所述第三開關(guān)元件并聯(lián)連接；以及第二肖特基二極管，其與所述第四開關(guān)元件并聯(lián)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括第一肖特基二極管，其與所述第三開關(guān)元件并聯(lián)連接；以及第二肖特基二極管，其與所述第四開關(guān)元件并聯(lián)連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括第三肖特基二極管，其與所述第一開關(guān)元件并聯(lián)連接；以及第四肖特基二極管，其與所述第二開關(guān)元件并聯(lián)連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括第三肖特基二極管，其與所述第一開關(guān)元件并聯(lián)連接；以及第四肖特基二極管，其與所述第二開關(guān)元件并聯(lián)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁流量計(jì)，其中，基于在所述第二檢測電阻中產(chǎn)生的參考電壓來對所述第一開關(guān)元件進(jìn)行ON/OFF控制，以及基于在所述第一檢測電阻中產(chǎn)生的參考電壓來對所述第二開關(guān)元件進(jìn)行ON/OFF控制。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁流量計(jì)，其中，基于在所述第二檢測電阻中產(chǎn)生的參考電壓來對所述第一開關(guān)元件進(jìn)行ON/OFF控制，以及基于在所述第一檢測電阻中產(chǎn)生的參考電壓來對所述第二開關(guān)元件進(jìn)行ON/OFF控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括開關(guān)，其在所述第二開關(guān)元件斷開且所述第四開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)選擇所述第二檢測電阻的參考電壓，并在所述第一開關(guān)元件斷開且所述第三開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)選擇所述第一檢測電阻的參考電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括開關(guān)，其在所述第二開關(guān)元件斷開且所述第四開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)選擇所述第二檢測電阻的參考電壓，并在所述第一開關(guān)元件斷開且所述第三開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)選擇所述第一檢測電阻的參考電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁流量計(jì)，其中，在所述第一和第四開關(guān)元件斷開之后，所述第二和第三開關(guān)元件導(dǎo)通；在所述第二和第三開關(guān)元件斷開之后，所述第一和第四開關(guān)元件導(dǎo)通。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁流量計(jì)，其中，在所述第一和第四開關(guān)元件斷開之后，所述第二和第三開關(guān)元件導(dǎo)通；在所述第二和第三開關(guān)元件斷開之后，所述第一和第四開關(guān)元件導(dǎo)通。
21.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括標(biāo)準(zhǔn)化部分，其基于流量信號與勵(lì)磁電流信號之比，來使所述流量信號標(biāo)準(zhǔn)化，所述流量信號是對應(yīng)于所述勵(lì)磁電流而從管路的電極檢測到的，所述勵(lì)磁電流信號是從與所述勵(lì)磁線圈串聯(lián)連接的第三檢測電阻檢測到的。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁流量計(jì)，進(jìn)一步包括標(biāo)準(zhǔn)化部分，其基于流量信號與勵(lì)磁電流信號之比，來使所述流量信號標(biāo)準(zhǔn)化，所述流量信號是對應(yīng)于所述勵(lì)磁電流而從管路的電極檢測到的，所述勵(lì)磁電流信號是從與所述勵(lì)磁線圈串聯(lián)連接的第三檢測電阻檢測到的。
全文摘要
一種開關(guān)控制系統(tǒng)的電磁流量計(jì)，其通過開關(guān)元件將DC電壓施加到勵(lì)磁線圈上，以預(yù)定的勵(lì)磁定時(shí)切換流經(jīng)所述勵(lì)磁線圈的勵(lì)磁電流的方向，同時(shí)使所述開關(guān)元件導(dǎo)通或斷開以保持勵(lì)磁電流為預(yù)定值，所述電磁流量計(jì)具有分別通過所述開關(guān)元件而與所述勵(lì)磁線圈的兩端串聯(lián)連接的第一和第二檢測電阻，其中，使所述第一和第二檢測電阻的中點(diǎn)接地，以將所述中點(diǎn)的電壓設(shè)定為電路參考電壓。
文檔編號G01F1/56GK1734240SQ20051009006
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者石川郁光 申請人:橫河電機(jī)株式會(huì)社