創(chuàng)意無(wú)極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)——電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路以及電磁流量計(jì)。該由阿自倍爾株式會(huì)社申請(qǐng)，并于2016年11月9日獲得授權(quán)公告。
    內(nèi)容說(shuō)明
    本發(fā)明涉及在各種工序系統(tǒng)中對(duì)具有導(dǎo)電性的流體的流量進(jìn)行測(cè)量的電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路以及具備該勵(lì)磁電路的電磁流量計(jì)。
    發(fā)明背景
    一般地，在對(duì)具有導(dǎo)電性的流體的流量進(jìn)行測(cè)量的電磁流量計(jì)中，向勵(lì)磁線圈供給極性交替切換的勵(lì)磁電流，檢測(cè)與來(lái)自勵(lì)磁線圈的產(chǎn)生磁場(chǎng)正交并配置在測(cè)量管內(nèi)的一對(duì)電極之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，將該電極之間產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)放大后，通過(guò)取樣信號(hào)處理，對(duì)流過(guò)測(cè)量管內(nèi)的流體的流量進(jìn)行測(cè)量，所述勵(lì)磁線圈被配置成使得磁場(chǎng)產(chǎn)生方向垂直于在測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)的流體的流動(dòng)方向。
    發(fā)明內(nèi)容
    本發(fā)明要解決的問(wèn)題：在這種現(xiàn)有技術(shù)中，由于勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)，在開關(guān)電路SW61～SW64的接點(diǎn)端子側(cè)和勵(lì)磁信號(hào)SA、SB被輸入的控制端子側(cè)之間會(huì)產(chǎn)生高電壓差。在勵(lì)磁電流Iex的極性切換時(shí)，在端子L1、L2之間會(huì)產(chǎn)生高反電動(dòng)勢(shì)，電容元件C的充電電壓VC的峰值變得比電源電位VP還要高。例如，在電源電位VP是10V的情況下，有時(shí)充電電壓VC會(huì)因勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)而上升到100V左右。
    在此，對(duì)于SW63、SW64，由于被施加高電壓的接點(diǎn)端子一般會(huì)變成MOSFET( N溝道)的漏子，因此即使不采用高耐壓做法，MOSFET也不會(huì)受到損傷。但是，對(duì)于SW61、SW62，由于通過(guò)電流輸入端子Tin從電容元件C施加了高電壓的接點(diǎn)端子一般會(huì)變成MOSFET( P溝道)的源子，因此存在產(chǎn)生SW61、SW62的損傷的問(wèn)題。

    圖為*實(shí)施形態(tài)所涉及的勵(lì)磁電路的結(jié)構(gòu)的電路圖

    作為用于回避這種由高電壓導(dǎo)致的SW61～SW64的損傷的一個(gè)方法，考慮有進(jìn)行限制充電電壓VC的峰值等保護(hù)對(duì)策的方法。然而，根據(jù)這種方法，由于充電至電容元件C的電壓被削減，因此存在無(wú)法將勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)作為勵(lì)磁線圈的驅(qū)動(dòng)電力有效地利用的問(wèn)題。
    此外，作為用于回避這種由高電壓導(dǎo)致的SW61、SW62的損傷的其他方法，也考慮使用由具有充分耐壓性能的MOSFET、即高耐壓MOSFET構(gòu)成的耐壓開關(guān)電路作為這些SW61、SW62，使得即使在施加了勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)的情況下也會(huì)不產(chǎn)生損傷。作為一例，通常的MOSFET的漏極·源極之間電壓的zui大規(guī)格( VDS )為20V左右，高耐壓MOSFET的VDS為100V左右或100V以上。
    但是，由于高耐壓MOSFET的導(dǎo)通電阻有增大的傾向，因此由于該導(dǎo)通電阻，勵(lì)磁電流Iex被削減，其結(jié)果，存在無(wú)法利用電源電位VP率地驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁線圈的問(wèn)題。
    此外，如前所述，成為用構(gòu)成開關(guān)電路的MOSFET進(jìn)行開/關(guān)控制的對(duì)象的接點(diǎn)端子側(cè)的電壓在從電源電位VP的10V至充電電壓VC的峰值的100V的范圍內(nèi)大范圍地變動(dòng)。
    另一方面，高耐壓MOSFET在開/關(guān)控制高電壓時(shí)，需要與該電壓相符地將高電壓施加于柵子。因此，要控制大幅度變動(dòng)的電壓，也需要切換柵子側(cè)的電壓，存在控制系統(tǒng)極為復(fù)雜化的問(wèn)題。
    本發(fā)明是為解決這樣的問(wèn)題而做出的，其目的在于提供一種電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，能夠回避由高電壓導(dǎo)致的開關(guān)電路的損傷，同時(shí)有效地利用勵(lì)磁線圈L的反電動(dòng)勢(shì)，使勵(lì)磁電流的上升快速進(jìn)行。
    為了達(dá)到這種目的，本發(fā)明所涉及的勵(lì)磁電路是用于電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電路，所述電磁流量計(jì)將勵(lì)磁電流供給至配置在測(cè)量管的外側(cè)的勵(lì)磁線圈，用配置于該測(cè)量管的一對(duì)電極對(duì)與此相應(yīng)地在該測(cè)量管內(nèi)的流體中產(chǎn)生的、與該勵(lì)磁線圈的磁場(chǎng)正交的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行檢測(cè)，基于該電動(dòng)勢(shì)測(cè)量該流體的流量值，所述勵(lì)磁電路具有：切換電路，所述切換電路基于由具有勵(lì)磁頻率的脈沖信號(hào)構(gòu)成的勵(lì)磁信號(hào)，對(duì)從外部供給的驅(qū)動(dòng)電流的電流輸入端子以及電流輸出端子與所述勵(lì)磁線圈的一端以及另一端的連接進(jìn)行切換，由此，從該驅(qū)動(dòng)電流生成交流的勵(lì)磁電流并供給至所述勵(lì)磁線圈；和充放電電路，所述充放電電路將由所述勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)向電容元件充電，且基于所述勵(lì)磁信號(hào)，將從該電容元件放電的放電電流作為所述勵(lì)磁電流向所述勵(lì)磁線圈的所述一端或所述另一端切換供給。
    所述切換電路具有：*開關(guān)電路，所述*開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸入端子，所述*開關(guān)電路與所述勵(lì)磁信號(hào)相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作；第二開關(guān)電路，所述第二開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸入端子，所述第二開關(guān)電路與所述*開關(guān)電路反相位地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作；*二極管，所述*二極管的陽(yáng)子連接于所述*開關(guān)電路的另一個(gè)接點(diǎn)端子，陰子連接于所述勵(lì)磁線圈的所述一端；第二二極管，所述第二二極管的陽(yáng)子連接于所述第二開關(guān)電路的另一個(gè)接點(diǎn)端子，陰子連接于所述勵(lì)磁線圈的所述另一端；第三開關(guān)電路，所述第三開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述*二極管的陰子以及所述勵(lì)磁線圈的所述一端，另一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸出端子，所述第三開關(guān)電路與所述*開關(guān)電路反相位地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作；以及第四開關(guān)電路，所述第四開關(guān)電路的一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述第二二極管的陰子以及所述勵(lì)磁線圈的所述另一端，另一個(gè)接點(diǎn)端子連接于所述電流輸出端子，所述第四開關(guān)電路與所述*開關(guān)電路同相位地進(jìn)行開/關(guān)動(dòng)作，所述充放電電路具有：二極管電橋，所述二極管電橋?qū)Ξa(chǎn)生于所述勵(lì)磁線圈的兩端的反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行整流并向所述電容元件充電；*耐壓開關(guān)電路，所述*耐壓開關(guān)電路與所述*開關(guān)同相位地對(duì)從所述電容元件向所述勵(lì)磁線圈的所述一端的所述放電電流的供給進(jìn)行開/關(guān)控制；以及第二耐壓開關(guān)電路，所述第二耐壓開關(guān)電路與所述*開關(guān)電路反相位地對(duì)從所述電容元件向所述勵(lì)磁線圈的所述另一端的所述放電電流的供給進(jìn)行開/關(guān)控制。
    根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)*以及第二二極管，能夠防止由來(lái)自勵(lì)磁線圈的反電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的高電壓向*以及第二開關(guān)電路的接點(diǎn)端子施加。又，由勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)通過(guò)充放電電路的二極管電橋向電容元件充電，電容元件的充電電力通過(guò)充放電電路的*以及第二耐壓開關(guān)電路被向勵(lì)磁線圈供給。因此，能夠回避由高電壓導(dǎo)致的開關(guān)電路的損傷，同時(shí)有效利用勵(lì)磁線圈的反電動(dòng)勢(shì)，使勵(lì)磁電流的上升快速進(jìn)行。