(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルマン渦により発生する交番信号を生成するセンサ手段と、該交番信号を増幅する増幅手段と、該増幅した信号を演算制御して渦流量信号を生成する演算制御手段とからなり、
前記演算制御手段は、前記増幅手段との間におけるフィードバック信号をシリアルなデータストリーム方式で伝送すると共に、該伝送する間には電気的に絶縁する絶縁回路を設けたことを特徴とする渦流量計。
【請求項２】
前記シリアルなデータストリーム方式は、ＵＡＲＴであることを特徴とする請求項１に記載の渦流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦流量計に関し、特に渦流量計の変換器内部において、絶縁トランスで絶縁されている２つの回路間でのデータ伝送を行い、ゲインのコントロール若しくはスイッチのオン／オフ等さまざまな制御を行うことができるようにした渦流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における渦流量計において、電源部分と演算制御部との間が絶縁されている場合と、センサ部と演算制御部との間が絶縁されている場合とがある。
【０００３】
電源部分と演算制御部とが絶縁されている渦流量計は、図４に示すように、カルマン渦の交番信号を検出する圧電素子で形成されたセンサ３００と、このセンサ３００で検出した信号を増幅する増幅回路３１０と、増幅した信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、フィルタ、シュミットトリガ回路からなる信号取込変換部３２０と、信号取込変換部３２０からの渦流量信号を信号処理するマイクロプロセッサからなる演算制御部３３０と、電気的に絶縁した絶縁回路３４０を介して電源を供給する電源出力回路３５０と、演算制御部３３０が増幅回路３１０に対してゲインコントロールに必要な分解能を得るビット数のコントロール信号を出力するコントロール線３６０とから構成されている。
【０００４】
このような構成からなる渦流量計において、センサ３００からの信号を増幅する増幅回路３１０のゲインコントロール等を行う場合にはゲインコントロールに必要な分解能を得るビット数のコントロール信号をコントロール線３６０を利用して演算制御部３３０のポートより”Ｈ”、”Ｌ”のステータスを出力することにより行う。
【０００５】
又、センサからの信号を増幅する増幅回路と演算制御部との間が絶縁されている渦流量計は、図５に示すように、カルマン渦の交番信号を検出する圧電素子で形成されたセンサ３００と、このセンサ３００で検出した信号を増幅する増幅回路３１０と、増幅した信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、フィルタ、シュミットトリガ回路からなる信号取込変換部３２０と、信号取込変換部３２０からの渦流量信号を信号処理するマイクロプロセッサからなる演算制御部３３０と、この演算制御部３３０の電源となる電源出力回路３５０と、演算制御部３３０が増幅回路に対してゲインコントロールに必要な分解能を得るビット数のコントロール信号を出力するコントロール線３６０とから構成されている。そして、増幅回路３１０と信号取込変換部３２０の間、及び演算制御部３３０と増幅回路３１０の間のコントロール線３６０には電気的に絶縁する絶縁回路３４０Ａ、３４０Ｂを設けた構成になっている。
【０００６】
このような構成からなる渦流量計において、増幅回路３１０と演算制御部３３０とが絶縁回路３４０Ａ、３４０Ｂにより絶縁されている場合には、増幅回路３１０のゲインコントロール等を行う場合には演算制御部３３０のポートからのコントロール線１本につき１つの絶縁回路３４０Ａを利用してフィードバック制御を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術の渦流量計において、ノイズ対策のために、増幅回路と演算制御部との間に絶縁トランスを有する絶縁回路構成で、演算制御部のポート出力によりゲインやスイッチのコントロールを行うと、コントロール信号の本数と同じ絶縁回路が必要になり、その為の実装面積は増え、コストも増加してしまうという問題がある。
【０００８】
従って、フィードバック制御のコントロールを制御する演算制御部と、信号を検出するセンサからの信号を増幅する増幅回路との間に絶縁が必要な場合に、単調な絶縁回路で複数のコントロール線を絶縁制御できるようにすることに解決しなければならない課題を有する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る渦流量計は、次に示す構成にすることである。
【００１１】
（１）カルマン渦により発生する交番信号を生成するセンサ手段と、該交番信号を増幅する増幅手段と、該増幅した信号を演算制御して渦流量信号を生成する演算制御手段とからなり、前記演算制御手段は、前記増幅手段との間におけるフィードバック信号をシリアルなデータストリーム方式で伝送すると共に、該伝送する間には電気的に絶縁する絶縁回路を設けたことを特徴とする渦流量計。
（２）前記シリアルなデータストリーム方式は、ＵＡＲＴであることを特徴とする（１）に記載の渦流量計。
【００１２】
このように、カルマン渦を交番信号に変換して増幅する増幅部分とこの増幅部分をフイードバック制御する演算制御部分との間の信号をシリアルなデータストリーム方式、即ち、ＵＡＲＴにすると共に絶縁回路を設けた構成にしたことにより、フイードバック制御の数が増加しても物理的な数が増えることなく且つ制御の方法も複雑になることがない。
【００１３】
以下、本発明に係る渦流量計の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
本発明に係る渦流量計は、図１に示すように、カルマン渦による応力を検出するために渦発生体内に設置されている圧電素子であるセンサ１００と、このセンサ１００からの交番信号を増幅する増幅回路１１０と、増幅回路１１０で生成された信号をデジタル値に変換して取り込む信号取込変換部１３０と、増幅回路１１０と信号取込変換部１３０との間に電気的に絶縁するコイルからなる第１の絶縁回路１２０と、信号取込変換部１３０により取り込んだ渦パルス信号を演算制御する第１の演算制御部１８０と、この第１の演算制御部１８０に電源を供給する電源出力回路１９０と、第１の演算制御部１８０からシリアルなデータストリーム方式であるＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）によりデータ送信する送信回路１７０と、送信回路１７０からの信号を受信する受信回路１５０と、送信回路１７０と受信回路１５０との間に電気的に絶縁する第２の絶縁回路１６０と、受信回路１５０で受信した信号に基いて増幅回路１１０をフイードバック制御するための演算制御する、いわゆる小ピンマイコンである第２の演算制御部１４０とからなり、第２の演算制御部１４０と増幅回路１１０との間にはコントロール線２００により接続された構成となっている。第２の演算制御部１４０は、第１の演算制御部１８０からの通信を受けてその通信内容に従ってポートに出力信号を生成する。ＵＡＲＴは、非同期通信であり、マイクロプロセッサ等のパラレルバスからやってくるデータをシリアルのビットストリームに変換する。
【００１５】
このような構成からなる渦流量計において、第１の演算制御部１８０からは第２の演算制御部１４０にシリアルなデータストリーム方式（ＵＡＲＴ）のフィードバック信号を通信すると、受信した第２の演算制御部１４０は受信した通信の内容を解釈する。この解釈した内容に基づいて、小ピンのマイコンからなる第２の演算制御部１４０はそのポートを”Ｈ”か”Ｌ”に設定してコントロール線２００に信号をのせ増幅回路１１０のフィードバック制御を行う。
【００１６】
このように、ＵＡＲＴ（非同期通信）で情報を送るので、複数の情報を１本のラインで送ることができる。よって、絶縁回路、通信用回路も一つでよく、コスト的にも実装面積にも効果がある。又、受信側の小ピンマイコンである第２の演算制御部１４０は通信内容をプログラムにより解釈するので、複雑なハードウェアを必要とせずに、通信内容の変更も非常にフレキシブルにできる。この小ピンマイコンである第２の演算制御部１４０は、汎用のものを使用するため、設定に必要なポートの本数から最適なサイズの小ピンマイコンを選択すれば低価格、省スペースで必要なコントロールが行える。
【００１７】
図２は、応用１の渦流量計であり、第１の演算制御部１８０と第２の演算制御部１４０間の通信を双方向通信できるようにしたものである。即ち、第１の演算制御部１８０と第２の演算制御部１４０との間に設けてある第２の絶縁回路１６０の第１の演算制御部１８０側に送信用の送信回路１７０Ａ、受信用の受信回路１５０Ｂを設け、第２の演算制御部１４０側に受信用の受信回路１５０Ａ、送信用の送信回路１７０Ｂを設けた構成にする。
【００１８】
このような構成にすると、第１の演算制御部１８０からの通信においては、送信回路１７０Ａ、第２の絶縁回路１６０、受信回路１５０Ａを経由して第２の演算制御部１４０に信号を送ることができる。一方、第１の演算制御部１８０が第２の演算制御部１４０から信号を受信する場合には、送信回路１７０Ｂ、第２の絶縁回路１６０、受信回路１５０Ｂを経由して通信することができる。
【００１９】
このように双方向通信にすると、上記図１を参照して説明した片方向通信に比べて、第１の演算制御部１８０からの送信情報を第２の演算制御部１４０側で正常に処理したかどうかをメインコントローラ側の第１の演算制御部１８０で知ることが可能になる。即ち、双方向通信できるようにすることにより、通信に対するレスポンスを返すことができ、送信側の第１の制御演算部１８０側で、その処理に対する確認ができるようになり、信頼性等を増加させることが可能になる。
【００２０】
図３は、応用２の渦流量計であり、双方向通信を可能にした構成にして且つ双方向それぞれを別系統の絶縁回路を用いた構成にすることである。
【００２１】
その構成は、第１の制御演算部１８０と第２の制御演算部１４０との間において、第１の演算制御部１８０から第２の演算制御部１４０側に送信する方向の送信回路１７０Ａと受信回路１５０Ａの間に第３の絶縁回路１６０Ａを設け、第２の演算制御部１４０から第１の演算制御部１８０側に送信する方向の送信回路１７０Ｂと受信回路１５０Ｂとの間に第４の絶縁回路１６０Ｂを設けた構成にする。その他の構成は図１に示した構成と同様である。
【００２２】
このような構成にすると、双方向通信、即ち、応用１における渦流量計と同様に、第１の演算制御部１８０からの送信信号に対してのレスポンスを返すことができるようになり、処理に対する確認が第１の演算制御部１８０側でできるようになり、信頼性等を増加させることが可能になると共に、送信方向と受信方向の信号線に別々の絶縁回路（第３及び第４の絶縁回路１６０Ａ、１６０Ｂ）を設けた構成にすることにより、絶縁回路自体は増加するが送受信を共用することにより起きる干渉等の影響をなくすことができるようになる。
【００２３】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明の渦流量計は、増幅回路にフィードバック制御する信号をシリアルのデータストリーム方式、例えばＵＡＲＴで送受信するようにしたことにより、コントロール線と同数の絶縁回路を使う必要がなくなり、コントロール線の増加及び絶縁回路の増加を防ぎ、実装面積及びコストの増加を防止することができると共に、ＵＡＲＴのソフト的な改良のみで自在にコントロール信号の制御を行うことができるため、簡略化した渦流量計を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリアルなデータストリーム方式を採用した渦流量計の回路構成を示したブロック図である。
【図２】同応用例１の渦流量計であり、シリアルなデータストリーム方式における送信信号と受信信号を受けることができる双方向通信を実現した回路構成のブロック図である。
【図３】同応用例２の渦流量計であり、シリアルなデータストリーム方式における送信信号と受信信号のぞれぞれに絶縁回路を設けた双方向通信を実現した回路構成のブロック図である。
【図４】従来技術における渦流量計において、電源部分と演算制御部との間を電気的に絶縁した回路構成のブロック図である。
【図５】従来技術における渦流量計において、増幅部分と演算制御部との間を電気的に絶縁した回路構成のブロック図である。
【符号の説明】
１００    センサ
１１０    増幅回路
１２０    絶縁回路
１３０    信号取込変換部
１４０    第２の演算制御部
１５０    受信回路
１５０Ａ  受信回路
１５０Ｂ  受信回路
１６０    第２の絶縁回路
１６０Ａ  第３の絶縁回路
１６０Ｂ  第４の絶縁回路
１７０    送信回路
１７０Ａ  送信回路
１７０Ｂ  送信回路
１８０    第１の演算制御部
１９０    電源出力回路
２００    コントロール線
【図１】
0003968767.tif 000002
【図２】
0003968767.tif 000003
【図３】
0003968767.tif 000004
【図４】
0003968767.tif 000005
【図５】
0003968767.tif 000006