JPH0670574B2 - Flowmeter - Google Patents
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- JPH0670574B2 JPH0670574B2 JP2057061A JP5706190A JPH0670574B2 JP H0670574 B2 JPH0670574 B2 JP H0670574B2 JP 2057061 A JP2057061 A JP 2057061A JP 5706190 A JP5706190 A JP 5706190A JP H0670574 B2 JPH0670574 B2 JP H0670574B2
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- magnet
- magnetic
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流量計に係り、特に回転子の回転を磁気センサ
により検出するよう構成した流量計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow meter, and more particularly to a flow meter configured to detect rotation of a rotor with a magnetic sensor.
従来の技術 例えば石油,食品,化学液等の流体の流量を計測する流
量計としては、容積式流量計が広く使用されている。こ
の種の容積式流量計では楕円歯車よりなる一対の回転子
をケーシング本体の計量室内に回転自在に設け、流体が
計量室を通過するのに伴って通過した流体の容積分に応
じて回転子が回転する構成となっている。そして、回転
子の回転は、回転子に埋設された磁石の通過を磁気抵抗
素子等の磁気センサにより電磁的に検出されており、そ
のときの流量はこの磁気センサから出力された信号をも
とに算出される。上記容積式流量計が設置された配管経
路によっては流量計を通過した被測流体が逆流する場合
がある。このような逆流が生ずると回転子が逆回転する
ため、磁気センサは回転子の正回転時と同様回転子の逆
回転に応じた信号を出力することになる。2. Description of the Related Art A positive displacement flow meter is widely used as a flow meter for measuring the flow rate of fluids such as petroleum, food and chemical liquids. In this type of positive displacement type flow meter, a pair of rotors composed of elliptical gears are rotatably provided in the measuring chamber of the casing body, and as the fluid passes through the measuring chamber, the rotor is rotated according to the volume of the fluid passing through. Is configured to rotate. The rotation of the rotor is electromagnetically detected by a magnetic sensor such as a magnetoresistive element when a magnet embedded in the rotor passes, and the flow rate at that time is based on the signal output from the magnetic sensor. Is calculated. Depending on the piping path in which the positive displacement flow meter is installed, the fluid to be measured that has passed through the flow meter may flow backward. When such a reverse flow occurs, the rotor rotates in the reverse direction, so that the magnetic sensor outputs a signal according to the reverse rotation of the rotor as in the case of the normal rotation of the rotor.
発明が解決しようとする課題 従って、上記流量計においては逆流が生ずる毎に計測済
みの流量を再度計測してしまい計測誤差発生の原因とな
っていた。Therefore, in the above flow meter, the measured flow rate is measured again each time a backflow occurs, which causes a measurement error.
そのため、回転子が正回転であるか逆回転しているのか
を検出し、逆流による計測誤差を補正することが考えら
れている。回転子の回転方向の検出方法としては、例え
ば2相の磁気センサを用いて回転子の回転方向によって
生ずるA相の出力信号とB相の出力信号との位相差を求
める方法が考えられている。しかしながら2相の磁気セ
ンサは消費電流が多く、外部から電源供給する必要があ
り、例えば広い工場等で近くに電源コンセントがない場
所に流量計が設置された場合、被測流体の逆流を判別で
きず正確な流量計測ができなくなるといった課題が生ず
る。Therefore, it is considered to detect whether the rotor is rotating normally or reversely and correct the measurement error due to the reverse flow. As a method of detecting the rotation direction of the rotor, for example, a method of using a two-phase magnetic sensor to find the phase difference between the output signal of the A phase and the output signal of the B phase caused by the rotation direction of the rotor is considered. . However, the two-phase magnetic sensor consumes a large amount of current and needs to be supplied with electric power from the outside. For example, when a flow meter is installed in a place where there is no power outlet nearby, such as in a large factory, it is possible to determine the reverse flow of the fluid to be measured. Therefore, there arises a problem that accurate flow rate measurement cannot be performed.
そこで、本発明は上記課題を解決した流量計を提供する
ことを目的とする。Then, this invention aims at providing the flowmeter which solved the said subject.
課題を解決するための手段 本発明は、被測流体の流量に応じた回転数で回転する回
転子と、 該回転子の回転中心と同軸となるように前記回転子に設
けられ、周方向にN極とS極とが交互に形成された環状
の磁石と、 検出端部が該磁石の周方向に延在するように設けられ、
前記回転子の回転に伴う前記環状の磁石の磁界の変化を
検出して第1の出力信号を生成する第1の磁気センサ
と、 該第1の磁気センサより前記磁石の周方向にずらした位
置で前記第1の磁気センサと一体的に設けられ、前記磁
石の磁界の変化を検出して第2の出力信号を生成する第
2の磁気センサと、 前記第1の磁気センサから出力された第1の出力信号と
前記第2の磁気センサから出力された第2の出力信号と
の位相差に基づき前記回転子の正逆回転方向を判別する
回転方向判別手段と、 よりなることを特徴とする。Means for Solving the Problems The present invention provides a rotor that rotates at a rotational speed according to the flow rate of a fluid to be measured, and the rotor that is provided coaxially with the center of rotation of the rotor and that extends in the circumferential direction. An annular magnet in which N poles and S poles are alternately formed, and a detection end portion is provided so as to extend in the circumferential direction of the magnet,
A first magnetic sensor that detects a change in the magnetic field of the annular magnet due to the rotation of the rotor to generate a first output signal; and a position that is offset from the first magnetic sensor in the circumferential direction of the magnet. A second magnetic sensor that is provided integrally with the first magnetic sensor and that detects a change in the magnetic field of the magnet to generate a second output signal; and a second magnetic sensor that is output from the first magnetic sensor. Rotation direction discriminating means for discriminating the forward and reverse rotation directions of the rotor based on the phase difference between the output signal of No. 1 and the second output signal outputted from the second magnetic sensor. .
作用 本発明は2相磁気センサよりも低消費電流形の磁気セン
サを回転子の回転方向にずらして2個配設するようにし
て両磁気センサから出力される出出力信号の位相差に基
づいて回転子の正転,逆転(被測流体の正流,逆流)を
正確に判別し、外部電源によらずバッテリ駆動で作動で
きるようにしたものである。Action The present invention is based on the phase difference between the output signals output from both magnetic sensors by arranging two magnetic sensors of a current consumption type lower than that of the two-phase magnetic sensor so as to be displaced in the rotation direction of the rotor. This is to accurately determine whether the rotor is rotating normally or reversely (normal or reverse flow of the fluid to be measured) so that it can be operated by a battery regardless of an external power source.
さらに、一対の磁気センサが互いに周方向にずらした状
態で一体化されるため、環状の磁石の小径化及び検出部
の小型化にも対応できるとともに、検出部の取付スペー
スが小さくて済み、別体の2個のセンサを取り付けるよ
りも組立作業が簡単に行えるため、生産性を高めること
ができる。Further, since the pair of magnetic sensors are integrated in a state of being displaced from each other in the circumferential direction, it is possible to reduce the diameter of the annular magnet and the size of the detection unit, and the mounting space for the detection unit is small. Since the assembling work can be performed more easily than attaching two sensors on the body, the productivity can be improved.
実施例 第1図乃至第4図に本発明になる流量計の一実施例とし
ての容積式流量計を示す。Embodiment FIG. 1 to FIG. 4 show a positive displacement flow meter as an embodiment of the flow meter according to the present invention.
両図中、容積式流量計1はケーシング2の計量室3内に
一対の回転子4,5を回転自在に設けてなる。ケーシング
2は計量室3より上流側に位置する流入路6と、計量室
3より下流側に位置する流出路7とを有する。この流入
路6及び流出路7は夫々上,下流側より計量室3に開口
しており、計量室3を介して連通している。回転子4,5
は楕円歯車で互いに噛合しており、回転軸8,9に支承さ
れている。流入路6より被測流体が計量室3内に供給さ
れると、流体の圧力により一対の回転子4,5が回転軸8,9
を中心として回転する。流入路6からの流体が回転子4,
5の回転と共に回転子4,5と計量室3の内壁10との間の空
間11内に導入され、空間11の容積分の流体が流出路7へ
排出される。In both figures, the positive displacement flow meter 1 is provided with a pair of rotors 4 and 5 rotatably in a measuring chamber 3 of a casing 2. The casing 2 has an inflow path 6 located upstream of the weighing chamber 3 and an outflow path 7 located downstream of the weighing chamber 3. The inflow path 6 and the outflow path 7 open to the measuring chamber 3 from the upper side and the downstream side, respectively, and communicate with each other through the measuring chamber 3. Rotor 4,5
Are meshed with each other by elliptical gears and are supported by rotating shafts 8 and 9. When the fluid to be measured is supplied from the inflow passage 6 into the measuring chamber 3, the pair of rotors 4 and 5 rotate the rotating shafts 8 and 9 due to the pressure of the fluid.
Rotate around. The fluid from the inflow passage 6 is the rotor 4,
With the rotation of 5, the fluid is introduced into the space 11 between the rotors 4, 5 and the inner wall 10 of the measuring chamber 3, and the fluid corresponding to the volume of the space 11 is discharged to the outflow passage 7.
ケーシング2の上面2aには計量室3を閉塞する蓋部材12
がボルト13の締付けにより固着されている。また、蓋部
材12には第4図に示す流量表示ユニット14が取付けられ
ている。A lid member 12 for closing the measuring chamber 3 is provided on the upper surface 2a of the casing 2.
Are fixed by tightening bolts 13. A flow rate display unit 14 shown in FIG. 4 is attached to the lid member 12.
この流量表示ユニット14は上部に表示ケース14aを有
し、この表示ケース14a内には流量を表示する流量表示
器15及び制御回路16等が設けられた基板17と、流量表示
器15及び制御回路16等の各部に電流を供給する電池18等
が設けられている。また、流量表示ユニット14の中間部
分には流量パルスを外部に出力するためのコネクタ19が
設けられ、下部にはセンサユニット20が設けられてい
る。センサユニット20は第5図に示すように一対の磁気
抵抗素子等よりなる磁気センサ21,22がX方向にずれた
状態で重なるように一体的に取付けられている。(詳細
は後述することにする。) 第6図及び第7図に示す如く、回転子4の上部中央には
回転検出用の磁石23が埋設されている。回転子4,5は共
に合成樹脂により成形されており、磁石23はインサート
成形により回転子4の端面4aの中央段部4bに埋設され
る。This flow rate display unit 14 has a display case 14a on the upper part, and in the display case 14a, a flow rate indicator 15 for displaying a flow rate, a substrate 17 provided with a control circuit 16 and the like, a flow rate indicator 15 and a control circuit A battery 18 and the like for supplying electric current to each part such as 16 and the like is provided. Further, a connector 19 for outputting a flow rate pulse to the outside is provided at an intermediate portion of the flow rate display unit 14, and a sensor unit 20 is provided at a lower portion. As shown in FIG. 5, the sensor unit 20 is integrally attached so that the magnetic sensors 21 and 22 composed of a pair of magnetoresistive elements and the like are overlapped with each other while being displaced in the X direction. (Details will be described later.) As shown in FIGS. 6 and 7, a magnet 23 for detecting rotation is embedded in the center of the upper portion of the rotor 4. The rotors 4 and 5 are both molded of synthetic resin, and the magnet 23 is embedded in the central step portion 4b of the end surface 4a of the rotor 4 by insert molding.
磁石23はプラスチックマグネットにより環状に形成さ
れ、その円周方向に多数のS極,N極が交互に着磁されて
いる。そのため、回転子4の1回転当りのパルス数が増
加し、流量計測精度が高められている。尚、本実施例で
は、磁石23は8等分に着磁されている。The magnet 23 is formed of a plastic magnet in an annular shape, and a large number of S poles and N poles are alternately magnetized in the circumferential direction. Therefore, the number of pulses per rotation of the rotor 4 is increased, and the flow rate measurement accuracy is improved. In this embodiment, the magnet 23 is magnetized into eight equal parts.
上記センサユニット20はこの回転子4に埋設された磁石
23と近接するように計量室3を閉塞する蓋部材12の取付
凹部12a内に挿入されている。The sensor unit 20 is a magnet embedded in the rotor 4.
It is inserted into the mounting recess 12a of the lid member 12 which closes the measuring chamber 3 so as to be close to the measuring chamber 23.
ここで、本発明の要部を構成するセンサユニット20につ
いて説明する。Here, the sensor unit 20 that constitutes the main part of the present invention will be described.
センサユニット20は前述の如く、第8図に示す磁気セン
サ21と22とを組合せてなる。磁気センサ21,22は第6図
及び第7図,第9図に示すように夫々その検出端部21a,
22aが磁石23の外周23a付近に近接するように設けられて
おり、正確には平板状の磁気センサ21と22との接合面C
が磁石23の外周23aより延在する接線Dと略一致するよ
うに設けられている。即ち、環状の磁石23の外周23aの
半径rと、回転子4の中心軸Oから磁気センサ21と22と
の接合面Cまでの距離lが略r≒lとなるようにセンサ
ユニット20は取付けられる。As described above, the sensor unit 20 is formed by combining the magnetic sensors 21 and 22 shown in FIG. The magnetic sensors 21 and 22 are, as shown in FIG. 6, FIG. 7 and FIG.
22a is provided in the vicinity of the outer periphery 23a of the magnet 23, and to be precise, a joint surface C between the flat plate-shaped magnetic sensors 21 and 22 is provided.
Is provided so as to substantially coincide with a tangent line D extending from the outer circumference 23a of the magnet 23. That is, the sensor unit 20 is mounted so that the radius r of the outer circumference 23a of the annular magnet 23 and the distance l from the central axis O of the rotor 4 to the joint surface C between the magnetic sensors 21 and 22 are approximately r≈l. To be
環状に形成された磁石23においては外周23a付近におけ
る磁束密度が最も大きくなることを実験で確認したた
め、本実施例では磁気センサ21,22の検出感度をより高
めるため第9図中、1点鎖線で示す如く、磁気センサ2
1,22は検出端部21a,22aが磁石23の外周23a付近で対向す
るように配設される。It has been confirmed by experiments that the magnetic flux density in the vicinity of the outer periphery 23a of the magnet 23 formed in a ring shape is the largest. Therefore, in the present embodiment, in order to further enhance the detection sensitivity of the magnetic sensors 21 and 22, one-dot chain line in FIG. Magnetic sensor 2
1, 22 are arranged so that the detection ends 21a, 22a face each other near the outer circumference 23a of the magnet 23.
従って、第1の磁気センサとしての磁気センサ21は、検
出端部21aが磁石23の周方向に延在するように設けら
れ、第2の磁気センサとしての磁気センサ22は磁気セン
サ21より磁石23の周方向にずらした位置で磁気センサ21
と一体的に設けられている。Therefore, the magnetic sensor 21 as the first magnetic sensor is provided so that the detection end portion 21a extends in the circumferential direction of the magnet 23, and the magnetic sensor 22 as the second magnetic sensor is arranged such that the magnetic sensor 21 is closer to the magnet 23 than the magnetic sensor 21. Magnetic sensor 21 at a position shifted in the circumferential direction of
It is provided integrally with.
そのため、2個の磁気センサ21,22が一体化されて1個
に部品として扱うことができるので、環状の磁石23の小
径化及びセンサユニット20の小型化にも対応できるとと
もに、センサユニット20の取付スペースが小さくて済
み、別体の2個のセンサを取り付けるよりも組立作業が
簡単に行えるため、生産性を高めることができる。Therefore, since the two magnetic sensors 21 and 22 can be integrated and handled as one component, it is possible to reduce the diameter of the annular magnet 23 and the sensor unit 20 and reduce the size of the sensor unit 20. Since the mounting space is small and the assembly work is easier than mounting two separate sensors, productivity can be improved.
磁気センサ21は1相の磁気抵抗素子よりなる低消費電流
形であり、先端の検出端部21aにおいて第8図中X方向
及びY方向からの磁界に対して出力電圧のピーク値が大
きくなる特性を有している。そのため、磁気センサ21は
第9図に示すパターンRA,RBが検出端部21aから入り込
む磁界を検出しやすい向きで平板状の本体21b内に収納
されている。又、本体21bの底部には磁界検出信号を出
力する端子21c(T1〜T3)が突出している。尚、他方の
磁気センサ22は上記磁気センサ21と同様な構成であるの
で、その説明を省略する。又、磁気センサ21,22は両方
とも低消費電流形であるので、外部電源によらず電池18
により十分動作することができる。The magnetic sensor 21 is a low current consumption type composed of a one-phase magnetoresistive element, and has a characteristic that the peak value of the output voltage becomes large with respect to the magnetic fields from the X direction and the Y direction in FIG. have. Therefore, the magnetic sensor 21 is housed in the flat plate-shaped main body 21b in such a direction that the patterns R A and R B shown in FIG. 9 can easily detect the magnetic field entering from the detection end 21a. Further, the bottom of the main body 21b terminal 21c for outputting a magnetic field detection signal (T 1 ~T 3) protrudes. The other magnetic sensor 22 has the same structure as the magnetic sensor 21 described above, and thus the description thereof is omitted. Further, since both the magnetic sensors 21 and 22 are of low current consumption type, the battery 18
Can operate sufficiently.
尚、磁気センサ21,22は夫々所定の規格で製作されて市
販されている1相の磁気抵抗素子であるので、容易に購
入することができる。Since the magnetic sensors 21 and 22 are one-phase magnetoresistive elements that are manufactured and marketed according to predetermined standards, they can be easily purchased.
上記磁気センサ21,(22)は半導体シリコン基板上に強
磁性体よりなる検出部としてのパターンRA,RB(RC,RD)を
蒸着してなり、磁石23が回転子4と一体に回転するとと
もに生ずる磁束密度の変化によりパターンRA〜RDの抵抗
値が変化するようになっている。そのため、磁気センサ
21,22はパターンに一定電圧を印加しておくと、磁石23
の回転に伴う抵抗値の変化が、磁石23の通過極数に応じ
た電圧の交番的変化として出力され、その結果回転子4
の回転数を検出できる。The magnetic sensor 21, (22) the pattern R A as a detection unit consisting of a ferromagnetic material on a semiconductor silicon substrate, R B (R C, R D) will be deposited, integral magnets 23 and the rotor 4 The resistance value of the patterns R A to R D changes as the magnetic flux density changes with rotation. Therefore, the magnetic sensor
21 and 22 are magnets 23 when a constant voltage is applied to the pattern.
The change in resistance value due to the rotation of is output as an alternating change in voltage according to the number of passing poles of the magnet 23, and as a result, the rotor 4
The rotation speed of can be detected.
上記一対の磁気センサ21,22は第10図(A)〜(C)に
示すように一体的に接着される。即ち、磁気センサ21,2
2はX方向にずらした状態で本体21b,22bが重なるように
組合され、各端子21c,22cは基板24の上,下面に夫々半
田付けされる。尚、各端子21c,22cの接続は第9図のよ
うに行なわれる。即ち、磁気センサ21,22には2つのパ
ターンRA,RBとRC,RDが夫々形成されており、上記半田付
工程により磁気センサ21,22の端子T1とT1及びT3とT3が
夫々接続され、磁気センサ21,22の端子T1には駆動電圧V
Cが印加されるとともに磁気センサ21,22の端子T3は接地
されている。そして、磁石23の磁界が磁気センサ21,22
を通過すると、各端子T2,T2より出力信号が位相差をも
って出力される。又基板24には各磁気センサ21,22から
の検出信号を出力するためリード線25(先端にコネクタ
25aを有する)が半田付けされている。The pair of magnetic sensors 21 and 22 are integrally bonded as shown in FIGS. 10 (A) to (C). That is, the magnetic sensors 21, 2
2 is assembled so that the main bodies 21b and 22b overlap each other while being shifted in the X direction, and the terminals 21c and 22c are soldered to the upper and lower surfaces of the board 24, respectively. The terminals 21c and 22c are connected as shown in FIG. That is, two patterns R A , R B and R C , R D are formed on the magnetic sensors 21 and 22, respectively, and the terminals T 1 and T 1 and T 3 of the magnetic sensors 21 and 22 are formed by the soldering process. And T 3 are connected respectively, and drive voltage V is applied to terminals T 1 of magnetic sensors 21 and 22.
C is applied and the terminals T 3 of the magnetic sensors 21 and 22 are grounded. Then, the magnetic field of the magnet 23 causes the magnetic sensors 21, 22 to
After passing through, output signals are output from the terminals T 2 and T 2 with a phase difference. In addition, a lead wire 25 (connector at the tip is used for outputting detection signals from the magnetic sensors 21 and 22 to the board 24.
25a) is soldered.
又、磁気センサ21,22は上記のように基板24に半田付け
された状態のまま、第11図に示すようなキャップ26の取
付孔26a内に挿入される。そして、第12図に示すように
各磁気センサ21,22の検出端部21a,22aがキャップ26の端
部26bと同一平面となるように基板24をキャップ26に接
着固定した後、キャップ26の取付孔26a内にシリコン樹
脂27等を充填し磁気センサ21,22を保護する。このよう
にして、一対の磁気センサ21,22はX方向にずれた状態
でキャップ26に組付けられ、2相の磁気センサとなる。
そして、キャップ26は第4図のように流量表示ユニット
14の底部に取付けられる。Further, the magnetic sensors 21 and 22 are inserted into the mounting holes 26a of the cap 26 as shown in FIG. 11 while being soldered to the substrate 24 as described above. Then, as shown in FIG. 12, after the substrate 24 is adhesively fixed to the cap 26 so that the detection ends 21a, 22a of the magnetic sensors 21, 22 are flush with the end 26b of the cap 26, the cap 26 The mounting holes 26a are filled with a silicone resin 27 or the like to protect the magnetic sensors 21 and 22. In this way, the pair of magnetic sensors 21 and 22 are assembled to the cap 26 in a state of being displaced in the X direction to form a two-phase magnetic sensor.
And the cap 26 is a flow rate display unit as shown in FIG.
Mounted on the bottom of 14.
上記構成になるセンサユニット20はキャップ26が蓋部材
12の凹部12aに挿入されることにより、一対の磁気セン
サ21,22が回転子4に組付けられた環状の磁石23の第9
図中1点鎖線で示す位置に近接する。即ち、磁気センサ
21,22は検出端部21a,22aが夫々磁石23の外周23a近傍の
A,B部分(第9図に示す)に対向するように取付けられ
る。又、センサユニット20はリード線25に介して収納ケ
ース14a内の基板17と接続されており、基板17には第13
図に示す如く、流量表示部15,制御回路16のほか、A相
アンプ28,B相アンプ29,A相出力回路30,B相出力回路31,
計数補正スイッチ32等が配設されている。又、制御回路
16は第14図に示すように正逆判別回路33,計数補正回路3
4,出力分周回路35を有する。In the sensor unit 20 having the above configuration, the cap 26 has a lid member.
The pair of magnetic sensors 21 and 22 is inserted into the recess 12a of the rotor 12, and the pair of magnetic sensors 21 and 22 is attached to the rotor 4.
It is close to the position indicated by the one-dot chain line in the figure. That is, the magnetic sensor
21 and 22 have detection ends 21a and 22a near the outer circumference 23a of the magnet 23, respectively.
It is attached so as to face parts A and B (shown in FIG. 9). Further, the sensor unit 20 is connected to the board 17 in the storage case 14a via the lead wire 25, and the board 17 is connected to the 13th board.
As shown in the figure, in addition to the flow rate display section 15 and the control circuit 16, the A phase amplifier 28, the B phase amplifier 29, the A phase output circuit 30, the B phase output circuit 31,
A count correction switch 32 and the like are provided. Also, the control circuit
16 is a forward / reverse discrimination circuit 33 and a count correction circuit 3 as shown in FIG.
4. It has an output frequency dividing circuit 35.
ここで、流量計測時の動作について説明する。流体は第
1図中矢印で示すように流入路6より計量室3内に流入
し、一対の回転子4,5を回転させて流出路7へ流出す
る。そのため、回転子4,5は流量に応じた回転数で回転
することなり、回転子4の回転は蓋部材12に組込まれた
磁気センサ21,22により検出される。Here, the operation when measuring the flow rate will be described. The fluid flows into the measuring chamber 3 through the inflow passage 6 as shown by the arrow in FIG. 1, rotates the pair of rotors 4 and 5, and flows out to the outflow passage 7. Therefore, the rotors 4 and 5 rotate at the number of rotations corresponding to the flow rate, and the rotation of the rotor 4 is detected by the magnetic sensors 21 and 22 incorporated in the lid member 12.
即ち、磁気センサ21,22は回転子4とともに回転する磁
石23の磁界の変化を検出しており、回転子4の1回転当
り磁石23が着磁された磁極数に応じた検出信号を出力す
る。通常磁気センサ21,22の単独の出力電圧は第15図に
示すような正弦波形となる。しかし、本実施例では前述
したように一対の磁気センサ21,22がX方向にずれた状
態に設けられているので、磁石23の磁界はA相の磁気セ
ンサ21を通過し、続いてB相の磁気センサ22を通過する
ことになる。磁気センサ21の出力信号はA相アンプ28で
波形整形及び増幅されて制御回路16に入力され、磁気セ
ンサ22の出力信号はB相アンプ29で波形整形及び増幅さ
れて制御回路16に入力される。That is, the magnetic sensors 21 and 22 detect changes in the magnetic field of the magnet 23 that rotates with the rotor 4, and output a detection signal according to the number of magnetized magnetic poles of the magnet 23 per one rotation of the rotor 4. . The individual output voltages of the magnetic sensors 21 and 22 usually have a sine waveform as shown in FIG. However, in the present embodiment, as described above, the pair of magnetic sensors 21, 22 are provided in a state of being displaced in the X direction, so that the magnetic field of the magnet 23 passes through the A-phase magnetic sensor 21, and then the B-phase. Will pass through the magnetic sensor 22. The output signal of the magnetic sensor 21 is waveform-shaped and amplified by the A-phase amplifier 28 and input to the control circuit 16, and the output signal of the magnetic sensor 22 is waveform-shaped and amplified by the B-phase amplifier 29 and input to the control circuit 16. .
なお、磁気センサ21,22は接合面Cが前述の如く、磁束
密度の最も大きい磁石23の外周23a付近と一致するよう
に設けられているので、検出感度が高められより大きな
出力信号を出力することができる。よって、磁気センサ
21,22により回転子4の回転は確実に検出される。Since the magnetic sensors 21 and 22 are provided so that the joint surface C coincides with the vicinity of the outer circumference 23a of the magnet 23 having the largest magnetic flux density as described above, the detection sensitivity is enhanced and a larger output signal is output. be able to. Therefore, the magnetic sensor
The rotation of the rotor 4 is reliably detected by 21,22.
制御回路16では磁気センサ21又は22からの出力信号をも
とに流量を演算する。又、制御回路16に設けられた正逆
判別回路33によりA相出力信号とB相出力信号の位相の
進みまたは遅れに基づき回転子4の回転方向が判別され
る。The control circuit 16 calculates the flow rate based on the output signal from the magnetic sensor 21 or 22. Further, the forward / reverse determination circuit 33 provided in the control circuit 16 determines the rotation direction of the rotor 4 based on the advance or delay of the phases of the A-phase output signal and the B-phase output signal.
そして係数補正回路34において係止補正スイッチ32によ
り設定された係数に基づいて補正される。さらに係数補
正回路34により出力れた信号は出力分周回路35で分周さ
れて出力回路30,31に供給される。Then, the coefficient correction circuit 34 makes a correction based on the coefficient set by the locking correction switch 32. Further, the signal output from the coefficient correction circuit 34 is frequency-divided by the output frequency dividing circuit 35 and supplied to the output circuits 30 and 31.
磁石23が回転するのに伴い磁気センサ21,22で得られた
信号は夫々位相差のある信号としてアンプ28,29に入力
され、アンプ28,29より制御回路16に入力された信号は
第17図に示すようになる。正逆判別回路33ではアンプ2
8,29から位相差のある信号が入力されると、A相パルス
の立下り,立上りで制御回路16の処理に割込みをかけ、
その時点でA相,B相のパルスの出力状態を読み、回転子
4の正転か逆転かを判別する。その際の判別条件は第18
図に示す。従って、本実施例ではA相の出力の立下りが
「L」のときB相の出力が「H」であると、回転子4が
正転しているものと判断する。又、A相の出力の立上り
が「H」のときB相の出力が「H」であるとき、回転4
が逆転即ち、流体が逆流していると判断する。As the magnet 23 rotates, the signals obtained by the magnetic sensors 21 and 22 are input to the amplifiers 28 and 29 as signals having a phase difference, and the signals input from the amplifiers 28 and 29 to the control circuit 16 are the 17th signal. As shown in the figure. Amplifier 2 in the forward / reverse discrimination circuit 33
When signals with a phase difference are input from 8, 29, the processing of the control circuit 16 is interrupted at the falling and rising edges of the A-phase pulse,
At that time, the output states of the A-phase and B-phase pulses are read to determine whether the rotor 4 is forward or reverse. The judgment condition in that case is the 18th
Shown in the figure. Therefore, in this embodiment, if the output of the B-phase is "H" when the fall of the output of the A-phase is "L", it is determined that the rotor 4 is rotating normally. When the output of the A phase is “H” and the output of the B phase is “H”, the rotation 4
Is reversed, that is, it is determined that the fluid is flowing backward.
そして、制御回路16は回転子4が正転しているとき、出
力分周回路35からの信号を流量表示器15に供給し、流量
を表示する。Then, the control circuit 16 supplies a signal from the output frequency dividing circuit 35 to the flow rate indicator 15 to display the flow rate when the rotor 4 is rotating normally.
又、制御回路16は回転子4が逆回転したときは逆回転時
のパルス数を記憶してその分を積算流量から減算するよ
うにする。Further, when the rotor 4 rotates in the reverse direction, the control circuit 16 stores the pulse number in the reverse rotation and subtracts that amount from the integrated flow rate.
尚、上記実施例では容積式流量計を例に挙げて説明した
が、これに限らず本発明が他の形式の流量計にも適用で
きるのは言うまでもない。It should be noted that in the above embodiment, the positive displacement type flow meter is described as an example, but it is needless to say that the present invention is not limited to this and can be applied to other types of flow meters.
又、上記実施例では、一対の磁気センサ21,22の接合面
Cが磁石23の外周に対向するようにしたが、一対の磁気
センサ21,22の位置としては、これに限らず、接合部面
Cが磁石23の内周あるいは内周と外周との間に対向する
ようにしても良い。Further, in the above-described embodiment, the joint surface C of the pair of magnetic sensors 21 and 22 is arranged to face the outer circumference of the magnet 23. However, the position of the pair of magnetic sensors 21 and 22 is not limited to this, and the joint portion is not limited thereto. The surface C may be opposed to the inner circumference of the magnet 23 or between the inner circumference and the outer circumference.
発明の効果 上述の如く、本発明になる流量計は、低消費電流形の磁
気センサを組合わせて2相磁気センサを形成し、一対の
磁気センサからの出力信号の位相差に基づいて回転子の
回転方向を判別できるので、流体が逆流したときの流量
パルスを正確に補正することができ、流量計測値の精度
を高めることができる。しかも、消費電流が少ないので
バッテリ駆動式にでき、例えば屋外あるいは外部電源供
給できないような工場等の広い施設に設置しても流体の
逆流による流量補正を正確に行なうことができる。さら
に、一対の磁気センサが互いに周方向にずらした状態で
一体化されるため、環状の磁石の小径化及び検出部の小
型化にも対応できるとともに、検出部の取付スペースが
小さくて済み、別体の2個のセンサを取り付けるよりも
組立作業が簡単に行えるため、生産性を高めることがで
きる等の特長を有する。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the flowmeter according to the present invention forms a two-phase magnetic sensor by combining magnetic sensors of low current consumption type, and the rotor is based on the phase difference of the output signals from the pair of magnetic sensors. Since the rotation direction can be determined, the flow rate pulse when the fluid flows backward can be accurately corrected, and the accuracy of the flow rate measurement value can be improved. Moreover, since it consumes less current, it can be operated by a battery, and even if it is installed outdoors or in a large facility such as a factory where external power cannot be supplied, flow rate correction due to backflow of fluid can be accurately performed. Further, since the pair of magnetic sensors are integrated in a state of being displaced from each other in the circumferential direction, it is possible to reduce the diameter of the annular magnet and the size of the detection unit, and the mounting space for the detection unit is small. Assembling work is easier than attaching two sensors on the body, which has the advantage of improving productivity.
第1図は本発明になる流量計の一実施例の縦断面図、第
2図は第1図の一部切截側面図、第3図は流量表示ユニ
ットを外した状態のケーシングの横断面図、第4図は流
量表示ユニットの側断面図、第5図はセンサユニットの
底面図、第6図,第7図は回転子の縦断面図,平面図、
第8図は磁気センサの外観図、第9図は磁気センサのパ
ターン及び磁気センサと磁石の位置関係を示す構成図、
第10図は一対の磁気センサが一体的に組付けられた状態
を示す図、第11図及び第12図はセンサユニットの組付状
態を説明するための斜視図,一部切截断面図、第13図は
流量表示ユニットの基板上に設けられた回路の回路図、
第14図は制御回路のブロック図、第15図は1相の磁気セ
ンサの出力波形図、第16図は一対の磁気センサから出力
された信号の出力波形図、第17図はA相パルスとB相パ
ルスの位相差により回転子の正転,逆転の判別動作を説
明するための波形図、第18図は正逆判別回路の正逆判別
条件を示す図である。 1……容積式流量計、2……ケーシング、3……計量
室、4,5……回転子、14……流量表示ユニット、15……
流量表示部、16……制御回路、18……電池、20……セン
サユニット、21,22……磁気センサ、23……磁石、24…
…基板、25……リード線、26……キャップ、28……A相
アンプ、29……B相アンプ、30……A相出力回路、31…
…B相出力回路、32……係数補正スイッチ、33……正逆
判別回路、34……係数補正回路、35……出力分周回路。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an embodiment of a flow meter according to the present invention, FIG. 2 is a side view with a part cut away from FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a casing with a flow rate display unit removed. 4 and 5 are side sectional views of the flow rate display unit, FIG. 5 is a bottom view of the sensor unit, and FIGS. 6 and 7 are vertical sectional views and plan views of the rotor.
8 is an external view of the magnetic sensor, FIG. 9 is a configuration diagram showing the pattern of the magnetic sensor and the positional relationship between the magnetic sensor and the magnet,
FIG. 10 is a view showing a state in which a pair of magnetic sensors are integrally assembled, and FIGS. 11 and 12 are perspective views for explaining the assembled state of the sensor unit, a partially cutaway sectional view, FIG. 13 is a circuit diagram of a circuit provided on the substrate of the flow rate display unit,
FIG. 14 is a block diagram of a control circuit, FIG. 15 is an output waveform diagram of a one-phase magnetic sensor, FIG. 16 is an output waveform diagram of signals output from a pair of magnetic sensors, and FIG. 17 is an A-phase pulse. FIG. 18 is a waveform diagram for explaining the discriminating operation of the normal rotation and the reverse rotation of the rotor based on the phase difference of the B-phase pulse, and FIG. 18 is a diagram showing the forward / reverse discrimination condition of the forward / reverse discrimination circuit. 1 ... Positive displacement type flow meter, 2 ... Casing, 3 ... Measuring chamber, 4,5 ... Rotor, 14 ... Flow rate display unit, 15 ...
Flow rate display, 16 ... Control circuit, 18 ... Battery, 20 ... Sensor unit, 21, 22 ... Magnetic sensor, 23 ... Magnet, 24 ...
... Board, 25 ... Lead wire, 26 ... Cap, 28 ... A phase amplifier, 29 ... B phase amplifier, 30 ... A phase output circuit, 31 ...
… B-phase output circuit, 32 …… coefficient correction switch, 33 …… forward / reverse discrimination circuit, 34 …… coefficient correction circuit, 35 …… output divider circuit.
Claims (1)
回転子と、 該回転子の回転中心と同軸となるように前記回転子に設
けられ、周方向にN極とS極とが交互に形成された環状
の磁石と、 検出端部が該磁石の周方向に延在するように設けられ、
前記回転子の回転に伴う前記環状の磁石の磁界の変化を
検出して第1の出力信号を生成する第1の磁気センサ
と、 該第1の磁気センサより前記磁石の周方向にずらした位
置で前記第1の磁気センサと一体的に設けられ、前記磁
石の磁界の変化を検出して第2の出力信号を生成する第
2の磁気センサと、 前記第1の磁気センサから出力された第1の出力信号と
前記第2の磁気センサから出力された第2の出力信号と
の位相差に基づき前記回転子の正逆回転方向を判別する
回転方向判別手段と、 よりなることを特徴とする流量計。1. A rotor that rotates at a rotational speed according to the flow rate of a fluid to be measured, and a rotor that is provided on the rotor so as to be coaxial with the center of rotation of the rotor and has a north pole and a south pole in the circumferential direction. Annular magnets alternately formed, and the detection end portion is provided so as to extend in the circumferential direction of the magnet,
A first magnetic sensor that detects a change in the magnetic field of the annular magnet due to the rotation of the rotor to generate a first output signal; and a position that is offset from the first magnetic sensor in the circumferential direction of the magnet. A second magnetic sensor that is provided integrally with the first magnetic sensor and that detects a change in the magnetic field of the magnet to generate a second output signal; and a second magnetic sensor that is output from the first magnetic sensor. Rotation direction discriminating means for discriminating the forward and reverse rotation directions of the rotor based on the phase difference between the output signal of No. 1 and the second output signal outputted from the second magnetic sensor. Flowmeter.
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JPH03257329A JPH03257329A (en) | 1991-11-15 |
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