DE102005040559A1

DE102005040559A1 - Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp

Info

Publication number: DE102005040559A1
Application number: DE102005040559A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Kariya Ariyoshi; Chiaki Kariya Mizuno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2025-08-27
Also published as: DE102005040559B4; JP4720133B2; JP2006090845A; US20060075814A1; US7155970B2

Abstract

In einem Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp sind ein Heizwiderstand (1, 11, 21, 31, 41, 51), ein Transistor (2, 12, 22, 32, 42, 56) und ein Festwiderstand (3, 13, 23, 33, 43, 55) in Reihe geschaltet. Ein elektrisches Potential zwischen dem Heizwiderstand und dem Transistor wird an einen invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers (4, 14, 24, 34, 44, 57) gelegt. Eine Referenzspannung wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers gelegt. Ein Ausgangspotential des Operationsverstärkers wird an eine Basis des Transistors gelegt. Da das elektrische Potential zwischen dem Heizwiderstand und dem Transistor an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers gelegt wird, weist der Luftdurchflusssensor einzig eine negative Rückkopplungsschaltung auf. Folglich besitzt der Luftdurchflusssensor eine gute Beständigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp, der einen Durchfluss eines über einen Heizwiderstand fließenden Fluids auf der Grundlage einer Widerstandsänderung des Heizwiderstands erfasst.

Ein Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp wird beispielsweise, wie in der US 3,747,577 (JP-B2-49-48893) offenbart, als Luftdurchflusssensor verwendet. Dieser Luftdurchflusssensor weist einen ersten Strompfad mit einem Heizwiderstand J1 und einem in Reihe mit dem Heizwiderstand J1 geschalteten Widerstand J2 und einen zweiten Strompfad mit einem Temperaturerfassungswiderstand J3 und einem in Reihe mit dem Temperaturerfassungswiderstand J3 geschalteten Widerstand J4 auf. Gewöhnlich sind der erste und der zweite Strompfad zwischen einem NPN-Transistor J6 und der Masse parallel geschaltet. Ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Heizwiderstand J1 und dem Widerstand J2 auftretendes elektrisches Potential wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) eines Operationsverstärkers J5 gelegt. Ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Temperaturerfassungswiderstand J3 und dem Widerstand J4 auftretendes elektrisches Potential wird demgegenüber an einen invertierenden Eingangsanschluss (–) des Operationsverstärkers J5 gelegt.

Ein an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers J5 auftretendes elektrisches Potential wird zur Regelung des Stromflusses von einer Energieversorgung Vb zu dem ersten und dem zweiten Strompfad als Basisspannung an die Basis des NPN-Transistors J6 gelegt. Das an dem Knotenpunkt zwischen dem Temperaturerfassungswiderstand J3 und dem Widerstand J4 auftretende elektrische Potential wird als Ausgang bzw. elektrische Ausgangsspannung V0 des Luftdurchflusssensors verwendet. Diese elektrische Ausgangsspannung V0 des Luftdurchflusssensors wird an eine Steuerschaltung J7 gelegt, so dass sie als Wert eines Luftdurchflusserfassungsergebnisses verwendet werden kann.

Das an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers J5 auftretende Potential, d.h. die an die Basis des NPN-Transistors J6 gelegte Spannung, ändert sich auf der Grundlage eines elektrischen Potentialunterschieds zwischen den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers J5. Folglich wird die Stärke des über den ersten und den zweiten Strompfad fließenden Stroms in Übereinstimmung mit dem elektrischen Potentialunterschied zwischen den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers J5 geregelt.

Ferner ändern sich der Widerstand des Heizwiderstands J1 in Übereinstimmung mit dem Durchfluss (flow rate) eines über den Heizwiderstand J1 fließenden Fluids und die Art und Weise, mit der sich der Widerstand des in der Nähe des Heizwiderstands J1 angeordneten Temperaturerfassungswiderstands J3 ändert. Folglich ändern sich ebenso die an den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers J5 auftretenden elektrischen Potentiale in Übereinstimmung mit dem Durchfluss des über den Heizwiderstand J1 fließenden Fluids. Dies führt dazu, dass die Stärke des über den ersten und den zweiten Strompfad fließenden Stroms in Übereinstimmung mit dem Durchfluss des über den Heizwiderstand J1 fließenden Fluids geregelt wird.

In den letzten Jahren haben sich die Anforderungen an den Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp dahingehend geändert, dass er eine gute Beständigkeit gegenüber elektromagnetischer Beeinflussung (EMB) aufweisen soll. Der herkömmliche Schaltungsaufbau weist sowohl eine positive Rückkoppelungsschaltung, welche das an einem Knotenpunkt zwischen dem Heizwiderstand J1 und dem Widerstand J2 auftretende elektrische Potential an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers J5 legt, als auch eine negative Rückkopplungsschaltung auf, welche das an einem Knotenpunkt zwischen dem Temperaturerfassungswiderstand J3 und dem Widerstand J4 auftretende elektrische Potential an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers J5 legt.

Da ein Schaltungssystem mit einer positiven Rückkopplungsschaltung instabil ist, ist ein solches System gegenüber elektromagnetischer Beeinflussung nicht sehr beständig. Es ist folglich wahrscheinlich, dass das Schaltungssystem zu schwingen beginnt. Es ist folglich eine Gegenmaßnahme erforderlich, um die elektromagnetische Beeinflussung bzw. die elektromagnetischen Störungen zu bewältigen. Als eine solche Gegenmaßnahme wird beispielsweise ein EMB-Filter verwendet, das jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.

Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp bereitzustellen, der eine gute Beständigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp einen Heizwiderstand, einen Festwiderstand und einen Transistor auf, die in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Strompfad zu bilden. Ein elektrisches Potential zwischen dem Heizwiderstand und dem Transistor wird an einen invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers gelegt. Eine Referenzspannung wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers gelegt. Ein Ausgangspotential des Operationsverstärkers wird an eine Basis des Transistors gelegt. Da das elektrische Potential zwischen dem Heizwiderstand und dem Transistor an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers gelegt wird, weist der Durchflusssensor einzig eine negative Rückkopplungsschaltung auf. Folglich weist der Durchflusssensor eine gute Beständigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen auf.

Die obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:
1 einen Schaltplan eines Durchflusssensors vom Wärmestrahlungstyp gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 einen Schaltplan eines Durchflusssensors vom Wärmestrahlungstyp gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 einen Schaltplan eines Durchflusssensors vom Wärmestrahlungstyp gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 einen Schaltplan eines Durchflusssensors vom Wärmestrahlungstyp gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 einen Schaltplan eines als Luftdurchflusssensor dienenden Durchflusssensors vom Wärmestrahlungstyp gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 einen Schaltplan eines Durchflusssensors vom wärmestrahlungstyp gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 einen Schaltplan eines herkömmlichen Durchflusssensors vom Wärmestrahlungstyp.
Die vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen näher beschrieben. In diesen Ausführungsformen ist ein Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp als Luftdurchflusssensor in einer Luftansaugzuführung eines Motors vorgesehen, um eine dem Motor zugeführte Luftdurchflussmenge zu erfassen.
(Erste Ausführungsform)
Ein Luftdurchflusssensor weist, wie in 1 gezeigt, einen Heizwiderstand 1, einen NPN-Transistor 2, einen Widerstand 3 und einen Operationsverstärker 4 auf. Der Heizwiderstand ist mit dem Emitter des NPN-Transistors 2 und der Widerstand 3 mit dem Kollektor des NPN-Transistors 2 verbunden, um entlang eines ersten Strompfads eine Reihenschaltung mit dem Heizwiderstand 1, dem NPN-Transistor 2 und dem Widerstand 3 zu bilden. Eine Energieversorgung Vb speist einen Strom in den ersten Strompfad ein.
Ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Heizwiderstand 1 und dem Emitter des NPN-Transistors 2 auftretendes elektrisches Potential wird an einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 4 gelegt. An einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 4 wird demgegenüber eine konstante Spannung Vr gelegt. Ein an dem Ausgangsanschluss des Operati onsverstärkers 4 auftretendes elektrisches Potential wird als Basisspannung an die Basis den NPN-Transistors 2 gelegt, um die Stärke eines zwischen dem Kollektor und dem Emitter des NPN-Transistors 2 fließenden Stroms zu regeln.
Der Luftdurchflusssensor weist ferner einen Temperaturerfassungswiderstand 5, einen NPN-Transistor 6, einen Widerstand 7 und einen Operationsverstärker 8 auf. Der Temperaturerfassungswiderstand 5 ist mit dem Emitter des NPN-Transistors 6 und der Widerstand 7 mit dem Kollektor des NPN-Transistors 6 verbunden, um entlang eines zweiten Strompfads eine Reihenschaltung mit dem Temperaturerfassungswiderstand 5, dem NPN-Transistor 6 und dem Widerstand 7 zu bilden. Die Energieversorgung Vb speist ebenso einen Strom in den zweiten Strompfad ein. Der erste Strompfad und der zweite Strompfad sind zwischen der Energieversorgung Vb und der Masse parallel geschaltet.
Ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Temperaturerfassungswiderstand 5 und dem Emitter des NPN-Transistors 6 auftretendes elektrisches Potential wird an einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 8 gelegt. An einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 8 wird demgegenüber die konstante Spannung Vr gelegt. Ein an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 8 auftretendes elektrisches Potential wird als Basisspannung an die Basis des NPN-Transistors 6 gelegt, um die Stärke eines zwischen dem Kollektor und dem Emitter des NPN-Transistors 6 fließenden Stroms zu regeln.
In dem obigen Aufbau kennzeichnet V1 ein elektrisches Potential, das an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 2 und dem Widerstand 3 auftritt. Ferner kennzeichnet V2 ein elektrisches Potential, das an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 6 und dem Widerstands 7 auftritt. In diesem Fall wird eine Differenz V0 (= V1 – V2) zwischen dem elektrischen Potential V1 und dem elektrischen Potential V2 als Ausgangsspannung des Luftdurchflusssensors verwendet und an eine in der Abbildung nicht gezeigte Steuerschaltung gelegt.
Der Luftdurchflusssensor ist derart eingestellt, dass die Ausgangsspannung des Luftdurchflusssensors dann, wenn der Durchfluss der über den Heizwiderstand 1 strömenden Luft Null ist, ebenso Null ist. D.h., der Widerstand R1 des Widerstands 3 und der Widerstand R2 des Widerstands 7 sind derart eingestellt, dass die Gleichung I1 × R1 = I2 × R2 gilt, wobei I1 einen über den Heizwiderstand 1 fließenden Strom und I2 einen über den Temperaturerfassungswiderstand 5 fließenden Strom kennzeichnet.
Der über den Heizwiderstand 1 fließende Strom I1 und der über den Temperaturerfassungswiderstand 5 fließende Strom I2 können durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden: I1 = Vr/Rh0 und I2 = Vr/Rt, wobeiRh0 den Widerstand Rh des Heizwiderstands 1 für einen Luftstrom von 0 und Rt den Widerstand des Temperaturerfassungswiderstands 5 kennzeichnet.
Aus den obigen Gleichungen folgt, dass die Ausgangsspannung V0 (= V1 – V2) des Luftdurchflusssensors Null ist, wenn der Widerstand R2 die Gleichung R2 = R1 × Rt/Rh0 erfüllt.
Wenn bei einem derartigen Aufbau Luft bei einem Durchfluss über den Heizwiderstand 1 strömt, verringert sich der Widerstand Rh des Heizwiderstands 1 auf Grund der Wärmeabstrahlung. Es wird angenommen, dass sich der Widerstand Rh des Heizwiderstands 1 auf Rht (= Rh0 – ΔRh) verringert, wobei die Bezeichnung ΔRh eine Verringerung des Widerstands Rh kennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt kann der über den Heizwiderstand 1 fließende Strom Ilt durch die nachstehende Gleichung beschrieben werden: Ilt = Vr/(Rh0 – ΔRh).
Folglich ändert sich das an dem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 2 und dem Widerstand 3 auftretende elektrische Potential V1 mit ΔI1 × R1, wobei ΔI1 eine Änderung des Stroms It (ΔI1 = Ilt – I1) kennzeichnet, die aus einer Änderung von ΔRh resultiert. Dies führt dazu, dass sich die Ausgangsspannung V0 (= V1 – V2) ebenso mit ΔI1 × R1 ändert.
Bei einer Steigerung des Durchflusses steigen ebenso die Änderung ΔRh des Widerstands Rh des Heizwiderstands 1 und die Ausgangsspannung V0 (= V1 – V2) des Luftdurchflusssensors. Auf diese Weise kann der Durchfluss der über den Heizwiderstand 1 strömenden Luft erfasst werden.
Es sollte bezüglich des zweiten Strompfads beachtet werden, dass die Wärmestrahlung des Heizwiderstands 1 den Temperaturerfassungswiderstand 5 beeinflusst, indem sie den Widerstand Rt des Temperaturerfassungswiderstands 5 ändert. Folglich verändert sich das elektrische Potential, das an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 8 gelegt wird, ebenso in Übereinstimmung mit dem sich ändernden Widerstand Rt des Temperaturerfassungswiderstands 5. Genauer gesagt, die Wärmestrahlung des Heizwiderstands 1 ändert den Widerstand Rt des Temperaturerfassungswiderstands 5 und der sich ändernde Widerstand Rt des Temperaturerfassungswiderstands 5 ändert wiederum das elektrische Potential V2, das an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 6 und dem Widerstand 7 auftritt. Dies führt dazu, dass der Temperaturerfassungswiderstand 5 dazu dient, einen Fehler in dem erfassten Fluid-Durchfluss zu kompensieren, der als Durchflussänderung in dem erfassten Durchfluss erzeugt wird, die sich in einer Kennlinie/Charakteristik widerspiegelt, die eine Beziehung zwischen dem Durchfluss und der Temperatur des Fluids darstellt.
In der ersten Ausführungsform wird gemäß obiger Beschreibung ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Heizwiderstand 1 und dem Emitter des NPN-Transistors 2 auftretendes elektrisches Potential an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 4, die konstante Spannung Vr jedoch an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 4 gelegt. Folglich weist der Aufbau des Luftdurchflusssensors einzig eine negative und keine positive Rückkopplungsschaltung auf, die ein Schwingen der Schaltung verursachen könnte, wenn die Schaltung elektrischen Störungen ausgesetzt ist. Dies führt dazu, dass der Luftdurchflusssensor stabil als Ansteuerschaltung arbeiten kann, wobei er eine gute Beständigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen besitzt.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Luftdurchflusssensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in 2 gezeigt, einen Heizwiderstand 11, einen PNP-Transistor 12, einen Widerstand 13 und einen Operationsverstärker 14 auf. Der Heizwiderstand 11 ist mit dem Emitter des PNP-Transistors 12 und der Widerstand 13 mit dem Kollektor des PNP-Transistors 12 verbunden, um entlang eines ersten Strompfads eine Reihenschaltung mit dem Heizwiderstand 11, dem PNP-Transistor 12 und dem Widerstand 13 zu bilden. Eine Energieversorgung Vb speist einen Strom in den ersten Strompfad ein.
Ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Heizwiderstand 11 und dem Emitter des PNP-Transistors 12 auftretendes elektrisches Potential wird an einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 14 gelegt. Eine konstante Spannung (Vb – Vr), die um eine vorbestimmte Spannung Vr unter der Versorgungsspannung Vb liegt, wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 14 gelegt. Ein an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 14 auftretendes elektrisches Potential wird als Basisspannung an eine Basis des PNP-Transistors 12 gelegt, um die Stärke eines zwischen dem Emitter und dem Kollektor des PNP-Transistors 12 fließenden Stroms zu regeln.
Der Luftdurchflusssensor weist ferner einen Temperaturerfassungswiderstand 15, einen PNP-Transistor 16, einen Widerstand 17 und einen Operationsverstärker 18 auf. Der Temperaturerfassungswiderstand 15 ist mit dem Emitter des PNP-Transistors 16 und der Widerstand 17 mit dem Kollektor des PNP-Transistors 16 verbunden, um entlang eines zweiten Strompfads eine Reihenschaltung mit dem Temperaturerfassungswiderstand 15, dem PNP-Transistor 16 und dem Widerstand 17 zu bilden. Die Energieversorgung Vb speist ebenso einen Strom in den zweiten Strompfad ein. Der erste und der zweite Strompfad sind zwischen der Energieversorgung Vb und der Masse parallel geschaltet.
Ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Temperaturerfassungswiderstand 15 und dem Emitter des PNP-Transistors 16 auftretendes elektrisches Potential wird an einen in vertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 18 gelegt. Die konstante Spannung (Vb – Vr) wird demgegenüber an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 18 gelegt. Ein an den Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 18 auftretendes elektrisches Potential wird als Basisspannung an die Basis des PNP-Transistors 16 gelegt, um die Stärke eines zwischen dem Emitter und dem Kollektor des PNP-Transistors 16 fließenden Stroms zu regeln.
In dem obigen Luftdurchflusssensor kennzeichnet V1 ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des PNP-Transistors 12 und dem Widerstand 13 auftretendes elektrisches Potential. Ferner kennzeichnet V2 ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des PNP-Transistors 16 und dem Widerstand 17 auftretendes elektrisches Potential. In diesem Fall wird eine Differenz V0 (= V1 – V2) zwischen dem elektrischen Potential V1 und dem elektrischen Potential V2 als Ausgangsspannung des Luftdurchflusssensors verwendet und als ein eine Luftdurchflussmenge anzeigendes Luftdurchflusssensorsignal an eine Steuerschaltung gelegt.
Der Luftdurchflusssensor führt mit der Ausnahme, dass der Heizwiderstand 11 und der Temperaturerfassungswiderstand 15 auf der Emitterseite (auf der Seite der Energieversorgung Vb) der PNP-Transistoren 12 und 16 vorgesehen sind, die gleichen Operationen wie der Luftdurchflusssensor der ersten Ausführungsform aus. Die Widerstände 13 und 17 sind demgegenüber auf der Kollektorseite (auf der Masseseite) der PNP-Transistoren 12 und 16 vorgesehen.
Folglich weist der Luftdurchflusssensor der zweiten Ausführungsform einzig eine negative Rückkopplungsschaltung auf. Dies führt dazu, dass der Luftdurchflusssensor stabil arbeiten kann und eine gute Beständigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen besitzt.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Luftdurchflusssensor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in 3 gezeigt, einen Heizwiderstand 21, einen NPN-Transistor 22, einen Widerstand 23 und einen Operationsverstärker 24 auf. Der Heizwiderstand 21, der NPN-Transistor 22, der Widerstand 23 und der Operationsverstärker 24 sind mit der Ausnahme, dass ein elektrisches Potential, das durch eine Teilung einer konstanten Spannung Vr mit Hilfe eines einen Widerstand 25 und einen Temperaturerfassungswiderstand 26 aufweisenden Spannungsteilers erzielt wird, an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 24 gelegt wird, gleich der in der 1 gezeigten ersten Ausführungsform verschaltet. Folglich ist der Temperaturerfassungswiderstand 26 in der Lage, einen Fehler in dem erfassten Fluid-Durchfluss zu kompensieren, der als Durchflussänderung in dem erfassten Durchfluss erzeugt wird, die sich in einer Kennlinie/Charakteristik widerspiegelt, die eine Beziehung zwischen dem Durchfluss und der Temperatur des Fluids darstellt.
Der Luftdurchflusssensor weist ferner, gleich der in der 1 gezeigten ersten Ausführungsform, einen Widerstand 27, einen NPN-Transistor 28, einen Widerstand 29 und einen Operationsverstärker 30 auf, mit der Ausnahme, dass der Widerstand 27 für den in der ersten Ausführungsform verwendeten Temperaturerfassungswiderstand 5 verwendet wird. Das elektrische Potential, das durch eine Teilung der konstanten Spannung Vr mit Hilfe des den Widerstand 25 und den Temperaturerfassungswiderstand 26 aufweisenden Spannungsteilers erzielt wird, wird ebenso an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 30 gelegt.
Der Luftdurchflusssensor führt im Wesentlichen die gleichen Operationen wie der Luftdurchflusssensor der ersten Ausführungsform aus. Das an die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der Operationsverstärker 24 und 30 gelegte elektrische Potential wird der Kompensation eines Fehlers eines erfassten Fluid-Durchflusses unterzogen, der als Durchflussänderung in dem erfassten Durchfluss erzeugt wird, die sich in einer Kennlinie/Charakteristik widergespiegelt, die eine Beziehung zwischen dem Durchfluss und der Temperatur des Fluids darstellt. Folglich wird ein Fehler des erfassten Fluid-Durchflusses kompensiert, der als Durchflussänderung in dem erfassten Durchfluss erzeugt wird, die sich in einer Kennlinie/Charakteristik widerspiegelt, die eine Beziehung zwischen dem Durchfluss und der Temperatur des Fluids darstellt. Folglich kann der Luftdurchflusssensor die gleichen Effekte wie der Luftdurchflusssensor der ersten Ausführungsform aufzeigen.
(Vierte Ausführungsform)
Ein Luftdurchflusssensor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in 4 gezeigt, einen Heizwiderstandselement 31, einen PNP-Transistor 32, einen Widerstand 33 und einen Operationsverstärker 34 auf. Der Heizwiderstand 31, der PNP-Transistor 32, der Widerstand 33 und der Operationsverstärker 34 sind mit der Ausnahme, dass ein elektrisches Potential, das durch eine Teilung eines Spannungsabfalls Vr von einer Versorgungsspannung Vb zu einem elektrischen Potentialpunkt, der einer konstanten Spannung (Vb – Vr) entspricht, mit Hilfe eines einen Widerstand 35 und einen Temperaturerfassungswiderstand 36 aufweisenden Spannungs teilers erzielt wird, an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 34 gelegt wird, gleich der in der 2 gezeigten zweiten Ausführungsform verschaltet. Folglich ist der Temperaturerfassungswiderstand 36 in der Lage, einen Fehler eines erfassten Fluid-Durchflusses zu kompensieren, der als Durchflussänderung in dem erfassten Durchfluss erzeugt wird, die sich in einer Kennlinie/Charakteristik widergespiegelt, die eine Beziehung zwischen dem Durchfluss und der Temperatur des Fluids darstellt.
Der Luftdurchflusssensor weist ferner einen Widerstand 37, einen PNP-Transistor 38, einen Widerstand 39 und einen Operationsverstärker 40 auf, die mit der Ausnahme, dass der Widerstand 37 für den in der zweiten Ausführungsform verwendeten Temperaturerfassungswiderstand 15 verwendet wird, gleich der in der 2 gezeigte zweite Ausführungsform verschaltet sind. Das elektrische Potential, das durch eine Teilung des Spannungsabfalls Vr von der Versorgungsspannung Vb zu einem der konstanten Spannung (Vb – Vr) entsprechenden elektrischen Potentialpunkt mit Hilfe des den Widerstand 35 und den Temperaturerfassungswiderstand 36 aufweisenden Spannungsteilers erzielt wird, wird ebenso an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 40 gelegt.
Der Luftdurchflusssensor führt im wesentlichen die gleichen Operationen wie der Luftdurchflusssensor der zweiten Ausführungsform aus. Das an die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der Operationsverstärker 34 und 40 gelegte elektrische Potential wird der Kompensation eines Fehlers eines erfassten Fluid-Durchflusses unterzogen, der als Durchflussänderung in dem erfassten Durchfluss erzeugt wird, die sich in einer Kennlinie/Charakteristik widerspiegelt, die eine Beziehung zwischen dem Durchfluss und der Temperatur des Fluids dar stellt. Folglich wird der erfasste Durchfluss des Fluids für einen Fehler kompensiert, der als Durchflussänderung in dem Durchfluss erzeugt wird, die sich in einer Charakteristik widerspiegelt, die durch eine Beziehung zwischen dem Durchfluss und der Temperatur des Fluids gekennzeichnet ist. Folglich zeigt der Luftdurchflusssensor die gleichen Effekte wie der Luftdurchflusssensor der zweiten Ausführungsform auf.
(Fünfte Ausführungsform)
Ein Luftdurchflusssensor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in 5 gezeigt, einen ersten Heizwiderstand 41, einen NPN-Transistor 42, einen Widerstand 43, einen Operationsverstärker 44, einen Widerstand 45 und einen Temperaturerfassungswiderstand 46 auf. Diese Komponenten arbeiten gleich dem Heizwiderstand 21, dem NPN-Transistor 22, dem Widerstand 23, dem Operationsverstärker 24, dem Widerstand 25 und dem Temperaturerfassungswiderstand 26, die in der in der 3 gezeigten dritten Ausführungsform verwendet werden.
Der Luftdurchflusssensor weist ferner einen zweiten Heizwiderstand 47, einen NPN-Transistor 48, einen Widerstand 49 und einen Operationsverstärker 50 auf, die mit der Ausnahme, dass der zweite Heizwiderstand 47, der an einer Position in der Nähe des ersten Heizwiderstands 41 angeordnet ist, für den in der 3 gezeigten Widerstand 27 der dritten Ausführungsform verwendet wird, gleich der in der 3 gezeigten dritten Ausführungsform verschaltet sind. D.h., die verbleibenden Komponenten des Aufbaus, d.h. der NPN-Transistor 48, der Widerstand 49 und der Operationsverstärker 50, arbeiten gleich dem NPN-Transistor 28, dem Widerstand 29 und dem Operati onsverstärker 30, die in der dritten Ausführungsform verwendet werden.
Ist in dem Durchflusssensors kein Durchfluss vorhanden, ist der Widerstand Rh1 des ersten Heizwiderstands 41 gleich dem Widerstand Rh2 des zweiten Heizwiderstands 47. Da dieser Luftdurchflusssensor die gleichen Operationen wie der Luftdurchflusssensor der dritten Ausführungsform ausführt, können die gleichen Effekte wie bei der dritten Ausführungsform aufgezeigt werden.
Bei der fünften Ausführungsform wird jedoch der zweite Heizwiderstand 47 verwendet. Folglich ändert sich ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 48 und dem Widerstand 49 auftretendes elektrisches Potential V2 auf Grund der Wärmestrahlung durch den zweiten Heizwiderstand 47 in Übereinstimmung mit Widerstandsänderungen des zweiten Heizwiderstands 47. Dies führt dazu, dass der Luftdurchfluss auf der Grundlage der Spannung V0 (= V1 – V2) erfasst werden kann, die sich einhergehend mit den Änderungen von V1 und V2 ändert. Hierbei kennzeichnet V1 ein elektrisches Potential, das an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 42 und dem Widerstands 43 auftritt und sich mit einer Änderung des Widerstands des ersten Heizwiderstands 41 ändert. Ferner kennzeichnet V2 ein elektrisches Potential, das an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors 48 und dem Widerstand 49 auftritt und sich mit einer Änderung des Widerstands des zweiten Heizwiderstands 47 ändert.
In der fünften Ausführungsform sind der erste Heizwiderstand 41 und der zweite Heizwiderstand 47 an Positionen angeordnet, die dicht beieinander liegen. Folglich wird durch die Positionen des ersten Heizwiderstands 41 und des zweiten Heizwiderstands 47 eine thermische Kopp lung erzeugt, bei der von dem ersten Heizwiderstand 41 abgestrahlte Wärme den zweiten Heizwiderstand 47 und von dem zweiten Heizwiderstand 47 abgestrahlte Wärme den ersten Heizwiderstand 41 beeinflusst. Die Wirkung der thermischen Kopplung ändert sich in Abhängigkeit davon, ob Luft in die Richtung von dem ersten Heizwiderstand 41 zu dem zweiten Heizwiderstand 47 oder in die Richtung von dem zweiten Heizwiderstand 47 zu dem ersten Heizwiderstand 41 strömt.
Es kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass Luft in die Richtung von dem ersten Heizwiderstand 41 zu dem zweiten Heizwiderstand 47 strömt. In diesem Fall erfüllen der Widerstand Rh1 des ersten Heizwiderstands 41 und der Widerstand Rh2 des zweiten Heizwiderstands 47 die Beziehung Rh1 < Rh2, da die von dem ersten Heizwiderstand 41 abgestrahlte Wärme den zweiten Heizwiderstand 47 beeinflusst. Ferner erhöht sich die Widerstandsdifferenz (Rh2 – Rh1) mit steigendem Luftdurchfluss. Wenn Luft umgekehrt in die Richtung von dem zweiten Heizwiderstand 47 zu dem ersten Heizwiderstand 41 strömt, erfüllen der Widerstand Rh1 des ersten Heizwiderstands 41 und der Widerstand Rh2 des zweiten Heizwiderstands 47 die Beziehung Rh1 > Rh2. Auch in diesem Fall erhöht sich die Widerstandsdifferenz (Rh1 – Rh2) mit steigendem Luftdurchfluss.
Folglich wird das Vorzeichen der Ausgangsspannung V0 (= V1 – V2) in Übereinstimmung mit der Richtung der Luftströmung von einem positiven Vorzeichen zum einem negativen Vorzeichen oder andersherum getauscht. Ferner steigt der Absolutwert der Ausgangsspannung V0 (V1 – V2) mit steigendem Luftdurchfluss. Dies führt dazu, dass die Ausführungsform nicht einzig den Durchfluss der Luftströmung, sondern ebenso die Richtung der Luftströmung erfassen kann.
Gemäß obiger Beschreibung wird die fünfte Ausführungsform erzielt, indem in der dritten Ausführungsform der zweite Heizwiderstand für einen in der dritten Ausführungsform verwendeten Widerstand eingesetzt wird. Es sollte beachtet werden, dass eine weitere Ausführungsform erzielt werden kann, indem in der vierten Ausführungsform ein zweiter Heizwiderstand für einen in der vierten Ausführungsform verwendeten Widerstand eingesetzt wird.
(Sechste Ausführungsform)
Ein Luftdurchflusssensor gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist, wie in 6 gezeigt, eine Brückenschaltung mit einem ersten Heizwiderstand 51, einem zweiten Heizwiderstand 52, einem Widerstand 53 und einem Widerstand 54 auf. Die Brückenschaltung weist einen ersten Strompfad und einen zweiten Strompfad auf, der parallel zu dem ersten Strompfad geschaltet ist. Der erste Strompfad ist eine Serienschaltung mit dem ersten Heizwiderstand 51 und dem zweiten Heizwiderstand 52, wohingegen der zweite Strompfad eine Serienschaltung mit dem Widerstand 53 und dem Widerstand 54 ist. Eine Differenz V0 des elektrischen Potentials zwischen einem elektrischen Potential V1, das an einem Knotenpunkt zwischen dem ersten Heizwiderstand 51 und dem zweiten Heizwiderstand 52 auftritt, und einem elektrischen Potential V2, das an einem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 53 und dem Widerstand 54 auftritt, wird als Ausgangsspannung des Luftdurchflusssensors verwendet.
Der Luftdurchflusssensor weist ferner einen Widerstand 55, einen PNP-Transistor 56, einen Operationsverstärker 57, einen Widerstand 58 und einen Temperaturerfassungswiderstand 59 auf. Der Kollektor des PNP-Transistors 56 ist mit dem ersten und dem zweiten Strompfad ver bunden. Der Emitter des PNP-Transistors 56 ist mit dem Widerstand 55 verbunden. Ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 55 und dem Emitter des PNP-Transistors 56 auftretendes elektrisches Potential wird an den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 57 gelegt. Es sollte beachtet werden, dass der Widerstand 58 und der Temperaturerfassungswiderstand 59 gleich dem Widerstand 35 und der Temperaturerfassungswiderstand 36 in der vierten Ausführungsform verschaltet sind. Ein an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 57 auftretendes elektrisches Potential wird als Basisspannung an die Basis des PNP-Transistors 56 gelegt, um die Stärke eines zwischen dem Emitter und dem Kollektor des PNP-Transistors 56 fließenden Stroms zu regeln.
Gemäß obiger Beschreibung umfasst der Aufbau den ersten und den zweiten Heizwiderstand 51 und 52. Folglich ändert sich das an dem Knotenpunkt zwischen dem ersten Heizwiderstand 51 und dem zweiten Heizwiderstand 52 auftretende elektrische Potential V1 in Übereinstimmung mit den Widerstandsänderungen, die durch die Wärmestrahlungen des ersten Heizwiderstands 51 und des zweiten Heizwiderstands 52 verursacht werden. Dies führt dazu, dass der Durchfluss der Luftströmung auf der Grundlage der Ausgangsspannung V0 (= V1 – V2) erfasst werden kann, die sich in Abhängigkeit von Änderungen des elektrischen Potentials V1 bezüglich des an einem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 53 und 54 auftretenden elektrischen Potentials V2 ändert.
In dem Aufbau sind der erste Heizwiderstand 51 und der zweite Heizwiderstand 52 an Positionen vorgesehen, die nahe beieinander liegen, wodurch eine thermische Kopplung erzeugt wird, bei der von dem ersten Heizwiderstand 51 abgestrahlte Wärme den zweiten Heizwiderstand 52 und von dem zweiten Heizwiderstand 52 abgestrahlte Wärme den ersten Heizwiderstand 51 beeinflusst. Der Widerstand Rh1 des ersten Heizwiderstands 51 und der Widerstand Rh2 des zweiten Heizwiderstands 52 erfüllen die bezüglich der fünften Ausführungsform dargelegten Beziehungen.
Folglich wird das Vorzeichen der Ausgangsspannung V0 (= V1 – V2) in Übereinstimmung mit der Richtung der Luftströmung von einem positiven Vorzeichen zum einem negativen Vorzeichen oder andersherum getauscht. Ferner steigt der Absolutwert der Ausgangsspannung V0 (V1 – V2) mit steigendem Durchfluss der Luftströmung. Dies führt dazu, dass die Ausführungsform nicht einzig den Durchfluss der Luftströmung, sondern ebenso die Richtung der Luftströmung messen kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen verwirklicht werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
Vorstehend wurde ein Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp offenbart.
In einem Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp sind ein Heizwiderstand (1, 11, 21, 31, 41, 51), ein Transistor (2, 12, 22, 32, 42, 56) und ein Festwiderstand (3, 13, 23, 33, 43, 55) in Reihe geschaltet. Ein elektrisches Potential zwischen dem Heizwiderstand und dem Transistor wird an einen invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers (4, 14, 24, 34, 44, 57) gelegt. Eine Referenzspannung wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers gelegt. Ein Ausgangspotential des Operationsverstärkers wird an eine Basis des Transistors gelegt. Da das elektrische Potential zwischen dem Heizwiderstand und dem Transistor an den in vertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers gelegt wird, weist der Luftdurchflusssensor einzig eine negative Rückkopplungsschaltung auf. Folglich besitzt der Luftdurchflusssensor eine gute Beständigkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen.

Claims

Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp, der aufweist: – einen Heizwiderstand (1, 11, 21, 31, 41), einen ersten Transistor (2, 12, 22, 32, 42) und einen ersten Widerstand (3, 13, 23, 33, 43), die in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Strompfad zu bilden, so dass ein erster Strom von einer Energieversorgung (Vb) über den ersten Strompfad fließen kann; und – einen ersten Operationsverstärker (4, 14, 24, 34, 44) zur Regelung des ersten Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des ersten Transistors (2, 12, 22, 32, 42) fließt; dadurch gekennzeichnet, dass – der Emitter des ersten Transistors (2, 12, 22, 32, 42) mit dem Heizwiderstand (1, 11, 21, 31, 41) verbunden ist; – der Kollektor des ersten Transistors (2, 12, 22, 32, 42) mit dem ersten Widerstand (3, 13, 23, 33, 43) verbunden ist; und – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des ersten Transistors (2, 12, 22, 32, 42) und dem Heizwiderstand (1, 11, 21, 31, 41) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (4, 14, 24, 34) gelegt wird; – eine Referenzspannung (Vr, Vb–Vr) an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (4, 14, 24, 34, 44) gelegt wird; – ein an einem Ausgangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (4, 14, 24, 34, 44) auftretendes elektrisches Potential an eine Basis des ersten Transistors (2, 12, 22, 32, 42) gelegt wird; und – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des ersten Transistors (2, 12, 22, 32, 42) und dem ersten Widerstand (3, 13, 23, 33, 43) auftretendes elektrisches Potential (V1) als eine sich mit einer Fluid-Durchflussmenge ändernde Ausgangsspannung verwendet wird.
Sensor nach Anspruch 1, der ferner aufweist: – einen Temperaturerfassungswiderstand (5), einen zweiten NPN-Transistor (6) und einen zweiten Widerstand (7), die in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Strompfad zu bilden, der parallel zu dem ersten Strompfad mit der Energieversorgung (Vb) verbunden ist, so dass ein zweiter Strom von der Energieversorgung (Vb) über den zweiten Strompfad fließen kann; und – einen zweiten Operationsverstärker (8) zur Regelung des zweiten Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des zweiten NPN-Transistors (6) fließt, wobei – der erste Transistor (2, 12, 22, 32, 42) ein NPN-Transistor (1) ist; – der Emitter des zweiten NPN-Transistors (6) mit dem Temperaturerfassungswiderstand (5) verbunden ist; – der Kollektor des zweiten NPN-Transistors (6) mit dem zweiten Widerstand (7) verbunden ist; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des zweiten NPN-Transistors (6) und dem Temperaturerfassungswiderstand (5) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (8) gelegt wird; – die Referenzspannung (Vr, Vb–Vr) eine konstante Spannung (Vr) ist und sowohl an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (4) als auch an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (8) gelegt wird; – ein an einem Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (8) auftretendes elektrisches Potential als Basisspannung an eine Basis des zweiten NPN-Transistors (6) gelegt wird; und – eine Differenz (V0) zwischen dem elektrischen Potential (V1) und einem elektrischen Potential (V2), das an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des zweiten NPN-Transistors (6) und dem zweiten Widerstand (7) auftritt, als eine sich mit der Durchflussmenge und einer Temperatur ändernde Ausgangsspannung verwendet wird.
Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp, der aufweist: – einen Heizwiderstand (11), einen ersten PNP-Transistor (12) und einen ersten Widerstand (13), die in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Strompfad zu bilden, so dass ein erster Strom von einer Energieversorgung (Vb) über den ersten Strompfad fließen kann; und – einen ersten Operationsverstärker (14) zur Regelung des ersten Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des ersten PNP-Transistors (12) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Emitter des ersten PNP-Transistors (12) mit dem Heizwiderstand (11) verbunden ist; – der Kollektor des ersten PNP-Transistors (12) mit dem ersten Widerstand (13) verbunden ist; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des ersten PNP-Transistors (12) und dem Heizwiderstand (11) auftretendes elektrisches Potential an einen in vertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (14) gelegt wird; – ein konstantes elektrisches Potential (Vb–Vr), das um eine konstante Spannung (Vr) unter der Energieversorgung (Vb) liegt, an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (14) gelegt wird; – ein an dem Ausgangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (14) auftretendes elektrisches Potential als Basisspannung an eine Basis des ersten PNP-Transistors (12) gelegt wird; und – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des ersten PNP-Transistors (12) und dem ersten Widerstand (13) auftretendes elektrisches Potential (V1) als eine sich mit einer Fluid-Durchflussmenge ändernde Ausgangsspannung verwendet wird.
Sensor nach Anspruch 3, der ferner aufweist: – einen Temperaturerfassungswiderstand (15), einen zweiten PNP-Transistor (16) und einen zweiten Widerstand (17), die in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Strompfad zu bilden, der parallel zu dem ersten Strompfad mit der Energieversorgung (Vb) verbunden ist, so dass ein zweiter Strom von der Energieversorgung (Vb) über den zweiten Strompfad fließen kann; und – einen zweiten Operationsverstärker (18) zur Regelung des zweiten Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des zweiten PNP-Transistors (16) fließt, wobei – der Emitter des zweiten PNP-Transistors (16) mit dem Temperaturerfassungswiderstand (15) verbunden ist; – der Kollektor des zweiten PNP-Transistors (16) mit dem zweiten Widerstand (17) verbunden ist; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des zweiten PNP-Transistors (16) und dem Temperaturerfassungswiderstand (15) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (18) gelegt wird; – das elektrische Potential (Vb–Vr) an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (18) gelegt wird; – ein an einem Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (18) auftretendes elektrisches Potential an eine Basis des zweiten PNP-Transistors (16) gelegt wird; und – eine Differenz (V0) zwischen dem elektrischen Potential (V1) und einem elektrischen Potential (V2), das an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des zweiten NPN-Transistors (16) und dem zweiten Widerstand (17) auftritt, als eine sich mit der Fluid-Durchflussmenge und einer Temperatur ändernde Ausgangsspannung verwendet wird.
Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp, der aufweist: – einen Heizwiderstand (21), einen NPN-Transistor (22) und einen ersten Widerstand (23), die in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Strompfad zu bilden, so dass ein ersten Strom von einer Energieversorgung (Vb) über den ersten Strompfad fließen kann; – einen Operationsverstärker (24) zur Regelung des ersten Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des NPN-Transistors (22) fließt; und – einen zweiten Widerstand (25) und einen Temperaturerfassungswiderstand (26), die in Reihe geschaltet sind, um eine konstante Spannung (Vr) zu teilen, dadurch gekennzeichnet, dass – der Emitter des NPN-Transistors (22) mit dem Heizwiderstand (21) verbunden ist; – der Kollektor des NPN-Transistors (22) mit dem ersten Widerstand (23) verbunden ist; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des NPN-Transistors (22) und dem Heizwiderstand (21) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers (24) gelegt wird; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem zweiten Widerstand (25) und dem Temperaturerfassungswiderstand (26) auftretendes elektrisches Potential an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers (24) gelegt wird; – ein an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers (24) auftretendes elektrisches Potential an eine Basis des NPN-Transistors (22) gelegt wird; und – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors (22) und dem ersten Widerstand (23) auftretendes elektrisches Potential (V1) als eine sich mit einer Fluid-Durchflussmenge ändernde Ausgangsspannung verwendet wird.
Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp, der aufweist: – einen Heizwiderstand (31), einen PNP-Transistor (32) und einen ersten Widerstand (33), die in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Strompfad zu bilden, so dass ein erster Strom von einer Energieversorgung (Vb) über den ersten Strompfad fließen kann; – einen Operationsverstärker (34) zur Regelung des ersten Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des PNP-Transistors (32) fließt; und – einen zweiten Widerstand (35) und einen Temperaturerfassungswiderstand (36), die in Reihe geschaltet sind, um einen Spannungsteiler zu bilden, der einen Spannungsabfall (Vr) von der Energieversorgung (Vb) zu einem elektrischen Potentialpunkt, der einer konstanten Spannung (Vb–Vr) entspricht, teilt; dadurch gekennzeichnet, dass – der Emitter des PNP-Transistors (32) mit dem Heizwiderstand (31) verbunden ist; – der Kollektor des PNP-Transistors (32) mit dem ersten Widerstand (33) verbunden ist; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des PNP-Transistors (32) und dem Heizwiderstand (31) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers (34) gelegt wird; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem zweiten Widerstand (35) und dem Temperaturerfassungswiderstand (36) auftretendes elektrisches Potential an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers (34) gelegt wird; – ein an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers (34) auftretendes elektrisches Potential an eine Basis des PNP-Transistors (32) gelegt wird; und – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des PNP-Transistors (32) und dem ersten Widerstand (33) auftretendes elektrisches Potential (V1) als eine sich mit einer Fluid-Durchflussmenge ändernde Ausgangsspannung verwendet wird.
Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp, der aufweist: – einen ersten Heizwiderstand (41), einen ersten NPN-Transistor (42) und einen ersten Widerstand (43), die in Reihe geschaltet sind, um einen ersten Strompfad zu bilden, so dass ein erster Strom von einer Energieversorgung (Vb) über den ersten Strompfad fließen kann; – einen ersten Operationsverstärker (44) zur Regelung des Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des ersten NPN-Transistors (42) fließt; – einen zweiten Heizwiderstand (47), einen zweiten NPN-Transistor (48) und einen zweiten Widerstand (49), die in Reihe geschaltet sind, um einen zweiten Strompfad zu bilden, der parallel zu dem ersten Strompfad mit der Energieversorgung (Vb) verbunden ist, so dass ein zweiter Strom von der Energieversorgung (Vb) über den zweiten Strompfad fließen kann; und – einen zweiten Operationsverstärker (50) zur Regelung des zweiten Stroms, der zwischen dem Emitter und dem Kollektor des zweiten NPN-Transistors (48) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Emitter des ersten NPN-Transistors (42) mit dem ersten Heizwiderstand (41) verbunden ist; – der Kollektor des ersten NPN-Transistors (42) mit dem ersten Widerstand (43) verbunden ist; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des ersten NPN-Transistors (42) und dem ersten Heizwiderstand (41) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (44) gelegt wird; – eine vorbestimmte Spannung an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (44) gelegt wird; – ein an einem Ausgangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (44) auftretendes elektrisches Potential an eine Basis des ersten NPN-Transistors (42) gelegt wird; – der zweite Heizwiderstand (47) an einer Position in der Nähe des ersten Heizwiderstands (41) vorgesehen ist, wodurch eine thermische Kopplung zu dem ersten Heizwiderstand (41) entsteht; – ein Emitter des zweiten NPN-Transistors (48) mit dem zweiten Heizwiderstand (47) verbunden ist; – ein Kollektor des zweiten NPN-Transistors (48) mit dem zweiten Widerstand (49) verbunden ist; – ein an einem Knotenpunkt zwischen dem Emitter des zweiten NPN-Transistors (48) und dem zweiten Heizwiderstand (47) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (50) gelegt wird; – die vorbestimmte Spannung an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (50) gelegt wird; – ein an einem Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (50) auftretendes elektrisches Potential an eine Basis des zweiten NPN-Transistors (48) gelegt wird; und – eine Potentialdifferenz (V0) zwischen einem elektrischen Potential (V1) und einem elektrischen Potential (V2) als eine sich mit einer Fluid-Durchflussmenge ändernde Ausgangsspannung verwendet wird, wobei das elektrische Potential (V1) an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des ersten NPN-Transistors (42) und dem ersten Widerstand (43) und das elektrische Potential (V2) an einem Knotenpunkt zwischen dem Kollektor des zweiten NPN-Transistors (48) und dem zweiten Widerstand (49) auftritt.
Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung, die an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers (44) und an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers (50) gelegt wird, erhalten wird, indem eine konstante Spannung (Vr) durch einen einen dritten Widerstand (45) und einen Temperaturerfassungswiderstand (46) aufweisenden Spannungsteiler geteilt wird.
Durchflusssensor vom Wärmestrahlungstyp, der aufweist: – eine Brückenschaltung, die aufweist: – einen ersten Heizwiderstand (51) und einen zweiten Heizwiderstand (52), der an einer Position in der Nähe des ersten Heizwiderstands (51) angeordnet ist, wodurch eine thermische Kopplung zu dem ersten Heizwiderstand (51) entsteht, der in Reihe mit dem zweiten Heizwiderstand (52) geschaltet ist, um einen ersten Strompfad zu bilden; und – einen ersten Widerstand (53) und einen zweiten Widerstand (54), der in Reihe mit dem ersten Widerstand (53) geschaltet ist, um einen zweiten Strompfad zu bilden; – einen dritten Widerstand (55) und einen PNP-Transistor (56), die in Reihe mit der Brückenschaltung geschaltet sind, um einen Strom von einer Energieversorgung (Vb) in die Brückenschaltung einzuspeisen; und – einen Operationsverstärker (57) zur Regelung eines Stroms, der zwischen einem Emitter und einem Kollektor des PNP-Transistors (56) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kollektor des PNP-Transistors (56) mit der Brückenschaltung verbunden ist; – der Emitter des PNP-Transistors (56) mit dem dritten Widerstand (55) verbunden ist; – ein zwischen dem Emitter des PNP-Transistors (56) und dem dritten Widerstand (55) auftretendes elektrisches Potential an einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers (57) gelegt wird; – eine vorbestimmte Spannung an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers (57) gelegt wird; – ein an dem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers (57) auftretendes elektrisches Potential an eine Basis des PNP-Transistors (56) gelegt wird; und – eine Potentialdifferenz (V0) zwischen einem elektrischen Potential (V1) und einem elektrischen Potential (V2) als eine sich mit einer Fluid-Durchflussmenge ändernde Ausgangsspannung verwendet wird, wobei das elektrische Potential (V1) an einem Knotenpunkt zwischen dem ersten Heizwiderstand (51) und dem zweiten Heizwiderstand (52) und das elektrische Potential (V2) an einem Knotenpunkt zwischen dem ersten Widerstand (53) und dem zweiten Widerstand (54) auftritt.
Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung, die an den nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers (57) gelegt wird, erhalten wird, indem eine Differenz (Vb–Vr) zwischen der Energieversorgung (Vb) und einem konstanten elektrischen Potential (Vr) mit Hilfe eines einen dritten Widerstand (58) und einen Temperaturerfassungswiderstand (59) aufweisenden Spannungsteilers geteilt wird.