DE19609579A1

DE19609579A1 - System determining throughput of flowing medium with substrate exposed to medium

Info

Publication number: DE19609579A1
Application number: DE1996109579
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Kleinhans
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1997-09-18
Also published as: JPH09329479A; IT1289951B1; FR2746180A1; FR2746180B1; ITMI970375A1

Abstract

The determining system has a substrate (10) exposable to the flowing medium, on which a first resistance system, as a part of the heat regulating circuit (HK) is arranged. With at least one resistance, heatable to a specified excess temperature. Also a second resistance system, which is wired as a bridge, with a diagonal lying between a supply voltage and earth. It includes at least two temperature dependent resistances, which are arranged related to the flow direction of the medium to be determined, above and below the heating resistance. So that they are uniformly heated by these, whilst they are cooled at differing strengths by the flowing medium, and which due to temperature difference adjusts the measuring voltage at the other bridge diagonal, and is evaluated for determining the throughput. The measuring voltage is supplied to a voltage/frequency converter (UFW) circuit, which delivers an output signal, the frequency of which is a measure for the flowing medium.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Bestimmung des Durchsatzes eines strömenden Mediums, beispielsweise der angesaugten Luftmasse einer Brennkraftmaschine, nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a device for determination the throughput of a flowing medium, for example the intake air mass of an internal combustion engine, according to Genus of the main claim.

Sensoren sowie zugehörige Auswerteschaltungen, mit denen der Durchsatz eines strömenden Mediums ermittelt werden kann, sind beispielsweise aus der DE-OS 43 24 040 bekannt.Sensors and associated evaluation circuits with which the Throughput of a flowing medium can be determined, are known for example from DE-OS 43 24 040.

Bei solchen bekannten Massenstromsensoren wird das Sensorelement dem strömenden Medium, beispielsweise dem Luftstrom im Saugrohr einer Brennkraftmaschine ausgesetzt. Das Sensorelement umfaßt dabei einen Heizer, der durch Zuführung eines geregelten Stromes auf eine Übertemperatur gegenüber dem zu erfassenden Medium gebracht wird. Diesem Heizer ist ein Heizertemperaturfühler sowie ein Temperaturfühler, der die Temperatur des strömenden Mediums erfaßt, zugeordnet. In räumlicher Nähe zum Heizer befinden sich wenigstens zwei temperaturabhängige Widerstände, die bezogen auf die Strömungsrichtung des zu erfassenden Mediums auf jeweils einer Seite des Heizers liegen und von diesem gleichmäßig erwärmt werden. Vom strömenden Medium werden sie jedoch unterschiedlich stark abgekühlt, da der zuerst angeströmte Widerstand stärker abgekühlt wird als der andere Widerstand. Da die beiden Widerstände Bestandteil einer Meßbrücke sind, ergibt die auftretende Temperaturdifferenz eine Meßspannung an einer Diagonalen der Brücke. In Abhängigkeit von dieser Meßspannung ist die Masse des strömenden Mediums ermittelbar.At such known mass flow sensors becomes the sensor element the flowing medium, for example the air flow in the Intake pipe exposed to an internal combustion engine. The Sensor element includes a heater, which is supplied of a regulated current to an excess temperature is brought to the medium to be recorded. This heater is a heater temperature sensor and a temperature sensor that detected the temperature of the flowing medium, assigned. In there are at least two in close proximity to the heater temperature dependent resistors related to the Flow direction of the medium to be detected in each case lie on one side of the heater and evenly from it be heated. However, they become from the flowing medium cooled to different degrees because the first flow Resistance is cooled more than the other resistance. Since the two resistors are part of a measuring bridge, the occurring temperature difference gives a measuring voltage on a diagonal of the bridge. Depending on this Measuring voltage is the mass of the flowing medium detectable.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE-P 19 542 143 wird eine Ergänzung zu der aus der DE OS 43 24 040 bekannten Vorrichtung zur Bestimmung des Durchsatzes eines strömenden Mediums beschrieben, die ein verbessertes Temperaturverhalten aufweist. Die Ergänzung der ursprünglich bekannten Vorrichtung umfaßt eine weitere Widerstandsbrückenschaltung, die einen Hochtemperaturableich ermöglicht.In the unpublished German Patent application DE-P 19 542 143 is a supplement to device for determination known from DE OS 43 24 040 of the flow rate of a flowing medium has an improved temperature behavior. The complement the originally known device comprises another Resistor bridge circuit that has a high temperature calibrator enables.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Durchsatzes eines strömenden Mediums mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß das Ausgangssignal eine Frequenz aufweist, die vom strömenden Medium abhängt. Erzielt wird dieser Vorteil, indem eine bekannte Vorrichtung zur Bestimmung des Durchsatzes eines strömenden Mediums durch eine Spannungs-Frequenz-Wandlerschaltung ergänzt wird, der das Meßsignal zugeführt wird. Besonders vorteilhaft ist, daß die bekannte Vorrichtung zur Bestimmung des Durchsatzes eines strömenden Mediums beibehalten werden kann und die zugehörige Schaltung lediglich um einen weiteren Schaltungsteil ergänzt werden muß. The inventive device for determining the Flow rate of a flowing medium with the characteristics of Main claim has over the known devices Advantage that the output signal has a frequency that depends on the flowing medium. This advantage is achieved by a known device for determining the Flow rate of a flowing medium through a Voltage-frequency converter circuit is supplemented, the Measurement signal is supplied. It is particularly advantageous that the known device for determining the throughput of a flowing medium can be maintained and the associated circuit only by another Circuit part must be supplemented.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein Hochtemperaturabgleich durchgeführt werden kann, wobei dieser Hochtemperaturabgleich unabhängig von der Spannungs-Frequenz-Wandlung erfolgen kann.Another advantage is that a High temperature adjustment can be carried out, whereby this high temperature adjustment regardless of the Voltage-frequency conversion can take place.

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt.Further advantages of the invention are shown in the Measures specified in subclaims achieved.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail in the following description explained.

Description of the embodiment

In der Figur ist die Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Durchsatzes eines strömenden Mediums dargestellt, wobei sich die gesamte Anordnung z. B. auf einem Substrat 10 befindet und in geeigneter Weise dem zu ermittelnden Medium, beispielsweise dem Luftstrom im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine ausgesetzt wird.In the figure, the circuit arrangement of a device according to the invention for determining the throughput of a flowing medium is shown, the entire arrangement z. B. is on a substrate 10 and is suitably exposed to the medium to be determined, for example the air flow in the intake manifold of an internal combustion engine.

Der Heizregelkreis HK umfaßt eine Brückenschaltung mit den Widerständen R1, R2, R3, RHF sowie RLF, wobei RHF der Heizertemperaturfühler und RLF der Luft- beziehungsweise Medientemperaturfühler ist und der Wert dieser Widerstände temperaturabhängig ist. Die Widerstandsbrücke des Heizregelkreises HK wird mit Hilfe einer Spannungsquelle SQ mit einer Spannung UK versorgt, sie liegt zwischen der Spannungsquelle SQ und Masse. Der von der Spannungsquelle SQ gelieferte Strom wird mit I1 bezeichnet. The heating control circuit HK includes a bridge circuit with the Resistors R1, R2, R3, RHF and RLF, where RHF is the Heater temperature sensor and RLF the air respectively Media temperature sensor is and the value of these resistors is temperature dependent. The resistance bridge of the Heating control circuit HK is using a voltage source SQ supplied with a voltage UK, it lies between the SQ voltage source and ground. The voltage source SQ delivered current is designated I1.

Die Heizung erfolgt mit Hilfe des Heizwiderstandes RH, der über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T1 sowie über einen Widerstand R10 an der Batteriespannung UB liegt. Zur Spannungsstabilisierung liegt zwischen dem batteriefernen Anschluß des Widerstandes R10 und Masse eine Zenerdiode D1, gegebenenfalls können Kondensatoren C1 und C2 zwischen dem Widerstand R10 und Masse vorhanden sein. Der batterieferne Anschluß des Heizwiderstandes RH ist über einen Widerstand R5 mit Masse verbunden.The heating is done with the help of the heating resistor RH over the collector-emitter path of a transistor T1 and via a resistor R10 on the battery voltage UB lies. For voltage stabilization lies between the battery-connected connection of resistor R10 and ground one Zener diode D1, optionally capacitors C1 and C2 be present between resistor R10 and ground. Of the battery-connected connection of the heating resistor RH is over a resistor R5 connected to ground.

Während die erste Diagonale der Brückenschaltung des Heizkreises zwischen der Spannungsquelle SQ mit der Ausgangsspannung UK und Masse liegt, ist die zweite Brückendiagonale mit den beiden Eingängen eines Operationsverstärkers OP1 verbunden, dessen Ausgang die Basis des Transistors T1 ansteuert. Zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1 und dem Heizwiderstand RH beziehungsweise dem Emitter des Transistors T1 liegt noch ein Widerstand R4. Zwischen den beiden Eingängen des Operationsverstärkers OP1 und Masse sind gegebenenfalls Kondensatoren C5 und C6 vorhanden.While the first diagonal of the bridge circuit of the Heating circuit between the voltage source SQ with the Output voltage UK and ground is the second Bridge diagonal with the two inputs one Operational amplifier OP1 connected, the output of which Drives base of transistor T1. Between the inverting input of the operational amplifier OP1 and the Heating resistor RH or the emitter of the Transistor T1 is still a resistor R4. Between both inputs of the operational amplifier OP1 and ground if necessary, capacitors C5 and C6 are present.

Die eigentliche Meßschaltung ist eine als Temperaturdifferenzbrücke (ΔT-Brückenschaltung) DT bezeichnete Widerstandsbrückenschaltung mit den Widerständen RAB1, RAB2, RAU1, RAU2 sowie RP. Diese Widerstände sind temperaturabhängige Widerstände, die sich ebenso wie der Heizwiderstand RH sowie der Heizertemperaturfühler RHF auf Übertemperatur gegenüber der Medientemperatur befinden. Die Widerstände, die sich auf Übertemperatur befinden, sind in der Schaltung ausgefüllt eingetragen. Die Widerstände, die auf Untertemperatur liegen, sind schraffiert. Die Widerstände RAB1 und RAB2 sind bezogen auf die Strömungsrichtung des zu erfassenden Mediums abwärts vom Heizwiderstand RH angeordnet, die Widerstände RAU1 sowie RAU2 dagegen aufwärts. In einer Ausgestaltung der Erfindung könnte auch nur je ein Widerstand aufwärts und einer abwärts vom Heizwiderstand, bezogen auf die Strömungsrichtung eingesetzt werden.The actual measuring circuit is as Differential temperature bridge (ΔT bridge circuit) DT designated resistor bridge circuit with the Resistors RAB1, RAB2, RAU1, RAU2 and RP. This Resistors are temperature dependent resistors that are as well as the heating resistor RH and the Heater temperature sensor RHF to overtemperature compared to Media temperature. The resistances that arise Excess temperature are filled in the circuit registered. The resistors on under temperature are hatched. The resistors RAB1 and RAB2 are based on the flow direction of the medium to be detected arranged downward from the heating resistor RH, the Resistors RAU1 and RAU2, however, go up. In a Embodiment of the invention could only ever be one Resistance up and one down from the heating resistor, based on the direction of flow.

Die Widerstandsbrücke des ΔT-Schaltkreises DT liegt zwischen der Hochtemperaturabgleichsstufe HTA und Masse. Zur Versorgung der Widerstandsbrücke wird von der Hochtemperaturabgleichstufe HTA ein Strom I2 zur Versorgungsdiagonalen der Widerstandsbrücke geleitet. Die andere Diagonale der Widerstandsbrücke steht mit dem Verstärker OP2 in Verbindung, wobei der invertierende Eingang des Verstärkers OP2 auf den Schleiferanschluß eines Potentiometers P1 führt, der parallel zum Widerstand RP der Meßbrücke liegt. Zwischen den beiden Eingängen des Verstärkers OP2 und Masse können Kondensatoren C7, C8 vorhanden sein. Der Verstärker OP2 ist ein Verstärker mit einstellbarer Verstärkung. Der digitale Verstärkungsabgleich wird mit Hilfe des Schaltungsblocks VA durchgeführt, der drei Anschlüsse PR, DA, TA aufweist, über die von einer externen Auswerteeinrichtung die erforderlichen Ansteuersignale zugeführt werden. Die Ansteuersignale können Programme, Daten oder Taktsignale umfassen. Der digitale Verstärkungsabgleich erfolgt beispielsweise durch Beeinflussung des Rückkopplungswiderstandes RV des Verstärkers OP2. Am Ausgang des Verstärkers OP2 entsteht die Meßspannung UM, die dem Spannungsfrequenzwandler UFW zugeführt wird.The resistance bridge of the ΔT circuit DT lies between the high temperature compensation level HTA and mass. For The resistance bridge is supplied by the High temperature adjustment stage HTA a current I2 Supply diagonals of the resistance bridge directed. The other diagonal of the resistance bridge stands with the Amplifier OP2 in connection, the inverting Input of the amplifier OP2 on the wiper connection of a Potentiometer P1 leads parallel to the resistor RP Measuring bridge lies. Between the two entrances of the Amplifier OP2 and ground can be capacitors C7, C8 to be available. The amplifier OP2 is an amplifier with adjustable gain. The digital gain adjustment is carried out using the circuit block VA, the has three connections PR, DA, TA, via which of one external evaluation device the necessary Control signals are supplied. The control signals can Programs, data or clock signals include. The digital one Gain adjustment is carried out, for example, by Influencing the feedback resistance RV of the Amplifier OP2. This arises at the output of the amplifier OP2 Measuring voltage UM, the voltage frequency converter UFW is fed.

Der Spannungsfrequenzwandler UFW umfaßt gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Hochtemperaturabgleich HTA sowie einen mit UFW1 bezeichneten Schaltungsbereich, der im folgenden noch näher erläutert wird. The voltage frequency converter UFW comprises according to the illustrated embodiment the High temperature adjustment HTA and one labeled UFW1 Circuit area, which is explained in more detail below becomes.

Sowohl die Hochtemperaturabgleichsstufe HTA als auch der Schaltungsbereich UFW1 des Spannungsfrequenzwandlers sind mit der Versorgungsdiagonalen der ΔT-Brücke DT verbunden. Die gemeinsame Verbindung ist Bestandteil des Rückkopplungszweiges eines Operationsverstärkers OP3, dessen nicht invertierender Eingang über einen Widerstand R4 die Spannung UK zugeführt wird. Die Spannung UK wird außerdem noch dem Operationsverstärker OP2 zugeführt, sie wird dabei als Spannung UM 0 bezeichnet.Both the high temperature adjustment level HTA and the Circuit range UFW1 of the voltage frequency converter connected to the supply diagonal of the ΔT bridge DT. The joint connection is part of the Feedback branch of an operational amplifier OP3, the non-inverting input via a resistor R4 UK voltage is supplied. The UK tension will also still fed to the operational amplifier OP2, it is thereby referred to as voltage UM 0.

Die Hochtemperatur-Abgleichsstufe HTA umfaßt die Widerstände R11, R12 sowie die temperaturabhängigen Widerstände R15, R16, die sich auf Übertemperatur befinden. Die genannten Widerstände sind als Brücke verschaltet, wobei die eine Seite der Brücke mit der ΔT-Brücke DT verbunden ist und die andere Seite der Brücke auf Masse liegt. In der Meßdiagonalen der Hochtemperaturabgleichsstufe HTA liegt ein Potentiometer P2, über dessen Mittenabgriff eine Abgleichsspannung UA ausgekoppelt werden kann. Diese Spannung UA wird über den Widerstand R13 dem Spannungsteiler R6, R7 zugeführt und dabei der Meßspannung UM überlagert.The high temperature adjustment level HTA includes the Resistors R11, R12 and the temperature-dependent Resistors R15, R16 that are at excess temperature. The resistors mentioned are connected as a bridge, whereby one side of the bridge is connected to the ΔT bridge DT and the other side of the bridge is on ground. In the Measuring diagonals of the high temperature adjustment stage HTA is available Potentiometer P2, over the center tap one Adjustment voltage UA can be coupled out. This Voltage UA is the resistor R13 Voltage divider R6, R7 supplied and the Measuring voltage UM superimposed.

Die über den Widerstand R13 geleitete Spannung UA der Hochtemperaturabgleichsstufe HTA wird dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP4 zugeführt, dessen Ausgang über die Widerstände R8, R9 zum Ausgang der gesamten Schaltung führt. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers OP4 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1 des Heizregelkreises HK verbunden und führt außerdem auf den nicht invertierenden Eingang eines Komparators KP1. Der nicht invertierende Eingang des Komparators KP1 steht über den Widerstand R8 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OP4 in Verbindung. Zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers OP4 und dem Widerstand R13 liegt ein Kondensator C4. Weiterhin können zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers OP4 und Masse noch ein Kondensator C9 und parallel zu diesem ein Widerstand R11 geschaltet sein. Vervollständigt wird der Spannungsfrequenzwandler UFW1 durch die beiden Widerstände R17 und R18, die zwischen dem Ausgang A der Schaltung und dem Ausgang des Komparators KP1 liegen. Am Ausgang A entsteht die Spannung UFA, deren Frequenz FA vom Massenfluß abhängig ist. Gegebenenfalls kann ein weiterer Kondensator C3 zwischen dem Ausgang A und Masse liegen. Der Masseanschluß der gesamten Schaltung ist in üblicher Weise mit GND bezeichnet. Ein Teil der Schaltung, der mit IC1 bezeichnet ist, ist in seiner Gesamtheit als integrierter Schaltkreis aufbaubar.The voltage UA conducted through the resistor R13 High temperature adjustment level HTA becomes the inverting Input of the operational amplifier OP4 supplied, the Output through resistors R8, R9 to the output of the whole Circuit leads. The non-inverting input of the Operational amplifier OP4 is with the non-inverting Input of the operational amplifier OP1 des Heating control circuit HK connected and also leads to the non-inverting input of a comparator KP1. Of the Non-inverting input of comparator KP1 is over the resistor R8 with the output of the Operational amplifier OP4 in connection. Between the Output of the operational amplifier OP4 and the resistor R13 there is a capacitor C4. Furthermore, between the Output of the operational amplifier OP4 and ground still on Capacitor C9 and in parallel with this a resistor R11 be switched. The is completed Voltage frequency converter UFW1 by the two Resistors R17 and R18 connected between the output A of the Circuit and the output of the comparator KP1 lie. At the Output A creates the voltage UFA, whose frequency FA from Mass flow is dependent. If necessary, another Capacitor C3 lie between output A and ground. Of the Ground connection of the entire circuit is in the usual way labeled GND. Part of the circuit that uses IC1 is in its entirety as integrated Circuit buildable.

Description of the voltage-frequency converter

Der Schaltungsteil, der mit UFW bezeichnet ist, stellt den eigentlichen Spannungs-Frequenz-Wandler dar. Dabei dient die Hochtemperaturabgleichsbrücke HTA zusammen mit dem Widerstand R13 nur zur Korrektur des Temperaturverhaltens. Der Operationsverstärker OP4 ist als Integrator geschaltet und bildet zusammen mit dem Komparator KP1 ein schwingfähiges System. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers OP4 beziehungsweise der invertierende Eingang des Komparators KP1, die direkt miteinander verbunden sind, liegen auf festem Potential, das vom Heizregelkreis HK vorgegeben wird. Dieses Potential liegt somit sowohl am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1 als auch am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R2 und RLF, der einen Punkt der Meßdiagonale des Heizregelkreises darstellt. Dieses Potential wird mit U+ bezeichnet. The circuit part, which is designated UFW, represents the actual voltage-frequency converter. The serves High temperature balancing bridge HTA together with the Resistor R13 only to correct the temperature behavior. The operational amplifier OP4 is connected as an integrator and forms together with the comparator KP1 oscillatory system. The non-inverting input of the Operational amplifier OP4 or the inverting Input of the comparator KP1 that directly with each other are connected to a fixed potential, which from Heating control circuit HK is specified. This potential lies thus both at the non-inverting input of the Operational amplifier OP1 as well as at the connection point between the resistors R2 and RLF, which is a point of Diagram of the heating control loop represents. This Potential is called U +.

Mit den dargestellten Spannungsverteilungen ergibt sich der Entladestrom IE des Integrators zu:With the voltage distributions shown, the Discharge current IE of the integrator to:

IE = (U+ -UM)/R6IE = (U + -UM) / R6

Dieser Strom fließt fortwährend. Der Aufladestrom IA, der nur während der Aufladephase vorhanden ist, wird über den Widerstand R7 eingespeist. Der Aufladestrom IA fließt nur, wenn der Ausgang des Komparators auf "high" liegt. Für den Aufladestrom IA gilt:This current flows continuously. The charging current IA, the is only available during the charging phase Resistor R7 fed. The charging current IA only flows if the output of the comparator is "high". For the Charging current IA applies:

IA = UREF/(R7 + R17//R18)IA = UREF / (R7 + R17 // R18)

Wenn das Ausgangssignal des Komparators KP1 "low" ist, wird durch die Dimensionierung der Widerstände R17 und R18 das Potential am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R17, R18 und R7 auf U+ eingestellt. Damit wird der Widerstand R7 stromlos.When the output signal of the comparator KP1 is "low", by dimensioning the resistors R17 and R18 Potential at the junction between the Resistors R17, R18 and R7 set to U +. So that will the resistor R7 is de-energized.

Die Umschaltschwellen des Komparators KP1 werden festgelegt durch die Spannung U+ sowie die Widerstände R8 und R9. Dabei gilt für die erste Schwelle:The switching thresholds of the comparator KP1 are determined by the voltage U + and the resistors R8 and R9. Here applies to the first threshold:

S1 = (R8 + R9)/R9 · U+S1 = (R8 + R9) / R9U +

beziehungsweiserespectively

R8/(R8 + R9) · S2 = U+R8 / (R8 + R9) S2 = U +

Damit gilt für die zweite Schwelle:This applies to the second threshold:

S2 = U+ -R8/R9 · (UREF -U+)S2 = U + -R8 / R9 · (UREF -U +)

Am Komparator KP1 liegt infolgedessen eine Dreieckschwingung, die die AmplitudeAs a result, there is one on the comparator KP1 Triangular wave which is the amplitude

ΔU = S1-S2ΔU = S1-S2

durchläuft. Beim Aufladen gilt daher der Zusammenhang:goes through. The following applies when charging:

(IA-IE) · TA/C4 = ΔU(IA-IE) TA / C4 = ΔU

Entsprechendes gilt beim Entladen:The same applies to unloading:

IE · TE/C4 = ΔUIE · TE / C4 = ΔU

wobei TA die Aufladezeit und TE die Entladezeit bezeichnet. Werden die beiden letzten Gleichungen gleichgesetzt, läßt sich ein Zusammenhang für die Ausgangsfrequenz FA gewinnen.where TA denotes the charging time and TE the discharging time. If the last two equations are equated, lets gain a relationship for the output frequency FA.

Es gilt:The following applies:

IA · TA = IE · (TA + TE) = IE/FAIA · TA = IE · (TA + TE) = IE / FA

Für die Ausgangsfrequenz FA gilt damit die Gleichung:The following applies to the output frequency FA:

FA = 1/TA · IE/IAFA = 1 / TA · IE / IA

Durch geeignete Dimensionierung der in der Figur dargestellten Schaltung wird sichergestellt, daß der Aufladestrom IA wesentlich größer ist als der Entladestrom IE. Für die Aufladezeit TA gilt somit:By appropriate dimensioning of the in the figure circuit shown ensures that the Charge current IA is much larger than that Discharge current IE. The following therefore applies to the charging time TA:

TA = ΔU · C4/(IA-IE) ≈ ΔU · C4/IATA = ΔU · C4 / (IA-IE) ≈ ΔU · C4 / IA

Setzt man TA in die oben genannte Gleichung für F_A ein, so ergibt sich:Inserting TA in the above equation for F _A results in:

Wird in obige Gleichung der Strom I_E eingesetzt, ergibt sich für die Ausgangsfrequenz die Gleichung:If the current I _{E is} used in the above equation, the equation results for the output frequency:

Da die Spannungsdifferenz ΔU konstant ist und das Produkt aus dem Widerstand R6 und der Kapazität C4 ebenfalls konstant und gleich der Zeit TM ist, ergibt sich für die Ausgangsfrequenz FA:Since the voltage difference ΔU is constant and the product from resistor R6 and capacitance C4 as well constant and equal to the time TM, results for the Output frequency FA:

FA = 1/TM · (U+ -Um)/ΔU = f(UM)FA = 1 / TM · (U + -Um) / ΔU = f (UM)

Das Vorzeichen der Spannung UM ist negativ. Damit die Ausgangsfrequenz mit steigender Luftmasse zunimmt, wird am Verstärker OP2 mit Hilfe des Operationsverstärkers OP3 invertiert. Der Hochtemperaturabgleich greift am Integrator als zusätzliche Stromquelle ein. Bei Raumtemperatur ist der Widerstand R13 aufgrund der Dimensionierung stromlos, bei anderen Temperaturen kann durch Verschiebung des Potentiometerabgriffs am Potentiometer P2 eine Kompensation erfolgen, wobei ein solcher Abgleich keine Rückwirkung auf das Verhalten bei Raumtemperatur hat.The sign of the voltage UM is negative. So that Output frequency increases with increasing air mass, on OP2 amplifier using the OP3 operational amplifier inverted. The high temperature adjustment takes effect on the integrator as an additional power source. At room temperature is the Resistor R13 de-energized due to the dimensioning, at other temperatures can be shifted by Potentiometer tap on potentiometer P2 compensation take place, such a comparison has no retroactive effect has behavior at room temperature.

Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung läßt sich gegebenenfalls auch ohne Hochtemperaturabgleichstufe HTH realisieren, wobei dann entsprechende Schaltungsanpassungen erforderlich sind.The circuit arrangement shown in the figure can be if necessary also without high temperature adjustment stage HTH realize, then appropriate circuit adjustments required are.

Claims

1. Device for determining the throughput of a flowing medium with a substrate that can be exposed to the flowing medium, on which a first resistor arrangement, which is part of a heating control circuit, is arranged, with at least one resistor that can be heated to a predeterminable excess temperature, and a second resistor arrangement, which as is connected with a diagonal between a supply voltage and ground bridge and comprises at least two temperature-dependent resistors, which are arranged in relation to the direction of flow of the medium to be detected above and below the heating resistor, so that they are evenly heated by the latter while they are flowing from the Medium are cooled to different degrees and the measuring voltage which arises as a result of the temperature difference is evaluated on the other diagonal of the bridge to determine the throughput, characterized in that the measuring voltage of a voltage Fr Equenz converter circuit is supplied, which provides an output signal, the frequency of which is a measure of the flowing medium.

2. Device according to claim 1, characterized in that a high temperature adjustment stage that a third Resistor arrangement with at least one potentiometer includes, which is in the transverse branch of the bridge and variable is adjustable, is available.

3. Device according to claim 2, characterized in that the diagonal voltage of the third resistor arrangement and the measuring voltage are superimposed on each other for generation of the temperature compensated output signal.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Voltage-frequency converter stage at least one as Operational amplifier OP4 switched integrator and one Comparator KP1 with at least two switching thresholds S1, S2 comprises, which together form an oscillatory system.

5. The device according to claim 4, characterized in that the output of the comparator KP1 leads to a connection FA, on which the output signal, the frequency of which Flow mass is dependent, can be tapped.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the non-inverting input of the operational amplifier OP4 and the comparator KP1 fixed potential specified by the heating circuit.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the High temperature adjustment stage HTA designed as a current source which supplies an additional current to the integrator.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the dimensioning of the Circuit so that the charging current of the integrator is much larger than the discharge current.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the dimensioning of the High temperature adjustment stage takes place so that the Resistor R13, through which the current is fed to the integrator is de-energized with the room temperature.