DE3906344A1 - Thermischer durchflusssensor - Google Patents
Thermischer durchflusssensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen thermischen Durchflußsensor
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, einen Durchflußsensor zu verwenden,
mit dem die Durchflußleistung durch
Erfassung des thermischen Gleichgewichts einer
einen im Fließmedium angeordneten Thermowiderstand
(Heizwiderstand) enthaltenden Brückenschaltung
gemessen wird. Ein bekannter Durchflußsensor,
der einen Platindraht als Heizwiderstand
verwendet, wird im folgenden beschrieben.
Fig. 1(a) zeigt einen senkrechten Längsschnitt
durch einen thermischen Durchflußsensor mit
einem Platindraht als Heizwiderstand. Fig. 1(b)
zeigt die Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1(a).
In den Fig. 1(a) und 1(b) wird ein Durchgangsmeßrohr
2 von einem Tragelement 3 an einer vorbestimmten
Stelle in einem Gehäuse 1, das als
Hauptdurchgang für ein Fließmedium dient,
gehalten. Eine Mehrzahl von Tragelementen 4
für den Heizdraht ist an der Innenfläche
des Meßrohrs 2 angeordnet. Der Heizdraht R H
ist in einer Ebene, die senkrecht zur Luftströmung
steht, zwischen den Tragelementen
4 durchgezogen.
Ein Lufttemperaturfühler R C ist ebenfalls
im Meßrohr 2 angeordnet. Elektrische Verbindungsdrähte
des Heizdrahtes R H und des
Lufttemperaturfühlers R C sind durch nichtgezeigte
Löcher im Gehäuse 1, Meßrohr 2
und Tragelement 3 in das Innere eines Steuerschaltung-Einstellabschnitts
5 geführt und
mit einer in diesem befindlichen Steuerschaltung
verbunden. Schutznetze 6 a und 6 b sind an den
Öffnungen auf beiden Seiten des Gehäuses 1
angebracht.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer den Heizdraht
R H und den Lufttemperaturfühler R C enthaltenden
Brückenschaltung und einer Temperatursteuerschaltung
10, die die Temperatur in der Weise
steuert, daß die Brückenschaltung in einem
thermischen Gleichgewichtszustand gehalten wird.
Die Brückenschaltung umfaßt Widerstände R₁
und R₂ sowie den Heizdraht R H und den Lufttemperaturfühler
R C . Beide Eingänge eines
Differentialverstärkers 101 sind mit den
Verbindungspunkten b und f der Brückenschaltung
verbunden. Ein Ausgang des Differentialverstärkers
101 ist mit der Basiselektrode
eines Transistors 102 verbunden. Der Emitter
des Transistors 102 ist mit einem Punkt a der
Brückenschaltung und der Kollektor ist mit
der positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle
103 verbunden. Die Arbeitsweise wird
im folgenden kurz erläutert. Da die Funktion
einer Temperatursteuerschaltung bekannt ist,
wird eine genauere Beschreibung von dieser
hier nicht vorgenommen. Zum besseren Verständnis
erfolgt jedoch eine kurze Erklärung
der Arbeitsweise. Wenn die Spannungen an den
Verbindungspunkten b und f gleich sind, ist
die Temperatursteuerschaltung im Gleichgewichtszustand.
Zu dieser Zeit fließt ein
der Durchflußleitung entsprechender Strom
I H durch den Heizdraht R H . Die Spannung am
Verbindungspunkt b beträgt V H = I H · R₂,
und diese Spannung wird als Durchflußleistungssignal
verwendet.
Im allgemeinen wird, um jede Änderung in der
Messung aufgrund von Schwankungen der Widerstandswerte
und der Widerstandstemperaturkoeffizienten
des Heizdrahtes R H und des
Lufttemperaturfühlers R C oder der Widerstandswerte
der Widerstände R₁ und R₂ zu korrigieren,
die Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik
parallel verschoben durch Nachstellung des
Wertes des Widerstandes R₁, so daß ein
Erfassungsausgangswert einer vorbestimmten
Durchflußleistung (gewöhnlich eine relativ
geringe Durchflußleistung) auf einen objektiven
Wert eingestellt wird.
Fig. 3 zeigt eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik
zur Erläuterung der vorgenannten
Korrektur. Der Wert des Widerstandes R₁ wird so
nachgestellt, daß eine Kurve a vor der Nachstellung
des Widerstandes R₁ bei einer vorbestimmten
Durchflußleistung Q₁ innerhalb eines
gegebenen objektiven Wertebereichs x liegt.
In dem thermischen Durchflußsensor, der die
erwähnte Temperatursteuerschaltung 10 enthält,
wird der Wert des Widerstandes R₁ nachgestellt,
um die Meßgenauigkeit zu erhöhen (wie in Fig. 3
gezeigt ist, wird die Erfassungscharakteristik
durch Parallelverschiebung nachgestellt).
Jedoch ist es unmöglich, den Gradienten der
Durchflußleistungscharakteristik (Abhängigkeit
der Durchflußleistung von der Abweichung vom
Mittelwert der Erfassungscharakteristik bei
jeder Durchflußleistung wird im folgenden
als Gradient der Charakteristik bezeichnet)
nachzustellen, der im wesentlichen auf strukturellen
und dimensionalen Veränderungen wie zum
Beispiel der Dimensionen des Gehäuses 1 und
des Durchgangs-Meßrohrs 2, der relativen
Lageänderungen in Ausrichtung auf die Mittelachse
des Meßrohrs 2 in bezug auf die Flußrichtung,
der Lage des Heizdrahtes R H und
dergleichen beruht. Die Meßgenauigkeit wird
bei anderen Durchflußleistungen als dem Nachstelldurchflußleistungspunkt
Q₁ nicht verbessert.
Dies ergibt sich besonders bei der Durchflußleistung,
die von dem Nachstelldurchflußleistungspunkt
Q₁ stark abweicht. Dort bestehen
die vorerwähnten Nachteile.
Wenn der Wert des Widerstandes R₁ wieder nachgestellt
wird, um das Erfassungsausgangssignal
bei einer anderen Durchflußleistung als dem
Nachstelldurchflußleistungspunkt Q₁ nachzustellen,
ändert sich auch das Erfassungsausgangssignal
am Durchflußleistungspunkt Q₁,
so daß die Erfassungsgenauigkeit nicht bei
allen Durchflußleistungen verbessert werden
kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen einen Thermowiderstand enthaltenden
Durchflußsensor zu schaffen, bei
dem der Gradient der Durchflußleistungscharakteristik
nachgestellt werden kann,
Erfassungsfehler über den gesamten Durchflußleistungsbereich
klein sind, und eine hohe
Genauigkeit erzielt wird. Die Aufgabe besteht
auch darin, die Nachstellung bei Veränderungen
sowohl in der Plus- als auch in der Minus-Richtung
durch Verwendung der gleichen Schaltung
mit hoher Genauigkeit und einfachen Nachstellmitteln
durchzuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
bzw. 7 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Durchflußsensors
ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Zu diesem Zweck enthält der Durchflußsensor:
eine Subtraktionsschaltung, der eine an einem
Widerstand, der in Reihe mit einem Thermowiderstand
in einer diesen enthaltenden Brückenschaltung
geschaltet ist, anliegende Klemmenspannung zugeführt
wird, und die eine vorbestimmte Spannung
von der Klemmenspannung subtrahiert und die gebildete
Differenz ausgibt, wenn die Klemmenspannung
über der vorbestimmten Spannung liegt,
und eine arithmetische Operationsschaltung,
in die sowohl die Klemenspannung als auch die
der Differenz entsprechende Ausgangsspannung
der Subtraktionsspannung eingegeben werden,
und die die Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung
von der Klemmenspannung subtrahiert
oder zu dieser addiert, wobei ein Korrigieren
des Sensorausgangssignals von der arithmetischen
Operationsschaltung ausgegeben wird.
Der thermische Durchflußsensor nach der Erfindung
ist weiterhin gekennzeichnet durch: eine Spannungsteilerschaltung
zur Teilung einer Ausgangsspannung
der erwähnten Subtraktionsschaltung,
eine Verstärkerschaltung zur Verstärkung der
geteilten Spannung, und eine arithmetische
Operationsschaltung zur Addition einer Ausgangsspannung
der Verstärkerschaltung und eine Ausgangsspannung
einer Temperatursteuerschaltung und zur
Subtraktion der Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung
von der resultierenden Additionsspannung,
wobei durch Änderung eines Spannungsteilerverhältnisses
der Spannungsteilerschalter ein
Korrigieren des Sensorausgangssignals, in dem
Erfassungsfehler sowohl in der Plus- als in der
Minus-Richtung korrigiert werden, von der arithmetischen
Operationsschaltung ausgegeben wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1(a) und 1(b) einen Längsschnitt und die
Vorderansicht eines Luftdurchflußsensors
mit einem Platindraht
als Heizwiderstand,
Fig. 2 ein Schaltbild der Temperatursteuerschaltung
für den Heizwiderstand,
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung
eines Nachstellverfahrens in
der Temperatursteuerschaltung
nach Fig. 2,
Fig. 4 und 6 Schaltbilder von thermischen
Durchflußsensoren entsprechend
einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung,
Fig. 5(a) bis 5(c) Diagramme zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Durchflußsensors
nach Fig. 4,
Fig. 7 ein Schaltbild eines thermischen
Durchflußsensors entsprechend
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
und
Fig. 8(a) bis 8(c) Diagramme zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Durchflußsensors
nach Fig. 7.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines Luftdurchflußsensors
mit einem Thermowiderstand entsprechend
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Dieser enthält die bereits in Fig. 2 gezeigte
bekannte Temperatursteuerschaltung 10. Eine
Subtraktionsschaltung 11 umfaßt Widerstände R₃
bis R₆ und R₁₄ und ein Operationsverstärker 104.
Die Subtraktionsschaltung 11 subtrahiert eine
vorbestimmte Spannung V ref von der Ausgangsspannung
V H der Temperatursteuerschaltung 10.
Eine Spannungsteilerschaltung 12 umfaßt Widerstände
R₇ bis R₈ und R₁₅ sowie einen Operationsverstärker
105 und teilt die Ausgangsspannung
V₁ der Subtraktionsschaltung 11 mittels der
Widerstände R₇ und R₈, wobei sie eine geteilte
Spannung V₂ ausgibt. Eine arithmetische Operationsschaltung
13 umfaßt Widerstände R₁₀ bis R₁₃
sowie einen Operationsverstärker 106 und
addiert die Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung
10 und die Ausgangsspannung V₂
der Spannungsteilerschaltung 12.
Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 4
wird nun unter Bezug auf Fig. 5 näher erläutert.
Die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung
11 wird auf einen Wert eingestellt, der der
folgenden Gleichung gemäß jedem der Werte der
Widerstände R₃ bis R₆ genügt.
Wenn die Widerstandswerte zweckmäßig eingestellt
werden, so daß R₃ = R₄ und R₅ = R₆ sind, dann
kann die obige Gleichung wie folgt dargestellt
werden:
V₁ = V H - V ref .
Da der Operationsverstärker 104 durch die
positive Spannung der Spannungsquelle betrieben
wird, wird die Ausgangsspannung V₁ nicht auf
einen negativen Wert gesetzt. V₁ wird auf Null
gesetzt, wenn V H < V ref , und der Verlauf von
V₁ kann wie in Fig. 5(a) dargestellt werden.
Die Spannungsteilerschaltung 12 erhält die
Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11.
Die Ausgangsspannung V₂ der Spannungsteilerschaltung
12 wird auf einen Wert gesetzt, der
gemäß den Werten der Widerstände R₇ und R₈
der folgenden Gleichung genügt:
(wobei V H < V ref , V₂ = 0).
Wenn die Werte der Widerstände R₇ und R₈
verändert werden, wie anhand des Verlaufs von
V₂ in Fig. 5(a) gezeigt ist, ändert sich dessen
Gradient gemäß der Ausgangsspannung V H der
Temperatursteuerschaltung 10, und die vorbestimmte
Spannung V ref wird als ein Basispunkt verwendet.
Die arithmetische Operationsschaltung 13 empfängt
sowohl die Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung
10 als auch die Ausgangsspannung
V₂ der Spannungsteilerschaltung 12. Die Ausgangsspannung
V₀ der Operationsschaltung 13 wird
auf einen Wert gesetzt, die gemäß den Werten
der Widerstände R₁₀ bis R₁₃ der folgenden Gleichung
genügt:
Wenn jeder der Widerstände auf einen geeigneten
Wert gesetzt wird, so daß R₁₀ = R₁₁ und
R₁₂ = R₁₃ sind, kann die Spannung V₀ wie
folgt dargestellt werden:
V₀ = V H + V₂.
Aus den Beziehungen zwischen V₁, V₂, V H und V ref
wird
erhalten. Wenn V H V ref ist, dann ist die
Ausgangsspannung V₀ gleich V H unabhängig
von dem Wert der Widerstände R₇ und R₈. Wenn
V H < V ref ist, wird die Ausgangsspannung V₀
auf die Ausgangsspannung gesetzt, die durch
Addition des durch Multiplizieren des Spannungsteilerverhältnisses
entsprechend den Werten
der Widerstände R₇ und R₈ mit dem Wert
(V H - V ref ) abgeleiteten Wertes und des
Wertes von V H erhalten wird. Daher kann durch
Kombination der Subtraktionsschaltung 11,
der Spannungsteilerschaltung 12 und der
arithmetischen Operationsschaltung 13 eine
Verstärkerschaltung erhalten werden, deren
Verstärkungsfaktor gleich 1 ist, wenn V H < V ref
ist, und deren Verstärkungsfaktor gleich
Fig. 5(b) zeigt die Beziehungen zwischen der
Luftdurchflußleistung, der Ausgangsspannung V H
der Temperatursteuerschaltung 10 und der
Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen Operationsschaltung
13. Fig. 5(c) zeigt die Beziehungen
zwischen der Luftdurchflußleistung und den
Erfassungsfehlern des Durchflußsensors in
Abhängigkeit von den Ausgangsspannungen V H
und V₀. Wie aus Fig. 5(b) ersichtlich ist, ist
die Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen
Operationsschaltung 13 nur dann als willkürliche
Charakteristik gemäß den Werten der
Widerstände R₇ und R₈ gesetzt, wenn die Durchflußleistung
nicht kleiner ist als eine
Luftdurchflußleistung Q ref entsprechend der
vorbestimmten Spannung V ref . Wenn daher der
Erfassungsfehler in Minus-Richtung groß ist
für den Fall, daß der Erfassungsfehler infolge
der Ausgangsspannung V H der Steuerschaltung 10
größer ist als die Luftdurchflußleistung Q ref
gemäß Fig. 5(c), dann kann der Erfassungsfehler
bei jeder Durchflußleistung oberhalb
Q ref durch Regelung der Werte der Widerstände
R₇ und R₈ reduziert werden.
Gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
kann die Erfassungscharakteristik bei Durchflußleistungen
oberhalb des vorbestimmten Wertes
Q ref willkürlich nachgestellt werden, ohne daß
die Erfassungscharakteristik bei Durchflußleistungen
unterhalb des Wertes Q ref geändert
wird. Der vorbestimmte Wert Q ref der Durchflußleistung
ist relativ niedrig angesetzt
und die Erfassungscharakteristik bei dem Wert
Q ref der Durchflußleistung ist auf eine vorbestimmte
Charakteristik gesetzt (nachgestellt) durch
Einstellung des Widerstandes R₁ in der
Steuerschaltung 10. Danach wird die Erfassungscharakteristik
bei einer größeren Durchflußleistung
als dem Wert Q ref auf eine vorbestimmte
Charakteristik gesetzt (nachgestellt)
durch Einstellung des Spannungsteilungsverhältnisses
der Spannungsteilerschaltung 12.
Durch dieses Nachstellverfahren kann ein Durchflußsensor
mit kleinen Erfassungsfehlern über
den gesamten Durchflußleistungsbereich erhalten
werden.
Obgleich das Ausführungsbeispiel in der Weise
beschrieben wurde, daß die Ausgangsspannung V₂
der Spannungsteilerschaltung 12 in der arithmetischen
Operationsschaltung 13 zu der Ausgangsspannung
V H der Steuerschaltung 10 addiert
wurde und der Fehler in der Minus-Richtung
bei einer großen Durchflußleistung wie in
Fig. 5(c) gezeigt korrigiert wurde, kann der
Fehler in der Plus-Richtung bei einer großen
Durchflußleistung ebenfalls korrigiert werden,
indem V H durch die arithmetische Operationsschaltung
13 von V₂ subtrahiert wird, wie in
Fig. 6 gezeigt ist.
Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele wurden
so ausgewählt, daß der Fehler jeweils in der
Minus- oder der Plus-Richtung korrigiert werden
kann. Jedoch können im dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das nachfolgend anhand
der Fig. 7 und 8 erläutert wird, Fehler sowohl
in der Minus- als auch der Plus-Richtung
korrigiert werden.
Fig. 7 zeigt die Temperatursteuerschaltung 10,
die Subtraktionsschaltung 11, die Spannungsteilerschaltung
12 mit den Widerständen R₇ und
R₈, die arithmetische Operationsschaltung 13
und eine Verstärkungsschaltung 14 mit Widerständen
R₁₆, R₁₇ und R₁₈ sowie einen Operationsverstärker
107.
Die Temperatursteuerschaltung 10, die Subtraktionsschaltung
11 und die arithmetische Operationsschaltung
13 sind in gleicher Weise wie
in den Fig. 4 und 6 aufgebaut. Die einander
entsprechenden Komponenten sind daher mit den
gleichen Bezugszeichen wie dort versehen und
auf ihre nähere Beschreibung wird verzichtet.
Die Spannungsteilerschaltung 12 teilt die
Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11
durch die Widerstände R₇ und R₈. Die Serienschaltung
aus den Widerständen R₇ und R₈ liegt
zwischen einem Ausgangsanschluß der Subtraktionsschaltung
11 und Erdpotential.
Eine Ausgangsspannung V₃ der Spannungsteilerschaltung
12, die an dem Verbindungspunkt
zwischen den Widerständen R₇ und R₈ erhalten
wird, wird zu einem Plus-Eingang des Operationsverstärkers
107 in der Verstärkungsschaltung 14
geführt. Ein Minus-Eingang des Operationsverstärkers
107 ist über den Widerstand R₁₆
mit Erdpotential verbunden.
Der Widerstand R₁₇ ist zwischen den Ausgangsanschluß
des Operationsverstärkers 107 und seinen
Minus-Eingang geschaltet.
Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers
107 ist weiterhin über den Widerstand R₁₈
mit Erdpotential verbunden.
Eine Ausgangsspannung V₄ der Verstärkungsschaltung
14 ist über einen Widerstand R₁₀
an einen Plus-Eingang des Operationsverstärkers
106 in der arithmetischen Operationsschaltung
13 gelegt.
Die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung
11 ist über den Widerstand R₁₂ an einen Minus-Eingang
des Operationsverstärkers 106 in der
arithmetischen Operationsschaltung 13 geführt.
Der weitere Schaltungsaufbau entspricht dem
der Fig. 4 oder 6.
Es wird nun die Funktion der gezeigten Schaltung
beschrieben. Die Arbeitsweise der Subtraktionsschaltung
11 ist die gleiche wie die in den
Fig. 4 und 6. Durch Einstellung der Widerstandswerte
in der Weise, daß R₃ gleich R₄ und R₅ gleich
R₆ sind, wird die Ausgangsspannung V₁ wie
folgt erhalten:
V₁ = V H - V ref , wenn V H V ref
V₁ = 0, wenn V H < V ref .
Die Ausgangsspannung V₃ der Spannungsteilerschaltung
12 wird gemäß den Werten der Widerstände
R₇ und R₈ wie folgt erhalten:
V₃ = 0, wenn V H < V ref .
Die Ausgangsspannung V₃ wird in die Verstärkungsschaltung
14 eingegeben. Die Ausgangsspannung
V₄ der Verstärkungsschaltung 14
wird gemäß den Werten der Widerstände R₁₆ und
R₁₇ wie folgt erhalten:
Die arithmetische Operationsschaltung 13 empfängt
die Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung
10, die Ausgangsspannung V₄ der
Verstärkungsschaltung 14 und die Ausgangsspannung
V₁ der Subtraktionsschaltung 11.
Die Ausgangsspannung V₀ der Operationsschaltung
13 ist auf einen Wert gesetzt, die gemäß den
Werten der Widerstände R₁₀, R₁₁, R₁₂ und R₁₃
der folgenden Gleichung genügt:
Durch Einstellung der Widerstände auf geeignete
Werte in der Weise, daß R₁₀ = R₁₁ und R₁₂ = R₁₃
sind, kann V₀ wie folgt dargestellt werden:
V₀ = V H + V₄ - V₁.
Aus den Beziehungen zwischen den Ausgangsspannungen
V₁, V₃, V₄ und V H und der voreingestellten
Spannung V ref kann die Spannung
V₀ wie folgt ausgedrückt werden:
V₀ = V H , wenn V H < V ref .
Wenn die Werte der Widerstände zweckmäßig so
gesetzt werden, daß R₇ = R₈ und R₁₇ = R₁₆
× (1 ± α) sind, ergibt sich die Spannung V₀
wie folgt:
V₀ = V H , wenn V H < V ref .
Daher ist die Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen
Operationsschaltung 13 auf V₀ = V H
unabhängig von den Werten der Widerstände
R₁₈ und R₁₇ gesetzt, wenn V H unterhalb V ref
liegt. Andererseits wird, wenn V H oberhalb
V ref liegt, der durch Multiplikation des
Koeffizienten entsprechend dem Verhältnis
der Werte der Widerstände R₁₆ und R₁₇ mit dem
Wert von (V H - V ref ) erhaltene Wert zu V H
addiert oder von V H subtrahiert. Insbesondere,
wenn R₁₆ = R₁₇ ist, ist V₀ gleich V H unabhängig
von der Beziehung zwischen den Werten von V H
und V ref .
Fig. 8(a) zeigt ein Diagramm mit den
Charakteristiken der vorgenannten Spannungen.
In Abhängigkeit von dem Wert von α, der durch
das Verhältnis der Werte der Widerstände
R₁₆ und R₁₇ bestimmt wird, ändert sich die
Ausgangsspannung V₄ der Verstärkungsschaltung
14. Das Diagramm zeigt, daß der Verlauf der
Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung
11 als eine Bezugsmitte verwendet wird.
Die Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen
Operationsschaltung 13 ändert sich in der
Minus- und der Plus-Richtung, wobei der Verlauf
V₀ = V H als Bezugsmitte verwendet wird.
Das Diagramm in Fig. 8(b) zeigt die Beziehungen
zwischen der Luftdurchflußleistung, der Ausgangsspannung,
der Temperatursteuerschaltung 10
und der Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen
Operationsschaltung 13. Das Diagramm nach Fig. 8(c)
zeigt die Beziehungen zwischen der Luftdurchflußleistung
und den Erfassungsfehlern des Luftdurchflußsensors
in Abhängigkeit von den
Ausgangsspannungen V H und V₀. Wie aus Fig. 8(c)
ersichtlich ist, kann die Ausgangsspannung
V₀ der arithmetischen Operationsschaltung 13
nur dann, wenn die Durchflußleistung nicht
geringer ist als die vorbestimmte Luftdurchflußleistung
Q ref entsprechend der voreingestellten
Spannung V ref , auf eine willkürliche
Charakteristik in Plus- und Minus-Richtung
gemäß den Werten der Widerstände R₁₇
und R₁₈ eingestellt werden, bei welcher die
Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung
10 als eine Mittelspannung verwendet
wird.
Wenn daher, wie in Fig. 8(c) gezeigt, bei
einer größeren Durchflußleistung als der Luftdurchflußleistung
Q ref der Erfassungsfehler
infolge der Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung
10 auf der Minus-Seite vorliegt,
kann die Luftdurchflußleistung in Richtung
der (+α)-Seite nachgestellt werden, und wenn
der Erfassungsfehler auf der Plus-Seite vorliegt,
kann die Luftdurchflußleistung in
Richtung der (-α)-Seite nachgestellt werden.
Auf diese Weise kann die Nachstellung mit
der gleichen Schaltung einfach durchgeführt
werden.
Obgleich die Ausführungsbeispiele für den Fall
beschrieben wurden, daß die Widerstandswerte
so gesetzt werden, daß R₃ = R₄, R₅ = R₆, R₇ = R₈,
R₁₀ = R₁₁ und R₁₂ = R₁₃ waren, kann die gleiche
Wirkung auch erzielt werden, wenn die Widerstände
auf andere willkürliche Werte in Übereinstimmung
mit der gewünschten Erfassungscharakteristik
eingestellt werden.
Claims (10)
1. Thermischer Durchflußsensor mit einer
Temperatursteuerschaltung, die eine Brückenschaltung
aus einem in einem Durchgang für
ein Fließmedium angeordneten Thermowiderstand
und mehreren Widerständen enthält
und einen Strom steuert, der zum Thermowiderstand
geliefert wird, so daß die
Brückenschaltung in einem vorgegebenen
thermischen Gleichgewichtszustand gehalten
wird, wobei die Durchflußleistung des
Fließmediums durch den Durchgang auf der
Grundlage des thermischen Gleichgewichtszustands
erfaßt wird,
gekennzeichnet durch
eine Subtraktionsschaltung (11) zur Subtraktion einer vorbestimmten Spannung von einer Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10), die aus einer an einem in Reihe mit dem Thermowiderstand (R H ) geschalteten Widerstand (R₂) in der Brückenschaltung anliegenden Klemmenspannung erhalten wird,
eine Spannungsteilerschaltung (12) zur Teilung einer Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11), und
eine arithmetische Operationsschaltung (13) zur Durchführung jeweils einer Addition oder einer Subtraktion mit einer Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) und der Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10),
wobei die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) in Übereinstimmung mit einem Gradienten einer Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik korrigiert und die korrigierte Ausgangsspannung von der arithmetischen Operationsschaltung (13) ausgegeben werden.
eine Subtraktionsschaltung (11) zur Subtraktion einer vorbestimmten Spannung von einer Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10), die aus einer an einem in Reihe mit dem Thermowiderstand (R H ) geschalteten Widerstand (R₂) in der Brückenschaltung anliegenden Klemmenspannung erhalten wird,
eine Spannungsteilerschaltung (12) zur Teilung einer Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11), und
eine arithmetische Operationsschaltung (13) zur Durchführung jeweils einer Addition oder einer Subtraktion mit einer Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) und der Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10),
wobei die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) in Übereinstimmung mit einem Gradienten einer Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik korrigiert und die korrigierte Ausgangsspannung von der arithmetischen Operationsschaltung (13) ausgegeben werden.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Spannungsteilungsverhältnis
der Spannungsteilerschaltung (12)
variabel steuerbar ist.
3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die arithmetische Operationsschaltung
(13) einen Operationsverstärker
(106) enthält, dessen nicht-invertierendem
Eingang sowohl die Ausgangsspannung der
Temperatursteuerschaltung (10) als auch
die Ausgangssteuerspannung der Spannungsteilerschaltung
(12) zuführbar sind, wobei ein
aus den Ausgangsspannungen der Temperatursteuerschaltung
(10) und der Spannungsteilerschaltung
(12) addiertes Ausgangssignal
am Ausgang des Operationsverstärkers (106)
auftritt, und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik
in negativer Richtung
korrigierbar ist.
4. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die arithmetische Operationsschaltung
(13) einen Operationsverstärker
(106) enthält, dessen nicht-invertierendem
Eingang sowohl die Ausgangsspannung der
Temperatursteuerschaltung (10) als auch
die Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung
(12) zuführbar sind, wobei ein
aus den Ausgangsspannungen der Temperatursteuerschaltung
(10) und der Spannungsteilerschaltung
(12) addiertes Ausgangssignal
am Ausgang des Operationsverstärkers (106)
auftritt, und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik
in negativer
Richtung korrigierbar ist.
5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die arithmetische Operationsschaltung
(13) einen Operationsverstärker
(106) enthält, dessen nicht-invertierendem
Eingang die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung
(10) und dessen invertierendem
Eingang die Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung
(12) zuführbar sind, wobei
eine durch Subtraktion der Ausgangsspannung
der Spannungsteilerschaltung (12) von der
Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung
(10) erhaltene Ausgangsspannung am Ausgang
des Operationsverstärkers (106) auftritt,
und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik
in positiver Richtung
korrigierbar ist.
6. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die arithmetische Operationsschaltung
(13) einen Operationsverstärker
(106) enthält, dessen nicht-invertierendem
Eingang die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung
(10) und dessen invertierendem
Eingang die Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung
(12) zuführbar sind, wobei
eine durch Subtraktion der Ausgangsspannung
der Spannungsteilerschaltung (12) von der
Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung
(10) erhaltene Ausgangsspannung am Ausgang
des Operationsverstärkers (106) auftritt,
und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik
in positiver Richtung
korrigierbar ist.
7. Thermischer Durchflußsensor mit einer
Temperatursteuerschaltung, die eine Brückenschaltung
aus einem in einem Durchgang
für ein Fließmedium angeordneten Thermowiderstand
und mehreren Widerständen enthält
und einen Strom steuert, der zum Thermowiderstand
geliefert wird, so daß die Brückenschaltung
in einem vorgegebenen thermischen
Gleichgewichtszustand gehalten wird, wobei
die Durchflußleistung des Fließmediums
durch den Durchgang auf der Grundlage des
thermischen Gleichgewichtszustands erfaßt
wird,
gekennzeichnet durch
eine Subtraktionsschaltung (11) zur Subtraktion einer vorbestimmten Spannung von einer Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10), die aus einer an einem in Reihe mit dem Thermowiderstand (R H ) geschalteten Widerstand (R₂) in der Brückenschaltung anliegenden Klemmenspannung erhalten wird,
eine Spannungsteilerschaltung (12) zur Teilung einer Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11),
eine Verstärkungsschaltung (14) zur Verstärkung der Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12), und
eine arithmetische Operationsschaltung (13) zur Addition der Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung (14) und der Ausgangsschaltung der Temperatursteuerschaltung (10) und zur Subtraktion der Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11) von der Additionsspannung,
wobei die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) in Übereinstimmung mit einem Gradienten einer Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik korrigiert und die korrigierte Ausgangsspannung von der arithmetischen Operationsschaltung (13) ausgegeben werden.
eine Subtraktionsschaltung (11) zur Subtraktion einer vorbestimmten Spannung von einer Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10), die aus einer an einem in Reihe mit dem Thermowiderstand (R H ) geschalteten Widerstand (R₂) in der Brückenschaltung anliegenden Klemmenspannung erhalten wird,
eine Spannungsteilerschaltung (12) zur Teilung einer Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11),
eine Verstärkungsschaltung (14) zur Verstärkung der Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12), und
eine arithmetische Operationsschaltung (13) zur Addition der Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung (14) und der Ausgangsschaltung der Temperatursteuerschaltung (10) und zur Subtraktion der Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11) von der Additionsspannung,
wobei die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) in Übereinstimmung mit einem Gradienten einer Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik korrigiert und die korrigierte Ausgangsspannung von der arithmetischen Operationsschaltung (13) ausgegeben werden.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstärkungsfaktor der
Verstärkungsschaltung (14) steuerbar ist.
9. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die arithmetische Operationsschaltung
(13) einen Differentialverstärker
(106) enthält, dessen nicht-invertierendem
Eingang sowohl die Ausgangsspannung der
Temperatursteuerschaltung (10) als auch
die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung
(14) und dessen invertierendem Eingang die
Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung
(11) zuführbar sind, und daß die korrigierte
Ausgangsspannung an einem Ausgang des
Differentialverstärkers (106) auftritt.
10. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die arithmetische Operationsschaltung
(13) einen Differentialverstärker
(106) enthält, dessen nicht-invertierendem
Eingang sowohl die Ausgangsspannung der
Temperatursteuerschaltung (10) als auch
die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung
(14) und dessen invertierendem Eingang die
Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung
(11) zuführbar sind, und daß die korrigierte
Ausgangsspannung an einem Ausgang des
Differentialverstärkers (106) auftritt.
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---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
DE3906344A Granted DE3906344A1 (de) | 1988-02-24 | 1989-02-24 | Thermischer durchflusssensor |
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DE (1) | DE3906344A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4130513A1 (de) * | 1991-09-13 | 1993-03-18 | Pierburg Gmbh | Temperaturregler |
DE19605180A1 (de) * | 1996-02-13 | 1997-08-14 | Daimler Benz Ag | Anemometer |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5211056A (en) * | 1989-04-14 | 1993-05-18 | Hitachi, Ltd. | Thermal type intake air flow measuring instrument |
US5018385A (en) * | 1990-03-26 | 1991-05-28 | Siemens Automotive L.P. | I.C. engine airflow meter having speed-based automatic gain control |
JPH07117436B2 (ja) * | 1990-12-28 | 1995-12-18 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
JP2599854B2 (ja) * | 1991-12-12 | 1997-04-16 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサの設定方法 |
US5369990A (en) * | 1993-04-08 | 1994-12-06 | Ford Motor Company | Remote mount air flow sensor |
JP3285513B2 (ja) * | 1997-05-28 | 2002-05-27 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサおよび内燃機関の吸気装置 |
US5854425A (en) * | 1998-06-09 | 1998-12-29 | Tao Of Systems Integration, Inc. | Method for measurement and compensation of a time constant for a constant voltage anemometer |
JP4161078B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2008-10-08 | 三菱電機株式会社 | 熱式流量センサ |
CN103698129A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-04-02 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机热平衡试验系统及其温控装置 |
US11846549B2 (en) * | 2019-09-12 | 2023-12-19 | Harcosemco Llc | Mass flow sensor having an airfoil |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4409828A (en) * | 1980-04-11 | 1983-10-18 | Nippon Soken, Inc. | Gas flow measuring device |
EP0172440A2 (de) * | 1984-07-27 | 1986-02-26 | Hitachi, Ltd. | Heissdrahtgerät zur Durchflussmessung |
US4581929A (en) * | 1983-11-04 | 1986-04-15 | Hitachi, Ltd. | Air flow meter circuit with temperature compensation circuit |
EP0023970B1 (de) * | 1979-07-24 | 1986-11-20 | Hitachi, Ltd. | Luftmengenmesser |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3975951A (en) * | 1974-03-21 | 1976-08-24 | Nippon Soken, Inc. | Intake-air amount detecting system for an internal combustion engine |
EP0226091A3 (de) * | 1985-12-17 | 1989-09-13 | Texas Instruments Incorporated | Isolationsstruktur für Halbleiter mit Gruben und Oxidation einer vergrabenen Schicht aus anodisiertem Silizium |
JPS62165518A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-22 | Shizuo Sato | カム山とシヤフト別体式進角固定型カムシヤフト |
-
1989
- 1989-02-21 US US07/312,110 patent/US4907446A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-23 KR KR2019890001881U patent/KR920005284Y1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-02-24 DE DE3906344A patent/DE3906344A1/de active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0023970B1 (de) * | 1979-07-24 | 1986-11-20 | Hitachi, Ltd. | Luftmengenmesser |
US4409828A (en) * | 1980-04-11 | 1983-10-18 | Nippon Soken, Inc. | Gas flow measuring device |
US4581929A (en) * | 1983-11-04 | 1986-04-15 | Hitachi, Ltd. | Air flow meter circuit with temperature compensation circuit |
EP0172440A2 (de) * | 1984-07-27 | 1986-02-26 | Hitachi, Ltd. | Heissdrahtgerät zur Durchflussmessung |
US4672847A (en) * | 1984-07-27 | 1987-06-16 | Hitachi, Ltd. | Hot-wire flow rate measuring apparatus |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4130513A1 (de) * | 1991-09-13 | 1993-03-18 | Pierburg Gmbh | Temperaturregler |
DE19605180A1 (de) * | 1996-02-13 | 1997-08-14 | Daimler Benz Ag | Anemometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4907446A (en) | 1990-03-13 |
KR890018017U (ko) | 1989-09-08 |
KR920005284Y1 (ko) | 1992-07-31 |
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