JP2001141539A - Method of correcting temperature of flow sensor, and flow sensor circuit - Google Patents
Method of correcting temperature of flow sensor, and flow sensor circuitInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータ駆動回路で
フローセンサのヒータを駆動したときに、フローセンサ
から出力されるセンサ出力値の外部温度（以下、周囲温
度と称する。）による変動を精度良く補正することがで
きるフローセンサの温度補正方法及びフローセンサ回路
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the accuracy of fluctuations in sensor output values output from a flow sensor due to an external temperature (hereinafter referred to as ambient temperature) when a heater of a flow sensor is driven by a heater driving circuit. The present invention relates to a flow sensor temperature correction method and a flow sensor circuit that can perform good correction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より流量計としては、例えばマイク
ロフローセンサが用いられており、このマイクロフロー
センサは、シリコンの基板台上にヒータ抵抗とこのヒー
タ抵抗の両側に配置された周囲温度測定用の測温エレメ
ントを有し、ヒータ抵抗から発生する熱の温度分布変化
を測温エレメントによって検出することにより、ガス等
の流量を測定している。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a micro flow sensor has been used as a flow meter. This micro flow sensor is used for measuring a heater resistance on a silicon substrate base and an ambient temperature disposed on both sides of the heater resistance. And the flow rate of gas or the like is measured by detecting a change in the temperature distribution of heat generated from the heater resistance by the temperature measuring element.
【０００３】また、その他の流量計として熱線式フロー
センサが用いられており、この熱線式フローセンサは、
温度係数の大きなヒータ線を流路中に配し、そのヒータ
線から奪われる熱量を検出することによりガス等の流量
を測定している。[0003] A hot wire type flow sensor is used as another flow meter.
A heater wire having a large temperature coefficient is arranged in the flow path, and the flow of gas or the like is measured by detecting the amount of heat taken from the heater wire.
【０００４】これらのフローセンサに有するヒータは、
図５に示すようなヒータ駆動回路によって駆動される。
このヒータ駆動回路は、オペアンプＯＰ１と、ＰＮＰ型
のトランジスタＱ１と、オペアンプＯＰ１の反転入力端
子と大地との間に接続される測温抵抗ＲRと、オペアン
プＯＰ１の反転入力端子とトランジスタＱ１のコレクタ
との間に接続される固定抵抗Ｒ2と、オペアンプＯＰ１
の非反転入力端子と大地との間に接続されるヒータ抵抗
ＲHと、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子とトランジ
スタＱ１のコレクタとの間に接続される固定抵抗Ｒ
1と、オペアンプＯＰ１の出力端子とトランジスタＱ１
のベースとの間に接続される固定抵抗Ｒ3とを備えて構
成される。固定抵抗Ｒ1、固定抵抗Ｒ2、測温抵抗ＲR、
及びヒータ抵抗ＲHによりブリッジ回路を構成してい
る。The heaters of these flow sensors are:
It is driven by a heater drive circuit as shown in FIG.
The heater driving circuit includes an operational amplifier OP1, a transistor Q1 of the PNP type, and the resistance thermometer R R which is connected between the inverting input terminal and ground of the operational amplifier OP1, the collector of the inverting input terminal and the transistor Q1 of the operational amplifier OP1 a fixed resistor R 2 connected between the operational amplifier OP1
Inverting a heater resistor R H, which is connected between the input terminal and the ground, a fixed resistor R connected between the collector of the non-inverting input terminal of transistor Q1 of the operational amplifier OP1 of
1 , the output terminal of the operational amplifier OP1 and the transistor Q1
Constructed and a fixed resistor R 3 is connected between the base of the. Fixed resistance R 1 , fixed resistance R 2 , temperature measurement resistance R R ,
A bridge circuit is formed by the heater resistor RH and the heater resistor RH .
【０００５】このヒータ駆動回路は、オペアンプＯＰ１
の反転入力端子−非反転入力端子間（Ａ−Ｂ間）の電位
差に基づき電流負帰還をかけることにより、ヒータ抵抗
ＲRの抵抗値を一定値に保つように動作する。The heater driving circuit includes an operational amplifier OP1
Inverting input terminal of the - by applying a negative feedback current based on the potential difference between the non-inverting input terminal (between A-B), it operates to maintain the resistance value of the heater resistor R R to a constant value.
【０００６】ここで、各抵抗値の関係式は、次式で表さ
れる。Here, a relational expression of each resistance value is represented by the following expression.
【０００７】ＲH・Ｒ2＝ＲR・Ｒ1 すなわち、ヒータ抵抗ＲRが正の温度係数を持つ場合
に、ヒータ温度が低くヒータ抵抗ＲRが小さいときに
は、ヒータ抵抗ＲRの電位差は小さくなる。このため、
オペアンプＯＰ１の出力は、マイナス方向に振れて、ト
ランジスタＱ１のベース電流が大となり、これによって
コレクタ電流が大きくなる。[0007] R H · R 2 = R R · R 1 In other words, if the heater resistance R R has a positive temperature coefficient, when the heater temperature is the heater resistance R R is small low, the potential difference between the heater resistance R R is smaller Become. For this reason,
The output of the operational amplifier OP1 swings in the negative direction, so that the base current of the transistor Q1 increases, thereby increasing the collector current.
【０００８】その結果、ブリッジ回路に流れる電流が大
きくなり、ヒータ抵抗ＲHが温まって温度が上昇するか
らヒータ抵抗ＲHが大きくなる。このため、ヒータ抵抗
ＲHの抵抗値が一定値になる。なお、ヒータ温度が高す
ぎる場合には、ヒータ温度が低い場合の制御と逆の制御
を行うことになる。As a result, the current flowing through the bridge circuit increases, and the heater resistance RH warms and the temperature rises, so that the heater resistance RH increases. For this reason, the resistance value of the heater resistance RH becomes a constant value. If the heater temperature is too high, control that is the reverse of the control when the heater temperature is low is performed.
【０００９】また、従来のヒータ駆動回路としては、例
えば、特開平４−３４３１５号公報に記載された流量計
のヒータ制御装置が知られている。この流量計のヒータ
制御装置の回路構成を図６に示す。図６において、オペ
アンプ１０１の反転入力端子（−）と大地との間には測
温抵抗１０３が接続され、オペアンプ１０１の反転入力
端子とトランジスタ１１１のエミッタとの間には固定抵
抗１０５が接続されている。オペアンプ１０１の非反転
入力端子（＋）と大地との間には固定抵抗１０７が接続
され、オペアンプ１０１の出力は、固定抵抗１０９を介
してトランジスタ１１１のベースに接続されている。Further, as a conventional heater drive circuit, for example, a heater control device of a flow meter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-34315 is known. FIG. 6 shows a circuit configuration of the heater control device of the flow meter. 6, a temperature measuring resistor 103 is connected between the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 101 and the ground, and a fixed resistor 105 is connected between the inverting input terminal of the operational amplifier 101 and the emitter of the transistor 111. ing. The fixed resistor 107 is connected between the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 101 and the ground, and the output of the operational amplifier 101 is connected to the base of the transistor 111 via the fixed resistor 109.
【００１０】トランジスタ１１１のコレクタと大地との
間にはヒータ抵抗１１３が接続され、トランジスタ１１
１のコレクタとオペアンプ１０１の非反転入力端子との
間には固定抵抗１１５が接続されている。A heater resistor 113 is connected between the collector of the transistor 111 and the ground.
1 and a non-inverting input terminal of the operational amplifier 101, a fixed resistor 115 is connected.
【００１１】なお、オペアンプ１０１，固定抵抗１０
７，固定抵抗１０９及び固定抵抗１１５により増幅回路
を構成しており、トランジスタ１１１は、ヒータ抵抗１
１３に流れる電流を増幅する。An operational amplifier 101, a fixed resistor 10
7, a fixed resistor 109 and a fixed resistor 115 constitute an amplifier circuit.
13 is amplified.
【００１２】以上の構成において、固定抵抗１０５の抵
抗値を測温抵抗１０３の抵抗値よりも十分に大きくとる
と、測温抵抗１０３に流れる電流は、測温抵抗１０３の
抵抗値が変化しても一定となる。In the above configuration, if the resistance value of the fixed resistor 105 is set to be sufficiently larger than the resistance value of the temperature measuring resistor 103, the current flowing through the temperature measuring resistor 103 changes because the resistance value of the temperature measuring resistor 103 changes. Is also constant.
【００１３】また、測温抵抗１０３の温度係数とヒータ
抵抗１１３の温度係数とは同一とし、周囲温度が変化す
ると、ヒータ抵抗１１３に印加する電圧を変化させるの
で、ヒータ抵抗１１３の発熱量（発熱温度−周囲温度）
が一定値となる。このため、フローセンサからのセンサ
出力値が一定に保たれるようになる。The temperature coefficient of the temperature measuring resistor 103 and the temperature coefficient of the heater resistor 113 are the same, and when the ambient temperature changes, the voltage applied to the heater resistor 113 changes. Temperature-ambient temperature)
Becomes a constant value. Therefore, the sensor output value from the flow sensor is kept constant.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す従来のヒータ駆動回路や、図６に示すヒータ制御装
置は、マイクロヒータの駆動だけでセンサ出力値の温度
補正を行っているため、フローセンサに設けられたセン
サ出力側である測温エレメント（測温抵抗）の温度補正
を行っていない。However, the conventional heater drive circuit shown in FIG. 5 and the heater control device shown in FIG. 6 perform the temperature correction of the sensor output value only by driving the micro heater. Temperature correction of the temperature measuring element (temperature measuring resistor) on the sensor output side provided in the sensor is not performed.
【００１５】このため、センサ出力側の温度特性や増幅
回路の温度特性の影響がガス等の流体の低流量時に目立
つ。すなわち、低流量時に、フローセンサからのセンサ
出力の温度に対する変動が大きかった。For this reason, the influence of the temperature characteristics of the sensor output side and the temperature characteristics of the amplifier circuit is conspicuous when the flow rate of a fluid such as gas is low. That is, when the flow rate was low, the fluctuation of the sensor output from the flow sensor with respect to the temperature was large.
【００１６】また、ヒータ抵抗、トランジスタＱ１等の
電子部品のぱらつきがそのままセンサ出力値に影響する
という問題があった。さらに、図６に示すヒータ制御装
置にあっては、測温抵抗の温度係数とヒータ抵抗の温度
係数とを同じにしなければならなかった。Further, there is a problem that fluctuations in electronic components such as the heater resistance and the transistor Q1 directly affect the sensor output value. Further, in the heater control device shown in FIG. 6, the temperature coefficient of the temperature measuring resistor and the temperature coefficient of the heater resistance have to be the same.
【００１７】本発明は、フローセンサから出力されるセ
ンサ出力値の周囲温度による変動を低流量時でも精度良
く補正することができるフローセンサの温度補正方法及
びフローセンサ回路を提供することを課題とする。An object of the present invention is to provide a flow sensor temperature correction method and a flow sensor circuit that can accurately correct fluctuations in sensor output value output from a flow sensor due to ambient temperature even at a low flow rate. I do.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために以下の構成とした。請求項１の発明のフロー
センサの温度補正方法は、フローセンサのヒータ抵抗を
駆動して該ヒータ抵抗の発熱温度を一定値に制御するヒ
ータ駆動工程と、前記フローセンサにおいて、前記ヒー
タ抵抗の加熱による流体の温度変化を前記ヒータ抵抗の
近傍に配置された温度測定用の測温素子により検出して
センサ出力値を出力するセンサ出力工程と、前記フロー
センサからのセンサ出力値に基づいて、各周囲温度での
前記センサ出力値と基準温度での前記センサ出力値とを
関連付け且つ前記各周囲温度の関数で表されるための関
係式を算出する関係式算出工程と、算出された前記関係
式を用いて、前記各周囲温度での前記センサ出力値を温
度補正する温度補正工程とを備えることを特徴とする。The present invention has the following arrangement to solve the above-mentioned problems. The temperature correction method for a flow sensor according to the first aspect of the present invention includes a heater driving step of driving a heater resistance of the flow sensor to control a heat generation temperature of the heater resistance to a constant value, and heating the heater resistance in the flow sensor. A sensor output step of detecting a temperature change of the fluid by a temperature measuring element for temperature measurement arranged near the heater resistor and outputting a sensor output value, based on a sensor output value from the flow sensor, A relational expression calculating step of associating the sensor output value at an ambient temperature with the sensor output value at a reference temperature and calculating a relational expression for being represented by a function of each of the ambient temperatures; and the calculated relational expression And a temperature correction step of correcting the sensor output value at each of the ambient temperatures by using a temperature correction method.
【００１９】請求項１の発明によれば、フローセンサの
ヒータ抵抗を駆動して該ヒータ抵抗の発熱温度を一定値
に制御し、フローセンサにおいて、ヒータ抵抗の加熱に
よる流体の温度変化を測温素子により検出してセンサ出
力値を出力し、フローセンサからのセンサ出力値に基づ
いて、各周囲温度でのセンサ出力値と基準温度でのセン
サ出力値とを関連付け且つ各周囲温度の関数で表される
ための関係式を算出し、算出された関係式を用いて、各
周囲温度でのセンサ出力値を温度補正する。すなわち、
関係式は、各周囲温度の関数で表され、流体の流量が変
化しても変わらない。このため、算出された関係式を用
いることで、フローセンサから出力されるセンサ出力値
の周囲温度（外部温度）による変動を低流量時でも精度
良く補正することができる。According to the first aspect of the invention, the heater resistance of the flow sensor is driven to control the heat generation temperature of the heater resistance to a constant value, and the flow sensor measures the temperature change of the fluid due to the heating of the heater resistance. The sensor output value is detected by the element, and based on the sensor output value from the flow sensor, the sensor output value at each ambient temperature and the sensor output value at the reference temperature are associated and expressed as a function of each ambient temperature. Is calculated, and the sensor output value at each ambient temperature is temperature corrected using the calculated relational expression. That is,
The relational expression is expressed as a function of each ambient temperature, and does not change even if the flow rate of the fluid changes. For this reason, by using the calculated relational expression, it is possible to accurately correct the fluctuation of the sensor output value output from the flow sensor due to the ambient temperature (external temperature) even at a low flow rate.
【００２０】請求項２の発明は、請求項１記載のフロー
センサの温度補正方法において、前記関係式算出工程
は、前記各周囲温度での前記センサ出力値と前記各周囲
温度での前記流体の流量が零におけるセンサ出力値との
差分値と、前記基準温度での前記センサ出力値と前記基
準温度での前記流体の流量が零におけるセンサ出力値と
の差分値と、を関連付ける前記関係式を算出することを
特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the method for correcting a temperature of the flow sensor according to the first aspect, the step of calculating the relational expression includes the step of calculating the relationship between the sensor output value at each of the ambient temperatures and the fluid output at each of the ambient temperatures. The relational expression relating the difference value between the sensor output value at zero flow rate and the difference value between the sensor output value at the reference temperature and the sensor output value at zero flow rate of the fluid at the reference temperature is zero. It is characterized in that it is calculated.
【００２１】請求項２の発明によれば、各周囲温度での
センサ出力値と各周囲温度での流体の流量が零における
センサ出力値との差分値と、基準温度でのセンサ出力値
と基準温度での流体の流量が零におけるセンサ出力値と
の差分値と、を関連付ける関係式を算出し、該関係式を
用いることで、センサ出力値の周囲温度による変動を低
流量時でも精度良く補正することができる。According to the second aspect of the present invention, the difference between the sensor output value at each ambient temperature and the sensor output value when the flow rate of the fluid at each ambient temperature is zero, the sensor output value at the reference temperature and the reference value Calculates a relational expression that associates the flow rate of the fluid at the temperature with the difference value from the sensor output value when the flow rate is zero, and by using the relational expression, accurately corrects the fluctuation due to the ambient temperature of the sensor output value even at a low flow rate. can do.
【００２２】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２記載のフローセンサの温度補正方法において、前記各
周囲温度を検出し、検出結果を各周囲温度値として出力
する周囲温度検出工程を備え、前記温度補正工程は、算
出された前記関係式と前記各周囲温度値とを用いて、前
記各周囲温度での前記センサ出力値を前記基準温度での
センサ出力値に換算することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the temperature correction method for a flow sensor according to the first or second aspect, an ambient temperature detecting step of detecting each ambient temperature and outputting a detection result as each ambient temperature value. Wherein the temperature correction step converts the sensor output value at each ambient temperature into a sensor output value at the reference temperature using the calculated relational expression and each of the ambient temperature values. And
【００２３】請求項３の発明によれば、各周囲温度を検
出し、検出結果を各周囲温度値として出力し、算出され
た関係式と各周囲温度値とを用いて、各周囲温度でのセ
ンサ出力値を基準温度でのセンサ出力値に換算すること
により、センサ出力値の周囲温度による変動を低流量時
でも精度良く補正することができる。According to the third aspect of the present invention, each ambient temperature is detected, the detection result is output as each ambient temperature value, and the calculated relational expression and each ambient temperature value are used to calculate each ambient temperature. By converting the sensor output value into the sensor output value at the reference temperature, the fluctuation of the sensor output value due to the ambient temperature can be accurately corrected even at a low flow rate.
【００２４】請求項４の発明のフローセンサ回路は、ヒ
ータ抵抗を駆動して該ヒータ抵抗の発熱温度を一定値に
制御するヒータ駆動回路と、前記ヒータ抵抗とヒータ抵
抗の近傍に配置された温度測定用の測温素子とを有し、
前記ヒータ抵抗の加熱による流体の温度変化を前記測温
素子により検出してセンサ出力値を出力するフローセン
サと、このフローセンサからのセンサ出力値に基づい
て、各周囲温度での前記センサ出力値と基準温度での前
記センサ出力値とを関連付け且つ前記各周囲温度の関数
で表されるための関係式を算出する関係式算出部と、こ
の関係式算出部で算出された関係式を用いて、前記各周
囲温度での前記センサ出力値を温度補正する温度補正部
とを備えることを特徴とする。この請求項４の発明によ
れば、請求項１の効果と同様な効果が得られる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a flow sensor circuit for driving a heater resistor to control a heating temperature of the heater resistor at a constant value, and a heater disposed in the vicinity of the heater resistor and the heater resistor. Having a temperature measuring element for measurement,
A flow sensor that outputs a sensor output value by detecting a temperature change of the fluid due to heating of the heater resistance by the temperature measuring element, and the sensor output value at each ambient temperature based on the sensor output value from the flow sensor And a relational expression calculating unit that associates the sensor output value at the reference temperature and calculates a relational expression for being represented by a function of each of the ambient temperatures, using a relational expression calculated by the relational expression calculating unit. And a temperature correction unit for correcting the sensor output value at each of the ambient temperatures. According to the invention of claim 4, the same effect as the effect of claim 1 can be obtained.
【００２５】請求項５の発明は、請求項４記載のフロー
センサ回路において、前記関係式算出部は、前記各周囲
温度での前記センサ出力値と前記各周囲温度での前記流
体の流量が零におけるセンサ出力値との差分値と、前記
基準温度での前記センサ出力値と前記基準温度での前記
流体の流量が零におけるセンサ出力値との差分値と、を
関連付ける関係式を算出することを特徴とする。請求項
５の発明によれば、請求項２の効果と同様な効果が得ら
れる。According to a fifth aspect of the present invention, in the flow sensor circuit according to the fourth aspect, the relational expression calculating section determines that the sensor output value at each ambient temperature and the flow rate of the fluid at each ambient temperature are zero. Calculating a relational expression that associates a difference value between the sensor output value at the reference temperature and a difference value between the sensor output value at the reference temperature and the sensor output value when the flow rate of the fluid at the reference temperature is zero. Features. According to the fifth aspect, an effect similar to the effect of the second aspect can be obtained.
【００２６】請求項６の発明は、請求項４または請求項
５記載のフローセンサ回路において、前記各周囲温度を
検出し、検出結果を前記各周囲温度値として出力する周
囲温度検出部を備え、前記温度補正部は、前記関係式算
出部で算出された前記関係式と各周囲温度値とを用い
て、前記各周囲温度での前記センサ出力値を前記基準温
度でのセンサ出力値に換算することを特徴とする。請求
項６の発明によれば、請求項３の効果と同様な効果が得
られる。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the flow sensor circuit according to the fourth or fifth aspect, further comprising an ambient temperature detecting section for detecting the respective ambient temperatures and outputting a detection result as the respective ambient temperature values. The temperature correction unit converts the sensor output value at each ambient temperature into a sensor output value at the reference temperature using the relational expression calculated by the relational expression calculation unit and each ambient temperature value. It is characterized by the following. According to the invention of claim 6, the same effect as the effect of claim 3 can be obtained.
【００２７】請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６
のいずれか１項記載のフローセンサ回路において、前記
ヒータ駆動回路は、前記ヒータ抵抗と周囲温度測定用の
測温抵抗と第１の抵抗と第２の抵抗とが閉ループ状に接
続されて構成され、隣接する抵抗同士が接続された第１
乃至第４の接続端子の内の第１の接続端子に電源が供給
され第２の接続端子が接地されるブリッジ回路と、この
ブリッジ回路の第３の接続端子の電圧と第４の接続端子
の電圧との電位差を増幅する差動増幅器と、この差動増
幅器で増幅された電位差を零とするように前記電源から
前記ブリッジ回路への電流を制御して前記ヒータ抵抗の
発熱温度を一定値に制御する電流制御部とを備えること
を特徴とする。[0027] The invention of claim 7 is the invention of claims 4 to 6.
In the flow sensor circuit according to any one of the above, the heater drive circuit is configured by connecting the heater resistance, a temperature measurement resistance for measuring an ambient temperature, a first resistance, and a second resistance in a closed loop. , The first in which adjacent resistors are connected to each other
A bridge circuit in which power is supplied to the first connection terminal among the fourth to fourth connection terminals and the second connection terminal is grounded, and the voltage of the third connection terminal of the bridge circuit and the voltage of the fourth connection terminal A differential amplifier for amplifying a potential difference from a voltage, and controlling a current from the power supply to the bridge circuit so that the potential difference amplified by the differential amplifier becomes zero, so that a heating temperature of the heater resistor is set to a constant value. And a current control unit for controlling.
【００２８】請求項７の発明によれば、ブリッジ回路の
ヒータ抵抗に電源から電流が流れて、ヒータが加熱され
ると、差動増幅回路がブリッジ回路の第３の接続端子の
電圧と第４の接続端子の電圧との電位差を増幅し、電流
制御部は、差動増幅器で増幅された電位差を零とするよ
うに電源からブリッジ回路への電流を制御してヒータ抵
抗の発熱温度を一定値に制御する。According to the seventh aspect of the present invention, when a current flows from the power supply to the heater resistor of the bridge circuit and the heater is heated, the differential amplifier circuit connects the voltage of the third connection terminal of the bridge circuit to the fourth connection terminal. The current control unit controls the current from the power supply to the bridge circuit so that the potential difference amplified by the differential amplifier becomes zero, and makes the heating temperature of the heater resistor a constant value. To control.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明のフローセンサの温
度補正方法及びフローセンサ回路の実施の形態を図面を
参照して詳細に説明する。図１は実施の形態のフローセ
ンサ回路の構成ブロック図である。図２は実施の形態の
フローセンサ回路に設けられたヒータ駆動回路を示す回
路構成図である。図３は実施の形態のフローセンサ回路
に設けられたフローセンサの詳細図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a flow sensor temperature correction method and a flow sensor circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram of the flow sensor circuit according to the embodiment. FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating a heater drive circuit provided in the flow sensor circuit according to the embodiment. FIG. 3 is a detailed view of a flow sensor provided in the flow sensor circuit according to the embodiment.
【００３０】図１に示すフローセンサ回路は、ヒータ駆
動回路１１、フローセンサ１３、アンプ１５ａ，１５
ｂ、差動アンプ１５ｃ、第１のＡ／Ｄ変換器１７ａ、演
算器１９、温度モニタ１８、第２のＡ／Ｄ変換器１７ｂ
を有して構成される。The flow sensor circuit shown in FIG. 1 comprises a heater driving circuit 11, a flow sensor 13, and amplifiers 15a and 15
b, differential amplifier 15c, first A / D converter 17a, arithmetic unit 19, temperature monitor 18, second A / D converter 17b
Is configured.
【００３１】ヒータ駆動回路１１は、フローセンサ１３
に配置されたヒータ抵抗Ｒｈを駆動して該ヒータ抵抗Ｒ
ｈの発熱温度を一定値に制御するもので、その詳細は後
述する。The heater drive circuit 11 includes a flow sensor 13
Is driven by driving the heater resistor Rh disposed at
The heating temperature of h is controlled to a constant value, the details of which will be described later.
【００３２】フローセンサ１３は、ヒータ抵抗Ｒｈとヒ
ータ抵抗Ｒｈの近傍に配置された温度測定用の測温素子
としての下流側サーモパイル５５及び上流側サーモパイ
ル５８とを有し、ヒータ抵抗Ｒｈの加熱によるガス等の
流体の温度変化を下流側サーモパイル５５及び上流側サ
ーモパイル５８により検出し、第１及び第２温度検出信
号を出力するもので、その詳細は後述する。The flow sensor 13 has a heater resistance Rh and a downstream thermopile 55 and an upstream thermopile 58 disposed near the heater resistance Rh as temperature measuring elements for temperature measurement. A change in temperature of a fluid such as gas is detected by the downstream thermopile 55 and the upstream thermopile 58, and first and second temperature detection signals are output. The details will be described later.
【００３３】アンプ１５ａは、フローセンサ１３の上流
側サーモパイル５８からの第１温度検出信号を所定のレ
ベル値まで増幅し、アンプ１５ｂは、フローセンサ１３
の下流側サーモパイル５５からの第２温度検出信号を所
定のレベル値まで増幅する。差動アンプ１５ｃは、アン
プ１５ａからの第１温度検出信号とアンプ１５ｂからの
第２温度検出信号との差を増幅して得られた差値をセン
サ出力値として第１のＡ／Ｄ変換器１７ａに出力する。
第１のＡ／Ｄ変換器１７ａは、差動アンプ１５ｃからの
センサ出力値をデジタル値としてのセンサＡ／Ｄ出力値
に変換する。The amplifier 15a amplifies the first temperature detection signal from the upstream thermopile 58 of the flow sensor 13 to a predetermined level value.
The second temperature detection signal from the downstream thermopile 55 is amplified to a predetermined level value. The differential amplifier 15c uses a difference value obtained by amplifying a difference between the first temperature detection signal from the amplifier 15a and the second temperature detection signal from the amplifier 15b as a sensor output value as a first A / D converter. 17a.
The first A / D converter 17a converts a sensor output value from the differential amplifier 15c into a sensor A / D output value as a digital value.
【００３４】温度モニタ１８は、フローセンサ１３に白
金等で構成された測温抵抗体等の温度センサを有し、測
温抵抗体に定電流または定電圧で駆動して、測温対抗体
により周囲温度を検出して検出結果として周囲温度値を
第２のＡ／Ｄ変換器１７ｂに出力する。第２のＡ／Ｄ変
換器１７ｂは、温度モニタ１８で検出された周囲温度値
をデジタル値に変換し、変換されたデジタル値を温度モ
ニタ出力値として演算器１９に出力する。The temperature monitor 18 has a temperature sensor such as a resistance temperature detector made of platinum or the like in the flow sensor 13 and drives the resistance temperature detector with a constant current or a constant voltage to measure the temperature with an antibody. It detects the ambient temperature and outputs the ambient temperature value to the second A / D converter 17b as a detection result. The second A / D converter 17b converts the ambient temperature value detected by the temperature monitor 18 into a digital value, and outputs the converted digital value to a calculator 19 as a temperature monitor output value.
【００３５】演算器１９は、例えば、マイクロコンピュ
ータ等からなり、第１のＡ／Ｄ変換器１７ａからのセン
サＡ／Ｄ出力値と予め定められた流量算出式とに基づい
て流体の流量を算出する。The arithmetic unit 19 is, for example, a microcomputer or the like, and calculates the flow rate of the fluid based on the sensor A / D output value from the first A / D converter 17a and a predetermined flow rate calculation formula. I do.
【００３６】また、演算器１９は、関係式算出部２０、
温度補正部２１を有している。関係式算出部２０は、第
１のＡ／Ｄ変換器１７ａからのセンサＡ／Ｄ出力値に基
づいて、各周囲温度でのセンサＡ／Ｄ出力値と基準温度
（例えば２５℃）でのセンサＡ／Ｄ出力値とを関連付け
る関係式（例えば一次式）を算出する。この関係式は周
囲温度、すなわち、温度モニタ出力値の関数で表される
ようになっている。温度補正部２１は、関係式算出部２
０で算出された関係式と第２のＡ／Ｄ変換器１７ｂから
の温度モニタ出力値とを用いて、各周囲温度でのセンサ
Ａ／Ｄ出力値を温度補正する。The computing unit 19 includes a relational expression calculating unit 20,
It has a temperature correction unit 21. Based on the sensor A / D output value from the first A / D converter 17a, the relational expression calculation unit 20 calculates the sensor A / D output value at each ambient temperature and the sensor A / D output value at a reference temperature (for example, 25 ° C.). A relational expression (for example, a linear expression) relating the A / D output value is calculated. This relational expression is expressed as a function of the ambient temperature, that is, the temperature monitor output value. The temperature correction unit 21 includes the relational expression calculation unit 2
The sensor A / D output value at each ambient temperature is temperature corrected using the relational expression calculated at 0 and the temperature monitor output value from the second A / D converter 17b.
【００３７】また、図２に示すヒータ駆動回路１１にお
いて、トランジスタＴｒ１のエミッタは電源Ｖｃｃの正
極に接続され、トランジスタＴｒ１のベースは固定抵抗
Ｒ１に接続され、トランジスタＴｒ１のコレクタはトラ
ンジスタＴｒ２のエミッタに接続されている。トランジ
スタＴｒ２のベースは固定抵抗Ｒ２を介してオペアンプ
ＯＰ１の出力端子に接続され、トランジスタＴｒ２のコ
レクタは固定抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴｒ１のエ
ミッタに接続されている。In the heater driving circuit 11 shown in FIG. 2, the emitter of the transistor Tr1 is connected to the positive electrode of the power supply Vcc, the base of the transistor Tr1 is connected to the fixed resistor R1, and the collector of the transistor Tr1 is connected to the emitter of the transistor Tr2. It is connected. The base of the transistor Tr2 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP1 via a fixed resistor R2, and the collector of the transistor Tr2 is connected to the emitter of the transistor Tr1 via a fixed resistor R3.
【００３８】オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は固定
抵抗Ｒ４を介して接地され、また、非反転入力端子は可
変抵抗ＶＲ１を介してトランジスタＴｒ２のコレクタに
接続されている。オペアンプＯＰ１の反転入力端子は、
固定抵抗Ｒ５を介して接地され、また、反転入力端子は
ヒータ抵抗Ｒｈを介してトランジスタＴｒ２のコレクタ
に接続されている。The non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1 is grounded via a fixed resistor R4, and the non-inverting input terminal is connected to the collector of the transistor Tr2 via a variable resistor VR1. The inverting input terminal of the operational amplifier OP1 is
It is grounded via a fixed resistor R5, and the inverting input terminal is connected to the collector of the transistor Tr2 via a heater resistor Rh.
【００３９】固定抵抗Ｒ１は、例えば２ＫΩであり、固
定抵抗Ｒ２は、例えば２５ＫΩであり、固定抵抗Ｒ３
は、例えば１０ＫΩであり、固定抵抗Ｒ４は、例えば２
００Ωであり、可変抵抗ＶＲ１は例えば２０ＫΩであ
る。The fixed resistance R1 is, for example, 2 KΩ, the fixed resistance R2 is, for example, 25 KΩ, and the fixed resistance R3
Is, for example, 10 KΩ, and the fixed resistance R4 is, for example, 2 KΩ.
00Ω, and the variable resistance VR1 is, for example, 20 KΩ.
【００４０】固定抵抗Ｒ４、固定抵抗Ｒ５、可変抵抗Ｖ
Ｒ１、及びヒータ抵抗Ｒｈによりブリッジ回路を構成し
ている。ヒータ抵抗Ｒｈは、フローセンサ１３上に配置
された白金抵抗体であり、温度の変化により抵抗値が変
化する。Fixed resistor R4, fixed resistor R5, variable resistor V
A bridge circuit is configured by R1 and the heater resistor Rh. The heater resistance Rh is a platinum resistor disposed on the flow sensor 13, and its resistance value changes with a change in temperature.
【００４１】また、オペアンプＯＰ１は、差動増幅器を
構成し、ブリッジ回路における固定抵抗Ｒ４の端子電圧
と固定抵抗Ｒ５の端子電圧との電位差を増幅する。トラ
ンジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、電流制御部を構成し、オペ
アンプＯＰ１で増幅された電位差を零とするように電源
Ｖｃｃからブリッジ回路への電流を制御してヒータ抵抗
Ｒｈの発熱温度を一定値に制御するようになっている。The operational amplifier OP1 forms a differential amplifier and amplifies a potential difference between the terminal voltage of the fixed resistor R4 and the terminal voltage of the fixed resistor R5 in the bridge circuit. The transistors Tr1 and Tr2 form a current control unit, and control the current from the power supply Vcc to the bridge circuit so as to reduce the potential difference amplified by the operational amplifier OP1 to zero, thereby controlling the heat generation temperature of the heater resistor Rh to a constant value. It has become.
【００４２】また、固定抵抗Ｒ１は端子ａに接続され、
この端子ａと端子ｂとの間にパルス信号が入力され、こ
のパルス信号によりトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を動作
させて、ヒータ抵抗Ｒｈをパルス駆動するようになって
いる。The fixed resistor R1 is connected to the terminal a,
A pulse signal is input between the terminal a and the terminal b, and the transistors Tr1 and Tr2 are operated by the pulse signal to pulse-drive the heater resistor Rh.
【００４３】フローセンサ１３は、図３に示すように、
Ｓｉ基板５２、このＳｉ基板５２の表面に形成されたダ
イアフラム５３、このダイアフラム５３上に形成された
白金等からなるヒータ抵抗Ｒｈ（マイクロヒータ）、ヒ
ータ抵抗Ｒｈに対して下流側でダイアフラム５３上に形
成された下流側サーモパイル５５、ヒータ抵抗Ｒｈに電
源から駆動電流を供給する電極としての金属膜５６Ａ，
５６Ｂ、ヒータ抵抗Ｒｈに対して上流側でダイアフラム
５３上に形成された上流側サーモパイル５８、上流側サ
ーモパイル５８から出力される第１温度検出信号を出力
する電極としての金属膜５９Ａ，５９Ｂ、下流側サーモ
パイル５５から出力される第２温度検出信号を出力する
電極からなる金属膜５７Ａ，５７Ｂを備えて構成され
る。The flow sensor 13 is, as shown in FIG.
The Si substrate 52, the diaphragm 53 formed on the surface of the Si substrate 52, the heater resistor Rh (micro heater) made of platinum or the like formed on the diaphragm 53, and on the diaphragm 53 on the downstream side with respect to the heater resistor Rh. A metal film 56A as an electrode for supplying a drive current from a power supply to the formed downstream thermopile 55 and heater resistor Rh,
56B, an upstream thermopile 58 formed on the diaphragm 53 on the upstream side with respect to the heater resistance Rh, metal films 59A and 59B as electrodes for outputting a first temperature detection signal output from the upstream thermopile 58, and a downstream side It is configured to include metal films 57A and 57B composed of electrodes for outputting the second temperature detection signal output from the thermopile 55.
【００４４】上流側サーモパイル５８、下流側サーモパ
イル５５は、熱電対から構成されている。この熱電対
は、ｐ++−Ｓｉ及びＡｌにより構成され、冷接点と温接
点とを有し、熱を検出し、冷接点と温接点との温度差か
ら熱起電力が発生することにより、温度検出信号を出力
するようになっている。The upstream thermopile 58 and the downstream thermopile 55 are composed of thermocouples. This thermocouple is made of p ++ -Si and Al, has a cold junction and a hot junction, detects heat, and generates a thermoelectromotive force from a temperature difference between the cold junction and the hot junction, A temperature detection signal is output.
【００４５】次にこのように構成された実施の形態のフ
ローセンサ回路の動作、すなわち、フローセンサの温度
補正方法を図４に示すフローチャートを参照しながら説
明する。Next, the operation of the flow sensor circuit of the embodiment configured as described above, that is, the method of correcting the temperature of the flow sensor will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
【００４６】まず、図２に示すヒータ駆動回路１１にお
いて、端子ａ，ｂ間にパルス信号を入力することによ
り、ヒータ抵抗Ｒｈを駆動してヒータ抵抗Ｒｈの発熱温
度を一定値に制御する（ステップＳ１１）。First, in the heater drive circuit 11 shown in FIG. 2, a pulse signal is input between the terminals a and b to drive the heater resistor Rh and control the heat generation temperature of the heater resistor Rh to a constant value (step). S11).
【００４７】このヒータ駆動回路１１の動作を図２を参
照して詳細に説明する。まず、端子ａ，ｂ間にパルス信
号として‘Ｌ’レベルが入力されると、トランジスタＴ
ｒ１，Ｔｒ２がオンするため、トランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ２を介して電源Ｖｃｃからブリッジ回路に電流が流れ
る。これにより、ヒータ抵抗Ｒｈが加熱される。また、
パルス信号として‘Ｈ’レベルが入力されると、トラン
ジスタＴｒ１，Ｔｒ２がオフするため、ブリッジ回路へ
の電流供給が停止され、ヒータ抵抗Ｒｈへの加熱が停止
される。すなわち、ヒータ抵抗Ｒｈがパルス信号により
パルス駆動されて加熱されることになる。The operation of the heater drive circuit 11 will be described in detail with reference to FIG. First, when an “L” level is input as a pulse signal between the terminals a and b, the transistor T
Since the transistors r1 and Tr2 are turned on, the transistors Tr1 and T2
A current flows from the power supply Vcc to the bridge circuit via r2. As a result, the heater resistance Rh is heated. Also,
When an “H” level is input as a pulse signal, the transistors Tr1 and Tr2 are turned off, so that current supply to the bridge circuit is stopped and heating of the heater resistor Rh is stopped. That is, the heater resistor Rh is pulse-driven by the pulse signal to be heated.
【００４８】また、このとき、ヒータ駆動回路１１は、
オペアンプＯＰ１の反転入力端子−非反転入力端子間の
電位差に基づき、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を介して
オペアンプＯＰ１により電流負帰還をかけることによ
り、ヒータ抵抗Ｒｈの抵抗値を一定値に保つように動作
する。At this time, the heater driving circuit 11
Based on the potential difference between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1, current is fed back by the operational amplifier OP1 via the transistors Tr1 and Tr2, so that the resistance of the heater resistor Rh is maintained at a constant value. .
【００４９】ここで、各抵抗値の関係式は、次式で表さ
れる。Here, the relational expression of each resistance value is represented by the following expression.
【００５０】Ｒｈ・Ｒ４＝Ｒ５・ＶＲ１ すなわち、周囲温度が変化してもヒータ抵抗Ｒｈの抵抗
値が一定値になるようにヒータ抵抗Ｒｈに電圧を印加す
る。白金の抵抗値は以下の式で表される。Rh.R4 = R5.VR1 That is, a voltage is applied to the heater resistor Rh such that the resistance value of the heater resistor Rh becomes constant even when the ambient temperature changes. The resistance value of platinum is represented by the following equation.
【００５１】Ｒ＝Ｒ0（１＋αＴ） ここで、Ｒは白金の抵抗値であり、Ｒ0は白金の温度ゼ
ロ℃での基準抵抗値であり、αは抵抗温度係数であり、
Ｔは温度である。この式から、白金の抵抗値が一定であ
れば、周囲温度に関係なく発熱温度は一定である。R = R 0 (1 + αT) where R is a resistance value of platinum, R 0 is a reference resistance value of platinum at a temperature of 0 ° C., α is a temperature coefficient of resistance,
T is the temperature. From this equation, if the resistance value of platinum is constant, the heat generation temperature is constant regardless of the ambient temperature.
【００５２】例えば、ヒータ抵抗Ｒｈが正の温度係数を
持つ場合に、ヒータ温度が低くヒータ抵抗Ｒｈが小さい
ときには、ヒータ抵抗Ｒｈの電位差は小さくなる。この
ため、オペアンプＯＰ１の出力は、マイナス方向に振れ
て、トランジスタＴｒ２のベース電流が大となり、これ
によってコレクタ電流が大きくなる。For example, when the heater resistance Rh has a positive temperature coefficient and the heater temperature is low and the heater resistance Rh is small, the potential difference of the heater resistance Rh becomes small. For this reason, the output of the operational amplifier OP1 swings in the negative direction, and the base current of the transistor Tr2 increases, thereby increasing the collector current.
【００５３】その結果、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を
介して電源Ｖｃｃからブリッジ回路に流れる電流が大き
くなり、ヒータ抵抗Ｒｈが温まって温度が上昇するから
ヒータ抵抗Ｒｈが大きくなる。このため、ヒータ抵抗Ｒ
ｈの抵抗値が一定値になる。なお、ヒータ温度が高すぎ
る場合には、ヒータ温度が低い場合の制御と逆の制御を
行うことで、ヒータ抵抗Ｒｈの抵抗値が一定値になるの
で、ヒータの発熱温度を一定値に制御することができ
る。As a result, the current flowing from the power supply Vcc to the bridge circuit via the transistors Tr1 and Tr2 increases, and the heater resistance Rh warms and the temperature rises, so that the heater resistance Rh increases. Therefore, the heater resistance R
The resistance value of h becomes a constant value. If the heater temperature is too high, the control is performed in reverse to the control when the heater temperature is low, so that the resistance value of the heater resistor Rh becomes a constant value. Therefore, the heat generation temperature of the heater is controlled to a constant value. be able to.
【００５４】次に、ヒータ抵抗Ｒｈの加熱によるガス等
の流体の温度変化を２つのサーモパイルにより検出して
センサ出力値を出力する（ステップＳ１３）。このステ
ップＳ１３では、ヒータ抵抗Ｒｈが加熱を開始すると、
ヒータ抵抗Ｒｈから発生した熱は、流体を媒体として、
下流側サーモパイル５５と上流側サーモパイル５８のそ
れぞれの温接点に伝達される。Next, a change in the temperature of a fluid such as a gas due to the heating of the heater resistor Rh is detected by two thermopiles, and a sensor output value is output (step S13). In this step S13, when the heater resistor Rh starts heating,
The heat generated from the heater resistance Rh uses a fluid as a medium,
The heat is transmitted to the respective hot junctions of the downstream thermopile 55 and the upstream thermopile 58.
【００５５】そして、それぞれのサーモパイルは、温接
点と冷接点の温度差より熱起電力を発生し、上流側サー
モパイル５８から第１温度検出信号をアンプ１５ａに出
力し、下流側サーモパイル５５から第２温度検出信号を
アンプ１５ｂに出力する。Each thermopile generates a thermoelectromotive force based on the temperature difference between the hot junction and the cold junction, outputs a first temperature detection signal from the upstream thermopile 58 to the amplifier 15a, and outputs a second temperature detection signal from the downstream thermopile 55 to the second thermopile 55. A temperature detection signal is output to the amplifier 15b.
【００５６】差動アンプ１５ｃは、上流側サーモパイル
５８からの第１温度検出信号と下流側サーモパイル５５
からの第２温度検出信号との差を増幅し、増幅された差
値をセンサ出力値として第１のＡ／Ｄ変換器１７ａに出
力し、第１のＡ／Ｄ変換器１７ａは、差動アンプ１５ｃ
からのセンサ出力値をセンサＡ／Ｄ出力値に変換して演
算器１９に出力する。The differential amplifier 15 c receives the first temperature detection signal from the upstream thermopile 58 and the downstream thermopile 55
, And outputs the amplified difference value as a sensor output value to the first A / D converter 17a. The first A / D converter 17a Amplifier 15c
Is converted into a sensor A / D output value and output to the calculator 19.
【００５７】次に、関係式算出部２０は、フローセンサ
１３からのセンサ出力値に基づいて、各周囲温度でのセ
ンサ出力値と基準温度でのセンサ出力値とを関連付ける
関係式を算出する（ステップＳ１５）。このステップＳ
１５では、関係式算出部２０が各周囲温度でのセンサＡ
／Ｄ出力値と各周囲温度での流体の流量が零におけるセ
ンサＡ／Ｄ出力値との差分値と、基準温度でのセンサＡ
／Ｄ出力値と基準温度での流体の流量が零におけるセン
サＡ／Ｄ出力値との差分値と、を関連付ける関係式
（１）を算出する。Next, the relational expression calculating section 20 calculates a relational expression relating the sensor output value at each ambient temperature and the sensor output value at the reference temperature based on the sensor output value from the flow sensor 13 ( Step S15). This step S
In 15, the relational expression calculation unit 20 sets the sensor A at each ambient temperature
/ D output value and the difference value between the sensor A / D output value when the flow rate of the fluid at each ambient temperature is zero, and the sensor A at the reference temperature
A relational expression (1) for associating the / D output value with the difference value between the sensor A / D output value when the flow rate of the fluid at the reference temperature is zero is calculated.
【００５８】 （ＱX−Ｑ0）／（Ｑ25X−Ｑ250）＝ＡＸ＋Ｂ・・・・（１） ここで、ＱXは各周囲温度でのセンサＡ／Ｄ出力値、Ｑ0
は各周囲温度での流量が零である時のセンサＡ／Ｄ出力
値である。Ｑ25Xは温度２５℃でのセンサＡ／Ｄ出力
値、Ｑ250は各周囲温度での流量が零である時のセンサ
Ａ／Ｄ出力値である。Ａ，Ｂは一次式であるＡＸ＋Ｂの
定数である。Ｘは温度モニタ出力値である。(Q X −Q 0 ) / (Q 25X −Q 250 ) = AX + B (1) where Q X is the sensor A / D output value at each ambient temperature, and Q 0
Is the sensor A / D output value when the flow rate at each ambient temperature is zero. Q 25X is the sensor A / D output value at a temperature of 25 ° C., and Q 250 is the sensor A / D output value when the flow rate at each ambient temperature is zero. A and B are constants of AX + B which is a linear expression. X is a temperature monitor output value.
【００５９】すなわち、各周囲温度でのセンサ出力値と
基準温度でのセンサ出力値とを関連付ける関係式は、一
次式で表され、この一次式が温度モニタ出力値Ｘの一次
関数となっている。これは、ヒータ駆動回路１１によ
り、周囲温度が変化しても、ヒータの発熱温度が一定値
になるため、各周囲温度でのセンサ出力値と基準温度で
のセンサ出力値とは、流量が違っても同じ関係式（一次
式）で表すことができるためである。That is, the relational expression relating the sensor output value at each ambient temperature and the sensor output value at the reference temperature is expressed by a linear expression, and this linear expression is a linear function of the temperature monitor output value X. . This is because, even if the ambient temperature changes, the heater heating temperature becomes a constant value even when the ambient temperature changes, so that the sensor output value at each ambient temperature and the sensor output value at the reference temperature have different flow rates. This is because the same relational expression (primary expression) can be used.
【００６０】なお、従来の図６に示すヒータ駆動回路
は、ヒータの発熱量（発熱温度−周囲温度）が一定にな
るように制御する回路であり、このヒータ駆動回路で
は、周囲温度が変化すると、ヒータの発熱温度も変化す
るため、実施の形態のフローセンサ回路のセンサ出力
と、２５℃でのセンサ出力は流量が違っても同じ関係式
で表すことができない。The conventional heater drive circuit shown in FIG. 6 is a circuit for controlling the amount of heat generated by the heater (heat generation temperature-ambient temperature) to be constant. In this heater drive circuit, when the ambient temperature changes, Since the heating temperature of the heater also changes, the sensor output of the flow sensor circuit of the embodiment and the sensor output at 25 ° C. cannot be expressed by the same relational expression even if the flow rate is different.
【００６１】さらに、温度補正部２１は、関係式算出部
２０で算出された関係式を用いて、各周囲温度でのセン
サ出力値を基準温度でのセンサ出力値に換算する（ステ
ップＳ１７）。このステップＳ１７では、温度補正部２
１が、関係式算出部２０で算出された式（１）を変形し
て、式（２）を算出する。Further, the temperature correction unit 21 converts the sensor output value at each ambient temperature into a sensor output value at the reference temperature using the relational expression calculated by the relational expression calculation unit 20 (step S17). In step S17, the temperature correction unit 2
1 calculates Expression (2) by modifying Expression (1) calculated by the relational expression calculation unit 20.
【００６２】 Ｑ25＝（ＱX−Ｑ0）／（ＡＸ＋Ｂ）＋Ｑ250・・・・（２） ここで、Ｑ25は温度２５℃に換算したときの各周囲温度
でのセンサＡ／Ｄ出力値である。Q 25 = (Q X −Q 0 ) / (AX + B) + Q 250 (2) where Q 25 is the sensor A / D output at each ambient temperature when converted to a temperature of 25 ° C. Value.
【００６３】式（２）のＸに、温度モニタ出力値を代入
すると、各周囲温度でのセンサ出力値が、温度２５℃で
のセンサＡ／Ｄ出力値に換算される。すなわち、関係式
は、流体の流量の関数でないため、流体の流量が変化し
ても変わらない。関係式は、温度モニタ出力値の関数で
あるため、関係式と温度モニタ出力値とを用いること
で、各周囲温度でのセンサＡ／Ｄ出力値が、温度２５℃
でのセンサＡ／Ｄ出力値に換算される。従って、フロー
センサ１３から出力されるセンサ出力値の周囲温度によ
る変動を低流量時でも精度良く補正することができる。When the temperature monitor output value is substituted for X in equation (2), the sensor output value at each ambient temperature is converted to a sensor A / D output value at a temperature of 25 ° C. That is, since the relational expression is not a function of the flow rate of the fluid, it does not change even if the flow rate of the fluid changes. Since the relational expression is a function of the temperature monitor output value, by using the relational expression and the temperature monitor output value, the sensor A / D output value at each ambient temperature becomes 25 ° C.
Is converted into a sensor A / D output value. Therefore, the fluctuation of the sensor output value output from the flow sensor 13 due to the ambient temperature can be accurately corrected even at a low flow rate.
【００６４】また、演算器１９は、換算された各周囲温
度でのセンサ出力値と予め定められた流量算出式とに基
づいて各周囲温度でのガス等の流体の流量を算出するの
で、流体の流量を精度良く算出することができる。The computing unit 19 calculates the flow rate of the fluid such as gas at each ambient temperature based on the converted sensor output value at each ambient temperature and a predetermined flow rate calculation formula. Can be accurately calculated.
【００６５】また、実施の形態のフローセンサの温度補
正方法によれば、固定抵抗Ｒ４，Ｒ５、ヒータ抵抗Ｒ
ｈ、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、オペアンプＯＰ１等
の電子部品にばらつきがあっても、温度モニタ出力値の
関数である関係式を用いてセンサ出力値を算出するた
め、電子部品のばらつきがセンサ出力値に影響しなくな
る。さらに、温度モニタ出力値などの定数が、外部から
入力できるため、温度補正の調整に時間がかからなくな
る。According to the flow sensor temperature correction method of the embodiment, the fixed resistors R4 and R5 and the heater resistor R
h, even if there are variations in the electronic components such as the transistors Tr1 and Tr2 and the operational amplifier OP1, the sensor output value is calculated using the relational expression that is a function of the temperature monitor output value. No longer affected. Further, since a constant such as a temperature monitor output value can be input from the outside, it does not take much time to adjust the temperature correction.
【００６６】なお、本発明は、前述した実施の形態のフ
ローセンサの温度補正方法及びフローセンサ回路に限定
されるものではない。実施の形態では、基準温度を２５
℃としたが、基準温度は例えば、２０℃としても良く、
あるいは２０℃周辺の温度であれば、その他の温度であ
ってもよい。The present invention is not limited to the flow sensor temperature correction method and the flow sensor circuit according to the above-described embodiments. In the embodiment, the reference temperature is 25
° C, but the reference temperature may be, for example, 20 ° C,
Alternatively, another temperature may be used as long as the temperature is around 20 ° C.
【００６７】また、実施の形態では、各周囲温度でのセ
ンサ出力値と２５℃でのセンサ出力値とが一次式で表さ
れたが、他の関数、例えば、これらのセンサ出力値の相
関関係は、二次式、あるいは三次式等の関係式で表され
てもよい。要は、その関係式が流体の流量の変化に対し
て不変であり、周囲温度の関数であれば良い。このほ
か、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施可能であるのは勿論である。Further, in the embodiment, the sensor output value at each ambient temperature and the sensor output value at 25 ° C. are represented by a linear expression, but other functions, for example, the correlation between these sensor output values May be represented by a relational expression such as a quadratic expression or a cubic expression. The point is that the relational expression is invariable with respect to the change in the flow rate of the fluid and may be a function of ambient temperature. In addition, it goes without saying that various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention.
【００６８】[0068]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、フローセンサ
のヒータ抵抗を駆動して該ヒータ抵抗の発熱温度を一定
値に制御し、フローセンサにおいて、ヒータ抵抗の加熱
による流体の温度変化を測温素子により検出してセンサ
出力値を出力し、フローセンサからのセンサ出力値に基
づいて、各周囲温度でのセンサ出力値と基準温度でのセ
ンサ出力値とを関連付け且つ各周囲温度の関数で表され
るための関係式を算出し、算出された関係式を用いて、
各周囲温度でのセンサ出力値を温度補正する。すなわ
ち、関係式は、各周囲温度の関数で表され、流体の流量
が変化しても変わらない。このため、算出された関係式
を用いることで、フローセンサから出力されるセンサ出
力値の周囲温度による変動を低流量時でも精度良く補正
することができる。According to the first aspect of the present invention, the heater resistance of the flow sensor is driven to control the heat generation temperature of the heater resistance to a constant value, and the flow sensor detects the temperature change of the fluid due to the heating of the heater resistance. A sensor output value is detected and detected by the temperature measuring element, and the sensor output value at each ambient temperature is associated with the sensor output value at the reference temperature based on the sensor output value from the flow sensor, and a function of each ambient temperature is provided. Calculate the relational expression to be represented by, using the calculated relational expression,
The sensor output value at each ambient temperature is temperature corrected. That is, the relational expression is expressed as a function of each ambient temperature, and does not change even if the flow rate of the fluid changes. For this reason, by using the calculated relational expression, it is possible to accurately correct the fluctuation due to the ambient temperature of the sensor output value output from the flow sensor even when the flow rate is low.
【００６９】請求項２の発明によれば、各周囲温度での
センサ出力値と各周囲温度での流体の流量が零における
センサ出力値との差分値と、基準温度でのセンサ出力値
と基準温度での流体の流量が零におけるセンサ出力値と
の差分値と、を関連付ける関係式を算出し、該関係式を
用いることで、センサ出力値の周囲温度による変動を低
流量時でも精度良く補正することができる。According to the second aspect of the present invention, the difference between the sensor output value at each ambient temperature and the sensor output value when the flow rate of the fluid at each ambient temperature is zero, the sensor output value at the reference temperature and the reference value Calculates a relational expression that associates the flow rate of the fluid at the temperature with the difference value from the sensor output value when the flow rate is zero, and by using the relational expression, accurately corrects the fluctuation due to the ambient temperature of the sensor output value even at a low flow rate. can do.
【００７０】請求項３の発明によれば、各周囲温度を検
出し、検出結果を各周囲温度値として出力し、算出され
た関係式と各周囲温度値とを用いて、各周囲温度でのセ
ンサ出力値を基準温度でのセンサ出力値に換算すること
により、センサ出力値の周囲温度による変動を低流量時
でも精度良く補正することができる。According to the third aspect of the present invention, each ambient temperature is detected, the detection result is output as each ambient temperature value, and the calculated relational expression and each ambient temperature value are used to detect each ambient temperature. By converting the sensor output value into the sensor output value at the reference temperature, the fluctuation of the sensor output value due to the ambient temperature can be accurately corrected even at a low flow rate.
【００７１】請求項４の発明によれば、請求項１の効果
と同様な効果が得られる。請求項５の発明によれば、請
求項２の効果と同様な効果が得られる。請求項６の発明
によれば、請求項３の効果と同様な効果が得られる。According to the fourth aspect of the invention, the same effect as that of the first aspect can be obtained. According to the fifth aspect, an effect similar to the effect of the second aspect can be obtained. According to the invention of claim 6, the same effect as the effect of claim 3 can be obtained.
【００７２】請求項７の発明によれば、ブリッジ回路の
ヒータ抵抗に電源から電流が流れて、ヒータが加熱され
ると、差動増幅回路がブリッジ回路の第３の接続端子の
電圧と第４の接続端子の電圧との電位差を増幅し、電流
制御部は、差動増幅器で増幅された電位差を零とするよ
うに電源からブリッジ回路への電流を制御してヒータ抵
抗の発熱温度を一定値に制御することができる。According to the seventh aspect of the present invention, when a current flows from the power supply to the heater resistor of the bridge circuit and the heater is heated, the differential amplifier circuit causes the voltage of the third connection terminal of the bridge circuit to be reduced to the fourth voltage. The current control unit controls the current from the power supply to the bridge circuit so that the potential difference amplified by the differential amplifier becomes zero, and makes the heating temperature of the heater resistor a constant value. Can be controlled.
【図１】実施の形態のフローセンサ回路の構成ブロック
図である。FIG. 1 is a configuration block diagram of a flow sensor circuit according to an embodiment.
【図２】実施の形態のフローセンサ回路に設けられたヒ
ータ駆動回路を示す回路構成図である。FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating a heater drive circuit provided in the flow sensor circuit according to the embodiment.
【図３】実施の形態のフローセンサ回路に設けられたフ
ローセンサの詳細図である。FIG. 3 is a detailed view of a flow sensor provided in the flow sensor circuit according to the embodiment.
【図４】実施の形態のフローセンサ回路により実現され
るフローセンサの温度補正方法を示すフローチャートで
ある。FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow sensor temperature correction method realized by the flow sensor circuit according to the embodiment;
【図５】従来のヒータ駆動回路の一例を示す回路図であ
る。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional heater drive circuit.
【図６】従来の流量計のヒータ制御装置の一例を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional heater control device for a flow meter.
１１ ヒータ駆動回路 １３ フローセンサ １５ａ，１５ｂ アンプ １５ｃ 差動アンプ １７ａ 第１のＡ／Ｄ変換器 １７ｂ 第２のＡ／Ｄ変換器 １８ 温度モニタ １９ 演算器 ２０ 関係式算出部 ２１ 温度補正部 Ｒｈ ヒータ抵抗 ＯＰ１ オペアンプ Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ ＶＲ１ 可変抵抗 Ｒ１〜Ｒ５ 固定抵抗 Reference Signs List 11 heater drive circuit 13 flow sensor 15a, 15b amplifier 15c differential amplifier 17a first A / D converter 17b second A / D converter 18 temperature monitor 19 computing unit 20 relational expression calculation unit 21 temperature correction unit Rh heater Resistance OP1 Operational amplifier Tr1, Tr2 Transistor VR1 Variable resistance R1 to R5 Fixed resistance
Claims (7)
ヒータ抵抗の発熱温度を一定値に制御するヒータ駆動工
程と、 前記フローセンサにおいて、前記ヒータ抵抗の加熱によ
る流体の温度変化を前記ヒータ抵抗の近傍に配置された
温度測定用の測温素子により検出してセンサ出力値を出
力するセンサ出力工程と、 前記フローセンサからのセンサ出力値に基づいて、各周
囲温度での前記センサ出力値と基準温度での前記センサ
出力値とを関連付け且つ前記各周囲温度の関数で表され
るための関係式を算出する関係式算出工程と、 算出された前記関係式を用いて、前記各周囲温度での前
記センサ出力値を温度補正する温度補正工程と、を備え
ることを特徴とするフローセンサの温度補正方法。A heater driving step of driving a heater resistor of the flow sensor to control a heat generation temperature of the heater resistor to a constant value; and, in the flow sensor, detecting a temperature change of a fluid caused by heating the heater resistor. A sensor output step of detecting and outputting a sensor output value by a temperature measuring element for temperature measurement arranged in the vicinity of the sensor output value at each ambient temperature based on a sensor output value from the flow sensor. A relational expression calculating step of associating the sensor output value at a reference temperature and calculating a relational expression for being expressed by a function of each of the ambient temperatures; using the calculated relational expression, A temperature correction step of correcting the temperature of the sensor output value.
での前記センサ出力値と前記各周囲温度での前記流体の
流量が零におけるセンサ出力値との差分値と、前記基準
温度での前記センサ出力値と前記基準温度での前記流体
の流量が零におけるセンサ出力値との差分値と、を関連
付ける関係式を算出することを特徴とする請求項１記載
のフローセンサの温度補正方法。2. The relational expression calculating step includes the step of: calculating a difference value between the sensor output value at each of the ambient temperatures and the sensor output value when the flow rate of the fluid at each of the ambient temperatures is zero; 2. The method according to claim 1, wherein a relational expression for associating the sensor output value with a difference value between the sensor output value when the flow rate of the fluid at the reference temperature is zero is calculated.
周囲温度値として出力する周囲温度検出工程を備え、 前記温度補正工程は、算出された前記関係式と前記各周
囲温度値とを用いて、前記各周囲温度での前記センサ出
力値を前記基準温度でのセンサ出力値に換算することを
特徴とする請求項１または請求項２記載のフローセンサ
の温度補正方法。3. An ambient temperature detecting step of detecting each of the ambient temperatures and outputting a detection result as each ambient temperature value, wherein the temperature correcting step includes calculating the relational expression and each of the ambient temperature values. The method according to claim 1 or 2, wherein the sensor output value at each of the ambient temperatures is converted into a sensor output value at the reference temperature.
熱温度を一定値に制御するヒータ駆動回路と、 前記ヒータ抵抗とヒータ抵抗の近傍に配置された温度測
定用の測温素子とを有し、前記ヒータ抵抗の加熱による
流体の温度変化を前記測温素子により検出してセンサ出
力値を出力するフローセンサと、 このフローセンサからのセンサ出力値に基づいて、各周
囲温度での前記センサ出力値と基準温度での前記センサ
出力値とを関連付け且つ前記各周囲温度の関数で表され
るための関係式を算出する関係式算出部と、 この関係式算出部で算出された関係式を用いて、前記各
周囲温度での前記センサ出力値を温度補正する温度補正
部と、を備えることを特徴とするフローセンサ回路。4. A heater driving circuit for driving a heater resistor to control a heat generation temperature of the heater resistor to a constant value, and a heater measuring device arranged near the heater resistor and the heater resistor for temperature measurement. A flow sensor that detects a temperature change of the fluid due to the heating of the heater resistance by the temperature measuring element and outputs a sensor output value; and based on the sensor output value from the flow sensor, the sensor at each ambient temperature. A relational expression calculating unit that associates an output value with the sensor output value at a reference temperature and calculates a relational expression for being expressed by a function of each ambient temperature; and a relational expression calculated by the relational expression calculating unit. And a temperature correction unit that corrects the sensor output value at each of the ambient temperatures.
の前記センサ出力値と前記各周囲温度での前記流体の流
量が零におけるセンサ出力値との差分値と、前記基準温
度での前記センサ出力値と前記基準温度での前記流体の
流量が零におけるセンサ出力値との差分値と、を関連付
ける関係式を算出することを特徴とする請求項４記載の
フローセンサ回路。5. The relational expression calculating section, wherein: a difference value between the sensor output value at each of the ambient temperatures and the sensor output value at a flow rate of the fluid at each of the ambient temperatures of zero; The flow sensor circuit according to claim 4, wherein a relational expression that associates the sensor output value with a difference value between the sensor output value when the flow rate of the fluid at the reference temperature is zero is calculated.
検出し、検出結果を前記各周囲温度値として出力する周
囲温度検出部を備え、 前記温度補正部は、前記関係式算出部で算出された前記
関係式と各周囲温度値とを用いて、前記各周囲温度での
前記センサ出力値を前記基準温度でのセンサ出力値に換
算することを特徴とする請求項４または請求項５記載の
フローセンサ回路。6. The flow sensor includes an ambient temperature detection unit that detects each of the ambient temperatures and outputs a detection result as each of the ambient temperature values. The temperature correction unit is calculated by the relational expression calculation unit. 6. The sensor output value at each of the ambient temperatures is converted into a sensor output value at the reference temperature using the relational expression and each of the ambient temperature values. Flow sensor circuit.
抗と第２の抵抗とが閉ループ状に接続されて構成され、
隣接する抵抗同士が接続された第１乃至第４の接続端子
の内の第１の接続端子に電源が供給され第２の接続端子
が接地されるブリッジ回路と、 このブリッジ回路の第３の接続端子の電圧と第４の接続
端子の電圧との電位差を増幅する差動増幅器と、 この差動増幅器で増幅された電位差を零とするように前
記電源から前記ブリッジ回路への電流を制御して前記ヒ
ータ抵抗の発熱温度を一定値に制御する電流制御部と、
を備えることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいず
れか１項記載のフローセンサ回路。7. The heater drive circuit, wherein the heater resistance, a temperature measurement resistance for measuring an ambient temperature, a first resistance, and a second resistance are connected in a closed loop,
A bridge circuit in which power is supplied to a first connection terminal of the first to fourth connection terminals to which adjacent resistors are connected, and a second connection terminal is grounded; and a third connection of the bridge circuit A differential amplifier for amplifying the potential difference between the voltage of the terminal and the voltage of the fourth connection terminal; and controlling the current from the power supply to the bridge circuit so that the potential difference amplified by the differential amplifier becomes zero. A current control unit that controls the heating temperature of the heater resistor to a constant value;
The flow sensor circuit according to any one of claims 4 to 6, further comprising:
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| WO2003029759A1 (en) | 2001-09-28 | 2003-04-10 | Yamatake Corporation | Flow rate measuring instrument |
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| CN113574280A (en) * | 2019-03-26 | 2021-10-29 | 三菱动力株式会社 | Compressor system |
| CN113574280B (en) * | 2019-03-26 | 2024-04-26 | 三菱重工业株式会社 | Compressor system |
-
1999
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| US11913476B2 (en) | 2019-03-26 | 2024-02-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Compressor system |
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