JP2002157019A - Massflow controller, regulating method of massflow controller, and storage medium with regulation program of massflow controller stored therein - Google Patents

Massflow controller, regulating method of massflow controller, and storage medium with regulation program of massflow controller stored therein

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JP2002157019A
JP2002157019A JP2000350469A JP2000350469A JP2002157019A JP 2002157019 A JP2002157019 A JP 2002157019A JP 2000350469 A JP2000350469 A JP 2000350469A JP 2000350469 A JP2000350469 A JP 2000350469A JP 2002157019 A JP2002157019 A JP 2002157019A
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JP
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valve
signal
operation signal
flow rate
valve operation
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Application number
JP2000350469A
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Shotaro Izumi
昭太郎 泉
Tomohiko Ando
智彦 安藤
Sanzo Shimomura
三造 霜村
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Stec KK
Original Assignee
Stec KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a massflow controller capable of omitting the waste in performance of each circuit system thereof and being improved in precision by regulating the device signal of the value of the massflow controller so as to be within its operation range, regulating method of massflow controller and a storage medium with regulation program of massflow controller stored therein. SOLUTION: This massflow controller 1 comprises a control part 5 for outputting an opening signal So so that the flow rate Q of a fluid running in a passage 2 is a flow rate shown by a flow set signal Sin, and a valve drive circuit 6 for receiving the opening signal So and outputting a value operation signal Sb for opening and closing a valve 3 provided within the passage 2. The valve drive circuit 6 outputs the valve operation signal Sb within an output range B regulated according to the characteristic of the valve 3 in conformation to the opening signal So.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、流体の質量流量
を計測し流体流量を制御するマスフローコントローラ、
マスフローコントローラの調節方法およびマスフローコ
ントローラの調節プログラムを記録した記録媒体に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow controller for measuring a mass flow rate of a fluid and controlling the fluid flow rate.
The present invention relates to a mass flow controller adjustment method and a recording medium on which a mass flow controller adjustment program is recorded.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は、従来のマスフローコントローラ
21の構成を概略的に示すブロック図である。図7にお
いて、22は流体の流路、23はこの流路22に設けら
れたバルブ、24は同じ流路22に設けられた流量測定
部、25は流路22を流れる流体の流量を流量設定信号
Sinが示す流量にするように開度信号Soを出力する
制御部、26は開度信号Soを受けて前記バルブ23を
開閉操作するためのバルブ操作信号So’を出力するバ
ルブ駆動回路である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram schematically showing a configuration of a conventional mass flow controller 21. In FIG. 7, reference numeral 22 denotes a fluid flow path, 23 denotes a valve provided in the flow path 22, 24 denotes a flow rate measurement unit provided in the same flow path 22, and 25 denotes a flow rate of the fluid flowing through the flow path 22. The control unit 26 outputs the opening signal So so as to make the flow rate indicated by the signal Sin, and the valve driving circuit 26 receives the opening signal So and outputs a valve operation signal So 'for opening and closing the valve 23. .

【0003】また、27は流量測定部24によって測定
された流量信号Sqや、流量設定信号Sinなどのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するADコンバータ、2
8は前記開度信号Soをデジタル信号からアナログ信号
に変換するDAコンバータ、29は制御部25に設けら
れた記憶部である。
An AD converter 27 converts an analog signal such as a flow signal Sq measured by the flow measuring unit 24 or a flow setting signal Sin into a digital signal.
Reference numeral 8 denotes a DA converter for converting the opening signal So from a digital signal to an analog signal, and 29 denotes a storage unit provided in the control unit 25.

【0004】前記制御部25は例えばPID制御によっ
てバルブ23の開度を調節するために最小値から最大値
までを100等分した開度信号Soを出力し、DAコン
バータ28はこれをアナログ信号に変換する。そして、
バルブ駆動回路26はアナログ信号に変換された開度信
号Soをバルブ23の操作に適切な電圧レベルまで調節
するアンプを構成しており、この電圧レベルは制御部2
5から出力される調節信号Saによって、使用するバル
ブ23の種類に合わせて調節される。
The control unit 25 outputs an opening signal So obtained by dividing the minimum value to the maximum value by 100 in order to adjust the opening of the valve 23 by, for example, PID control, and the DA converter 28 converts this into an analog signal. Convert. And
The valve drive circuit 26 constitutes an amplifier for adjusting the opening signal So converted into an analog signal to a voltage level suitable for operating the valve 23, and this voltage level is controlled by the control unit 2.
5 is adjusted according to the type of the valve 23 used by the adjustment signal Sa output from the control unit 5.

【0005】例えばバルブ23の動作最大電圧が15V
である場合、バルブ駆動回路26は開度信号Soを0〜
15Vのバルブ操作信号So’に変換する。一方、バル
ブ23の動作最大電圧が150Vである場合にはバルブ
駆動回路26は開度信号Soを0〜150Vのバルブ操
作信号So’に変換する。すなわち、バルブ操作信号S
o’は開度信号Soと比例関係にあり、バルブ駆動回路
26は電圧増幅アンプとして動作している。
For example, the maximum operating voltage of the valve 23 is 15 V
, The valve drive circuit 26 sets the opening signal So to 0 to
It is converted into a 15V valve operation signal So '. On the other hand, when the maximum operation voltage of the valve 23 is 150V, the valve drive circuit 26 converts the opening signal So into a valve operation signal So 'of 0 to 150V. That is, the valve operation signal S
o ′ is proportional to the opening signal So, and the valve drive circuit 26 operates as a voltage amplification amplifier.

【0006】また、前記バルブ駆動回路26はバルブの
動作範囲を考慮に入れて、増幅したバルブ操作信号S
o’の大きさを調節することもある。すなわち、バルブ
23の動作最大電圧が15Vであっても、電圧10Vの
信号を受けた状態で殆ど全てのバルブ23が全開になる
ことが明らかである場合には、バルブ駆動回路26によ
る増幅範囲を0〜10Vに設定することもあった。
Further, the valve driving circuit 26 takes the operating range of the valve into consideration and amplifies the valve operating signal S which is amplified.
The size of o 'may be adjusted. In other words, even if the maximum operating voltage of the valve 23 is 15 V, if it is clear that almost all the valves 23 are fully opened while receiving the signal of the voltage 10 V, the amplification range by the valve driving circuit 26 is changed. It was sometimes set to 0-10V.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バルブ
23が開き始めてから全開になるまでのバルブの動作範
囲はバルブ操作信号So’の増幅範囲(フルスケール)
に比べて狭く、これが回路系の分解能の低下を招くとい
う問題があった。
However, the operation range of the valve from when the valve 23 starts to open until it is fully opened is the amplification range (full scale) of the valve operation signal So '.
This is problematic in that it causes a reduction in the resolution of the circuit system.

【0008】図8は、バルブ操作信号So’の大きさX
(電圧)と流路22に流れる流体の流量との関係を示す
図である。図8に示す例のバルブ23の場合、バルブ操
作信号So’が約2Vより少し大きい所でバルブ23が
開きはじめ、バルブ操作信号So’が約3Vの少し前で
は、バルブ23が全開になることが分かる。したがっ
て、図8に示すような特性のバルブ23を用いた場合に
は、バルブ23の現実の動作範囲は2〜3Vであり、バ
ルブ操作信号So’の増幅範囲(0〜10V)に比べて
極端に狭くなることは避けられなかった。
FIG. 8 shows the magnitude X of the valve operation signal So '.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between (voltage) and a flow rate of a fluid flowing through a flow path 22. In the case of the valve 23 shown in FIG. 8, the valve 23 starts to open when the valve operation signal So 'is slightly larger than about 2 V, and when the valve operation signal So' is slightly before about 3 V, the valve 23 is fully opened. I understand. Therefore, when the valve 23 having the characteristic shown in FIG. 8 is used, the actual operating range of the valve 23 is 2 to 3 V, which is extremely large compared to the amplification range (0 to 10 V) of the valve operation signal So ′. It was inevitable that it would narrow.

【0009】そして、バルブ23の動作範囲がバルブ操
作信号So’の増幅範囲に比べて狭くなればなるほど、
制御部25、DAコンバータ28、バルブ駆動回路26
などの回路系の能力を十分に利用できなかった。例え
ば、制御部25が100段階の開度信号Soを演算して
出力し、DAコンバータ28がこれを100段階のアナ
ログ値に変換する分解能を持っているとしても、図8に
示すような特性のバルブ23を用いた場合には、バルブ
23の動作範囲内では10段階以下の分解能による流量
制御を行うことしかできなかった。
The narrower the operation range of the valve 23 is compared to the amplification range of the valve operation signal So ',
Control unit 25, DA converter 28, valve drive circuit 26
The ability of such a circuit system could not be fully utilized. For example, even if the control unit 25 calculates and outputs a 100-stage opening signal So, and the DA converter 28 has a resolution for converting the opening signal So into a 100-stage analog value, the characteristic shown in FIG. When the valve 23 was used, flow control could be performed only with a resolution of 10 steps or less within the operating range of the valve 23.

【0010】このため、制御部25は分解能の悪いDA
コンバータ28を利用したときと同じく、開度信号So
の変化に対して急激な流量の変化が生じるので、制御し
にくくなっていた。つまり、制御部25の動作速度や演
算精度を必要以上に上げなければ流量制御に揺れが生じ
るなどの問題が発生することも考えられる。
For this reason, the control unit 25 controls the DA
As in the case where the converter 28 is used, the opening degree signal So
A sudden change in the flow rate with respect to the change in the flow rate makes it difficult to control the flow rate. That is, unless the operation speed and the calculation accuracy of the control unit 25 are increased more than necessary, a problem such as fluctuation of the flow rate control may occur.

【0011】そこで、バルブ駆動回路26による増幅範
囲を小さくして、開度信号Soが例えば0〜4Vになる
ように設定することが考えられるが、バルブ23が全開
になるときの電圧b1 には個体差が生じることは避けら
れず、その動作範囲が不明であるから、設計時にはバル
ブ操作信号So’の増幅範囲に余裕を見る必要があっ
た。
Therefore, it is conceivable that the amplification range by the valve drive circuit 26 is reduced and the opening signal So is set to, for example, 0 to 4 V. However, the voltage b 1 when the valve 23 is fully opened is considered. It is inevitable that individual differences occur, and the operating range is unknown. Therefore, at the time of design, it is necessary to allow a margin in the amplification range of the valve operation signal So ′.

【0012】また、バルブ23が開き始める電圧a1
0Vではないので、始動時にはバルブ操作信号So’が
バルブ23の開き始め電圧a1 になるまでの間に遅れが
生じることも避けられなかった。しかしながら、この開
き始め電圧a1 にも個体差があるために、バルブ操作信
号So’の増幅範囲の下限を定めることができなかっ
た。
[0012] In addition, since the voltage a 1 in which the valve 23 begins to open is not a 0V, valve operation signal at the time of start-up So 'was not also inevitably be a delay occurs between the until the voltage a 1 start of opening of the valve 23 . However, the lower limit of the amplification range of the valve operation signal So ′ could not be determined due to the individual difference in the voltage a 1 at the start of opening.

【0013】本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなさ
れたもので、その目的は、マスローコントローラのバル
ブの駆動信号がその動作範囲内に入るように調節可能と
し、マスフローコントローラの各回路系の性能的無駄を
省き、精度向上を図ることができるマスフローコントロ
ーラ、マスフローコントローラの調節方法およびマスフ
ローコントローラの調節プログラムを記録した記録媒体
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and has as its object to make it possible to adjust a drive signal of a valve of a mass flow controller so as to fall within an operation range thereof, and to make each circuit system of a mass flow controller possible. It is an object of the present invention to provide a mass flow controller which can reduce the performance waste and improve the accuracy, a method of adjusting the mass flow controller, and a recording medium which records an adjustment program of the mass flow controller.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のマスフローコントローラは流路を流れる流
体の流量を流量設定信号が示す流量にするように開度信
号を出力する制御部と、この開度信号を受けて前記流路
内に設けられたバルブを開閉操作するためのバルブ操作
信号を出力するバルブ駆動回路とを有するマスフローコ
ントローラにおいて、このバルブ駆動回路がバルブの特
性に合わせて調整された出力範囲内のバルブ操作信号を
開度信号に対応して出力するものであることを特徴とし
ている。(請求項1)
In order to achieve the above object, a mass flow controller according to the present invention comprises: a control unit for outputting an opening signal so that a flow rate of a fluid flowing through a flow path is set to a flow rate indicated by a flow rate setting signal; A mass flow controller having a valve drive circuit for receiving the opening signal and outputting a valve operation signal for opening and closing a valve provided in the flow path, wherein the valve drive circuit is adjusted according to the characteristics of the valve. The valve operating signal within the output range thus set is output in accordance with the opening signal. (Claim 1)

【0015】したがって、このマスフローコントローラ
を用いることによりバルブ駆動回路はバルブの特性に合
わせた出力範囲内のバルブ操作信号を開度信号に対応し
て出力するので、開度信号のフルスケールをほゞバルブ
の全閉から全開に対応させることが可能となる。つま
り、バルブ操作信号の出力範囲が回路系に対しほゞ同じ
状態で最適化できるので、よりきめ細かな制御ができ
て、なおかつ性能コスト比を良くすることができる。ま
た、制御部を構成する各回路系の分解能を十分に活用す
るので、回路系に高分解能や高度な情報処理を必要とす
ることがなく、マスフローコントローラの製造コストを
引き下げることができる。
Therefore, by using this mass flow controller, the valve drive circuit outputs a valve operation signal in an output range corresponding to the valve characteristics in accordance with the opening signal, and the full scale of the opening signal is substantially reduced. It is possible to correspond to a fully closed to fully open valve. That is, since the output range of the valve operation signal can be optimized in almost the same state as the circuit system, finer control can be performed, and the performance cost ratio can be improved. In addition, since the resolution of each circuit system constituting the control unit is fully utilized, the circuit system does not require high resolution or advanced information processing, and the manufacturing cost of the mass flow controller can be reduced.

【0016】前記バルブ操作信号と流量の関係を入力す
る入力部と、バルブ操作信号の大きさで流量を微分した
関係を求め、この関係をバルブ操作信号の大きさと流量
の関係の変曲点を頂点とする正規分布類似のロジスティ
ック分布曲線と見なし、このロジスティック分布曲線の
頂点から前後に標準偏差の4倍以内の範囲をバルブの特
性に合わせたバルブ操作信号の出力範囲として求める演
算部と、求められた出力範囲内のバルブ操作信号を出力
するようにバルブ駆動回路を調節するための調節信号を
出力する出力部とを有する場合(請求項2)には、各バ
ルブの特性を極めて容易かつ正確に求めることができ、
これによって確実な動作と精度のさらなる向上を図るこ
とができる。
An input section for inputting the relationship between the valve operation signal and the flow rate, and a relation obtained by differentiating the flow rate with the magnitude of the valve operation signal are obtained. An arithmetic unit for determining a range within four times the standard deviation before and after the vertex of the logistic distribution curve as an output range of a valve operation signal adapted to valve characteristics, assuming a logistic distribution curve similar to a normal distribution having a vertex; And an output section for outputting an adjustment signal for adjusting the valve drive circuit so as to output a valve operation signal within the specified output range (claim 2). You can ask for
As a result, reliable operation and further improvement in accuracy can be achieved.

【0017】本発明のマスフローコントローラの調節方
法は、流路を流れる流体の流量を流量設定信号が示す流
量にするように開度信号を出力する制御部と、この開度
信号を受けて前記流路内に設けられたバルブを開閉操作
するためのバルブ操作信号を出力するバルブ駆動回路と
を有するマスフローコントローラの調節方法であって、
前記バルブ操作信号と流量の関係を測定し、この関係を
基にバルブの開き始めから全開までを含むようなバルブ
操作信号の最小値と最大値を算出し、このバルブ操作信
号の最小値から最大値までの間を出力範囲として、前記
開度信号に対応するバルブ操作信号を出力するようにバ
ルブ駆動回路を調節することを特徴としている。(請求
項3)
According to the method of adjusting a mass flow controller of the present invention, there is provided a control unit for outputting an opening signal so that a flow rate of a fluid flowing through a flow path is set to a flow rate indicated by a flow rate setting signal, A valve drive circuit that outputs a valve operation signal for opening and closing a valve provided in the road, a method of adjusting a mass flow controller,
The relationship between the valve operation signal and the flow rate is measured, and the minimum value and the maximum value of the valve operation signal including from the start of opening of the valve to the full opening are calculated based on the relationship, and the maximum value and the minimum value of the valve operation signal are calculated. The valve drive circuit is adjusted so as to output a valve operation signal corresponding to the opening signal, with an output range up to the value. (Claim 3)

【0018】すなわち、バルブの特性に個体差があって
も、バルブ操作信号と流量の関係を測定してバルブ操作
信号の出力範囲を設定したのちに、この出力範囲内のバ
ルブ操作信号を開度信号に対応して出力するので、バル
ブ操作信号の出力範囲を各バルブの特性に合わせて設定
することが可能となる。したがって、それだけバルブ操
作信号の分解能を上げると共に、マスフローコントロー
ラの信頼性を向上することができる。
That is, even if there is an individual difference in the characteristics of the valves, the relationship between the valve operation signal and the flow rate is measured to set the output range of the valve operation signal. Since the output is performed in response to the signal, the output range of the valve operation signal can be set according to the characteristics of each valve. Therefore, the resolution of the valve operation signal can be increased accordingly, and the reliability of the mass flow controller can be improved.

【0019】前記バルブ操作信号と流量の関係から、バ
ルブ操作信号の大きさで流量を微分した関係を求め、こ
の関係をバルブ操作信号の大きさと流量の関係の変曲点
を頂点とする正規分布類似のロジスティック分布の曲線
と見なし、このロジスティック分布曲線の頂点から前後
に標準偏差の4倍以内の範囲をバルブ操作信号の出力範
囲として、バルブ操作信号の最小値および最大値を求め
る場合(請求項4)には、バルブ操作信号と流量の関係
が以下の式(1)に示す関係であることを用いて、バル
ブ操作信号の最小値および最大値をより正確に求めるこ
とができる。 Q=QMAX /〔1+exp {−β(X−α)}〕 … 式(1) 但し、α,β>0 Q:流量 QMAX :最大流量 α,β:パラメータ X:バルブ操作信号の大きさ
From the relationship between the valve operation signal and the flow rate, a relation obtained by differentiating the flow rate with the magnitude of the valve operation signal is obtained, and this relation is defined as a normal distribution having the inflection point of the relation between the magnitude of the valve operation signal and the flow rate at the top. A case where the minimum value and the maximum value of the valve operation signal are determined by regarding a range within four times the standard deviation before and after the vertex of the logistic distribution curve as a similar range of the logistic distribution curve as an output range of the valve operation signal. In 4), the minimum value and the maximum value of the valve operation signal can be more accurately determined by using the relationship between the valve operation signal and the flow rate represented by the following equation (1). Q = Q MAX / [1 + exp {−β (X−α)}] Expression (1) where α, β> 0 Q: Flow rate Q MAX : Maximum flow rate α, β: Parameter X: Magnitude of valve operation signal

【0020】本発明のマスフローコントローラの調節プ
ログラムを記録した記録媒体は、流路を流れる流体の流
量を流量設定信号が示す流量にするように開度信号を出
力する制御部と、この開度信号を受けて前記流路内に設
けられたバルブを開閉操作するためのバルブ操作信号を
出力するバルブ駆動回路とを有するマスフローコントロ
ーラにおいて、演算処理部に前記バルブ操作信号と流量
の関係を測定し、この関係を基にバルブの開き始めから
全開までを含むようなバルブ操作信号の最小値と最大値
を算出し、このバルブ操作信号の最小値から最大値まで
の間を出力範囲として、前記開度信号に対応するバルブ
操作信号を出力するようにバルブ駆動回路を調節する調
節動作を実行させるためマスフローコントローラの調節
プログラムを記録したことを特徴としている。(請求項
5)
The recording medium storing the adjustment program of the mass flow controller according to the present invention includes a control section for outputting an opening signal so that the flow rate of the fluid flowing through the flow path is equal to the flow rate indicated by the flow rate setting signal; A mass flow controller having a valve drive circuit that outputs a valve operation signal for opening and closing a valve provided in the flow path in response to the measurement, measuring a relationship between the valve operation signal and the flow rate in an arithmetic processing unit, Based on this relationship, the minimum value and the maximum value of the valve operation signal including from the start of opening of the valve to the full opening are calculated, and the output range is defined as the output range between the minimum value and the maximum value of the valve operation signal. Record the adjustment program of the mass flow controller to execute the adjustment operation to adjust the valve drive circuit to output the valve operation signal corresponding to the signal It is characterized in that was. (Claim 5)

【0021】すなわち、マスフローコントローラ内また
は外部に取り付けられた演算処理部によって調節プログ
ラムを実行することにより、バルブ操作信号の最小値と
最大値を設定して、開度信号に対応するバルブ操作信号
の出力範囲を適切に調節することができる。
That is, a minimum value and a maximum value of the valve operation signal are set by executing the adjustment program by an arithmetic processing unit mounted inside or outside the mass flow controller, and the valve operation signal corresponding to the opening signal is set. The output range can be adjusted appropriately.

【0022】前記調節プログラムが、前記バルブ操作信
号と流量の関係から、バルブ操作信号の大きさで流量を
微分した関係を求め、この関係をバルブ操作信号の大き
さと流量の関係の変曲点を頂点とする正規分布類似のロ
ジスティック分布の曲線と見なし、このロジスティック
分布曲線の頂点から前後に標準偏差の4倍以内の範囲を
バルブ操作信号の出力範囲として、バルブ操作信号の最
小値および最大値を求めるものである場合(請求項6)
には、バルブ操作信号の出力範囲を自動的かつ正確に求
めることができる。
The adjustment program obtains a relationship obtained by differentiating the flow rate with the magnitude of the valve operation signal from the relationship between the valve operation signal and the flow rate, and calculates the inflection point of the relationship between the magnitude of the valve operation signal and the flow rate. The minimum value and the maximum value of the valve operation signal are regarded as the output range of the valve operation signal, with a range within four times the standard deviation before and after the vertex of the logistic distribution curve being regarded as a logistic distribution curve similar to a normal distribution having a vertex. If it is what you want (Claim 6)
Thus, the output range of the valve operation signal can be obtained automatically and accurately.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1は本発明のマスフローコント
ローラ1の一例を示すブロック図である。本例のマスフ
ローコントローラ1は流体を流すための流路2と、この
流路2内に設けられて流体の流れを制御するバルブ3
と、流路2に設けられて流体の流量を測定する流量測定
部4と、この流量測定部4によって測定された流量が設
定流量になるように開度信号Soを出力する制御部5
と、この開度信号Soをバルブ3の駆動に必要な電力を
有するバルブ操作信号Sbに変換するバルブ駆動回路6
とを有している。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a mass flow controller 1 according to the present invention. The mass flow controller 1 of this embodiment includes a flow path 2 for flowing a fluid, and a valve 3 provided in the flow path 2 for controlling the flow of the fluid.
A flow measurement unit 4 provided in the flow path 2 for measuring the flow rate of the fluid; and a control unit 5 for outputting the opening signal So so that the flow rate measured by the flow measurement unit 4 becomes the set flow rate.
And a valve drive circuit 6 for converting the opening signal So into a valve operation signal Sb having electric power necessary for driving the valve 3.
And

【0024】7は外部から入力されるアナログの流量設
定信号Sinと、流量測定部4によって測定された流量
信号Sqと、前記バルブ操作信号Sbを入力する入力部
であって、本例では前記制御部5が各信号Sin,S
q,Sbの大きさをデジタル信号によって入力可能とす
るためのADコンバータである。なお、流量設定信号S
inはこのADコンバータ7を介してアナログ入力され
ることに限られるものではなく、後述のデジタル信号に
よってのみ入力される構成であってもよい。
Reference numeral 7 denotes an input section for inputting an analog flow rate setting signal Sin input from the outside, a flow rate signal Sq measured by the flow rate measuring section 4, and the valve operation signal Sb. The unit 5 controls each signal Sin, S
This is an AD converter for enabling the magnitudes of q and Sb to be input by digital signals. The flow rate setting signal S
In is not limited to being input analogly through the AD converter 7, but may be input only by a digital signal described later.

【0025】8はデジタル信号によって出力された開度
信号Soをアナログ値に変換するDAコンバータであっ
て、例えば100段階のデジタル値をこれに対応するア
ナログ値に変換する機能を有する。なお、アナログ値に
変換された開度信号Soはマスフローコントローラ1の
外部に出力することにより、このマスフローコントロー
ラ1の状態を外部からモニタできるようにしているが、
この開度信号Soはデジタル信号によってのみ外部に出
力する構成であってもよい。
Reference numeral 8 denotes a DA converter for converting the opening signal So output from the digital signal into an analog value, and has a function of converting, for example, a digital value of 100 stages into a corresponding analog value. Although the opening degree signal So converted into the analog value is output to the outside of the mass flow controller 1, the state of the mass flow controller 1 can be monitored from the outside.
The opening signal So may be output to the outside only by a digital signal.

【0026】また、9は前記制御部5がその内部処理に
おいて実行するプログラムや、各種データを記録するコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、例えば不
揮発性の書換え可能なメモリICである。なお、本発明
は記録媒体9の種類や制御部5と記憶媒体9を別に設け
る点などを限定するものではないことはいうまでもな
い。
Reference numeral 9 denotes a computer-readable recording medium for recording programs executed by the control unit 5 in its internal processing and various data, such as a nonvolatile rewritable memory IC. It is needless to say that the present invention does not limit the type of the recording medium 9 or the point that the control unit 5 and the storage medium 9 are separately provided.

【0027】10は外部機器との情報交換を行なう例え
ばEIA−232規格のインターフェースであって、本
例では外部の情報処理装置11と接続される。そして、
本例では前記流量設定信号Sinはこのインターフェー
ス10を介して情報処理装置11からデジタル信号とし
て与えられて制御部5に入力される。一方、開度信号S
o,流量信号Sq,バルブ操作信号Sbはインターフェ
ース10を介して情報処理装置11にモニタ出力される
ように構成している。すなわち、本例は情報処理装置1
1を含めて、一つのマスフローコントローラ1を構成す
る。
An interface 10 for exchanging information with an external device, for example, an EIA-232 standard, is connected to an external information processing apparatus 11 in this example. And
In this example, the flow rate setting signal Sin is given as a digital signal from the information processing device 11 through the interface 10 and is input to the control unit 5. On the other hand, the opening signal S
The o, the flow signal Sq, and the valve operation signal Sb are configured to be monitored and output to the information processing device 11 via the interface 10. That is, in this example, the information processing apparatus 1
1 and one mass flow controller 1.

【0028】また、12は情報処理装置11の内部に設
けられた演算部(例えばCPU)、13はこの演算部1
2によって使用されるメモリ、14は前記インターフェ
ース10と接続されて各信号So,Sb,Sqの入力と
流量設定信号Sinおよび後述する調節信号Saの出力
を行なうインターフェースである。そして、インタフェ
ースはEIA−232規格に限られるものではなく、様
々なインターフェースを使用可能であることは言うまで
もない。
Reference numeral 12 denotes an operation unit (for example, a CPU) provided inside the information processing apparatus 11, and reference numeral 13 denotes the operation unit 1.
A memory 14 is connected to the interface 10 for inputting the signals So, Sb, Sq, and outputting the flow rate setting signal Sin and the adjustment signal Sa described later. The interface is not limited to the EIA-232 standard, and it goes without saying that various interfaces can be used.

【0029】前記バルブ3は例えば図7に示したダイヤ
フラムの弁体と、これを進退操作するためにピエゾ素子
を重ねてなる弁体操作部とからなるピエゾバルブであ
り、本例では0〜15Vの電圧信号によって操作される
ものとする。したがって、バルブ操作信号Sbの変化に
対する弁体の操作量の変化の応答性を良くしており、よ
り精度の高い弁体操作を可能としている。
The valve 3 is, for example, a piezo valve composed of a diaphragm valve element shown in FIG. 7 and a valve element operation section in which piezo elements are stacked to move the valve element forward and backward. It shall be operated by a voltage signal. Therefore, the responsiveness of the change in the operation amount of the valve body to the change in the valve operation signal Sb is improved, and more accurate valve body operation is enabled.

【0030】しかしながら、バルブ3をピエゾバルブに
することは本発明の要旨ではなく、本発明はこれを限定
するものではないことはいうまでもない。
However, making the valve 3 a piezo valve is not the gist of the present invention, and it goes without saying that the present invention is not limited to this.

【0031】制御部5は例えばワンチップマイコンであ
り、その内部には簡単な演算回路(演算部)を有してい
る。そして、外部機器(本例の場合は情報処理装置1
1)との各種信号Sin,Sq,Sb,Soの受渡しを
行うと共に、DAコンバータ8に出力する開度信号So
の出力を行うことによって、マスフローコントローラ1
を制御するものである。また、前記バルブ駆動回路6の
増幅率やオフセット電圧などを設定する後述の調節信号
Saを前記情報処理装置11から受けてバルブ駆動回路
6に出力する機能を有している。
The control unit 5 is, for example, a one-chip microcomputer, and has a simple arithmetic circuit (arithmetic unit) inside. Then, the external device (the information processing device 1 in this case)
1), the various signals Sin, Sq, Sb, and So are transferred, and the opening signal So output to the DA converter 8 is transmitted.
Output of the mass flow controller 1
Is controlled. Further, it has a function of receiving an adjustment signal Sa for setting an amplification factor, an offset voltage and the like of the valve drive circuit 6 from the information processing device 11 and outputting the signal to the valve drive circuit 6.

【0032】すなわち、本例の制御部5はその演算部に
おいて開度信号Soの出力を行うための演算は行なうも
のの、後述するバルブ3の特性に合わせたバルブ操作信
号Sbの出力範囲を求めるための演算は制御部5内の演
算部ではなく情報処理装置11内の演算部12によって
行なうように構成している。なお、以下の説明では、本
例のバルブ3の特性は図8に示した従来のマスフローコ
ントローラ21のバルブ23の特性と同じであるとして
説明する。
That is, the control unit 5 of this embodiment performs an operation for outputting the opening signal So in its operation unit, but obtains an output range of the valve operation signal Sb according to the characteristics of the valve 3 described later. Is configured not to be performed by the calculation unit in the control unit 5 but by the calculation unit 12 in the information processing apparatus 11. In the following description, it is assumed that the characteristics of the valve 3 of this example are the same as the characteristics of the valve 23 of the conventional mass flow controller 21 shown in FIG.

【0033】Saは演算部12によって求められたバル
ブ3の特性に合わせて生成された調節信号であって、所
定の出力範囲内のバルブ操作信号Sbを出力するように
バルブ駆動回路6を調節するためのものである。つま
り、本例ではインターフェース10,14および制御部
5が調節信号Saを出力する出力部を構成する。
Sa is an adjustment signal generated in accordance with the characteristics of the valve 3 obtained by the calculation unit 12, and adjusts the valve drive circuit 6 so as to output a valve operation signal Sb within a predetermined output range. It is for. That is, in this example, the interfaces 10 and 14 and the control unit 5 constitute an output unit that outputs the adjustment signal Sa.

【0034】一方、バルブ駆動回路6は前記調節信号S
aによってバルブ3の特性に合わせて調整された電圧範
囲内のバルブ操作信号Sbを開度信号Soに対応して出
力するものであり、例えば図2に示すような、オフセッ
ト電圧Voおよび増幅率Aの調節部15を有している。
On the other hand, the valve drive circuit 6 receives the adjustment signal S
a to output a valve operation signal Sb within a voltage range adjusted in accordance with the characteristics of the valve 3 in accordance with the opening signal So. For example, as shown in FIG. Adjustment section 15.

【0035】図2において、16は任意の増幅率Aで開
度信号Soを増幅する乗算器、17は増幅された開度信
号Soにオフセット電圧Voを加算してバルブ操作信号
Sbの最小値aを設定可能とする加算器である。したが
って、前記調節信号Saが調節部15に入力されると、
調節部15によってオフセット電圧Voおよび増幅率A
の値が出力されて、所定の出力範囲内のバルブ操作信号
Sbを開度信号Soに対応して出力することができる。
In FIG. 2, reference numeral 16 denotes a multiplier for amplifying the opening signal So at an arbitrary amplification factor A, and 17 denotes a minimum value a of the valve operation signal Sb by adding an offset voltage Vo to the amplified opening signal So. Can be set. Therefore, when the adjustment signal Sa is input to the adjustment unit 15,
The offset voltage Vo and the amplification factor A are adjusted by the adjusting unit 15.
Is output, and a valve operation signal Sb within a predetermined output range can be output in accordance with the opening degree signal So.

【0036】なお、本発明は図2に示すようにバルブ操
作信号Sbの出力範囲を調節信号Saによって調節する
ことを限定するものではない。すなわち、調節部15の
代わりに可変抵抗などの調節素子を設けて、オフセット
Voや増幅率Aを変えることにより、バルブ駆動回路6
の構成を簡素にすることができる。
The present invention does not limit the adjustment of the output range of the valve operation signal Sb by the adjustment signal Sa as shown in FIG. That is, by providing an adjusting element such as a variable resistor in place of the adjusting section 15 and changing the offset Vo and the amplification factor A, the valve driving circuit 6
Can be simplified.

【0037】図3は本例のバルブ駆動回路6の入力−出
力特性を示す図である。すなわち、本例の場合、オフセ
ット電圧Voは2Vであり、バルブ操作信号Sbの出力
範囲Bは2〜3Vになるように増幅率Aを調節する。つ
まり、例えば開度信号Soが100の時の電圧が100
mVであるとすると、増幅率Aは10となる。
FIG. 3 is a diagram showing the input-output characteristics of the valve drive circuit 6 of the present embodiment. That is, in the case of the present example, the amplification factor A is adjusted so that the offset voltage Vo is 2 V and the output range B of the valve operation signal Sb is 2 to 3 V. That is, for example, when the opening signal So is 100, the voltage is 100
Assuming mV, the amplification factor A is 10.

【0038】このようにして、バルブ操作信号Sbの最
小値aがオフセット電圧Vo(本例では2V)、最大値
bが本例では3Vとなるようにバルブ駆動回路6が調節
されて、開度信号Soに対して直線的に変化するバルブ
操作信号Sbを出力する。なお、本例においてバルブ操
作信号Sbの出力範囲Bは2〜3Vとして説明したの
は、説明を簡単にするためであり、その最小値aおよび
最大値bが整数になるということを示しているのではな
いことは言うまでもない。
In this manner, the valve drive circuit 6 is adjusted so that the minimum value a of the valve operation signal Sb becomes the offset voltage Vo (2 V in this example) and the maximum value b becomes 3 V in this example, and the opening degree is adjusted. It outputs a valve operation signal Sb that changes linearly with the signal So. In this example, the output range B of the valve operation signal Sb is described as 2 to 3 V for the sake of simplicity, and indicates that the minimum value a and the maximum value b are integers. It goes without saying that it is not.

【0039】したがって、図8に示すバルブ3の特性と
比較すると、開度信号Soが0であるときのバルブ操作
信号Sbはバルブ3の開き始め電圧a1 より僅かに小さ
い最小値aであり、開度信号Soが100であるときの
バルブ操作信号Sbはバルブ3が全開になる電圧b1
り僅かに大きい最大値bとなる。
Therefore, as compared with the characteristics of the valve 3 shown in FIG. 8, the valve operation signal Sb when the opening signal So is 0 is the minimum value a slightly smaller than the voltage a 1 at which the valve 3 starts to open. valve operation signal Sb when opening signal so is 100 becomes the maximum value b is slightly larger than the voltage b 1 the valve 3 is fully opened.

【0040】なお、本発明のバルブ駆動回路6の構成お
よび入力−出力特性はバルブ3の特性に合わせて、曲線
的な入力−出力特性を有するように調整されるなど、様
々な変形が考えられる。何れにしても、バルブ3の特性
に合わせてバルブ操作信号Sbの最小値Vminと最大
値Vmaxが設定されることにより、開度信号Soのほ
ゞフルスケールをバルブ3の実際の開閉状態の制御に用
いることができる。
Various modifications are conceivable, for example, the configuration and input-output characteristics of the valve drive circuit 6 of the present invention are adjusted to have a curved input-output characteristic in accordance with the characteristics of the valve 3. . In any case, by setting the minimum value Vmin and the maximum value Vmax of the valve operation signal Sb in accordance with the characteristics of the valve 3, the full-scale of the opening degree signal So is controlled to control the actual opening / closing state of the valve 3. Can be used.

【0041】次に、図4に示すフローチャートおよび図
5,6を用いて前記バルブ3の特性を測定する方法を説
明する。なお、以下の説明ではバルブ3の特性の測定
を、マスフローコントローラの調節プログラムP(図1
参照)を用いて行なう例を開示するが、この手順に従っ
て作業者がバルブ3の特性を測定してもよいことはいう
までもない。また、マスフローコントローラの調節プロ
グラムは例えばCD−ROMやフロッピー(登録商標)
ディスクやメモリチップなどの記録媒体に記録された状
態で供給される。
Next, a method for measuring the characteristics of the valve 3 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 4 and FIGS. In the following description, the measurement of the characteristics of the valve 3 is performed using the adjustment program P (FIG. 1) of the mass flow controller.
(See FIG. 3), but it goes without saying that the operator may measure the characteristics of the valve 3 according to this procedure. The adjustment program of the mass flow controller is, for example, a CD-ROM or a floppy (registered trademark).
It is supplied in a state recorded on a recording medium such as a disk or a memory chip.

【0042】図4はバルブ3の特性に合わせたバルブ操
作信号Sbの出力範囲Bを求めるための演算方法の一例
を示すものであり、本例では情報処理装置11によって
実行されるマスフローコントローラの調節プログラムP
の動作を示している。この調節プログラムPを実行する
と、前記情報処理装置は、まず、ステップS1 に示すよ
うにバルブ駆動回路6の初期化を行なう。すなわち、開
度信号Soの0〜100までの変化に対応して電圧0〜
15Vのバルブ操作信号Sbを出力するように、バルブ
駆動回路6に調節信号Saを出力する。
FIG. 4 shows an example of a calculation method for obtaining the output range B of the valve operation signal Sb according to the characteristics of the valve 3. In this example, the adjustment of the mass flow controller executed by the information processing apparatus 11 is performed. Program P
The operation of FIG. Running this regulatory program P, the information processing apparatus, first, as shown in step S 1 is performed to initialize the valve drive circuit 6. That is, in response to the change of the opening signal So from 0 to 100, the voltage 0
An adjustment signal Sa is output to the valve drive circuit 6 so as to output a valve operation signal Sb of 15V.

【0043】次に、情報処理装置11は開度信号Soを
その最小値から最大値までを100等分した値を最小値
から順番にDAコンバータ8に書き込んで、そのときの
バルブ操作信号Sbおよび流量信号Sqの値を読み取っ
てその関係を測定する。(ステップS2 )このとき測定
されるバルブ操作信号Sbの大きさX(電圧)と流量信
号Sqの大きさ(以下、単に流量Qという)との関係は
図8に示したものと同じになる。
Next, the information processing device 11 writes the value obtained by dividing the opening signal So from the minimum value to the maximum value by 100 into the DA converter 8 in order from the minimum value, and writes the valve operation signal Sb and the value at that time. The value of the flow signal Sq is read and the relationship is measured. (Step S 2 ) The relationship between the magnitude X (voltage) of the valve operation signal Sb measured at this time and the magnitude of the flow rate signal Sq (hereinafter, simply referred to as flow rate Q) is the same as that shown in FIG. .

【0044】なお、前記情報処理装置11は流量信号S
qの値のみを読み取って、出力した開度信号Soの大き
さと、そのときの流量Qの関係を求めてもよい。しかし
ながら、本例ではバルブ操作信号Sbの大きさもADコ
ンバータ7を介して読み取ることにより、DAコンバー
タ8やバルブ駆動回路6の内部回路などによって生じる
かもしれない信号の歪みなども同時に測定し、より正確
な制御をおこなうようにしている。
Note that the information processing device 11 outputs the flow signal S
By reading only the value of q, the relationship between the magnitude of the output opening signal So and the flow rate Q at that time may be obtained. However, in this example, by reading the magnitude of the valve operation signal Sb via the AD converter 7, signal distortion that may be caused by the DA converter 8, the internal circuit of the valve drive circuit 6, and the like is measured at the same time. Control is performed.

【0045】ついで、情報処理装置11で求めた流量Q
をバルブ操作信号Sbの大きさXで微分する。(ステッ
プS3
Next, the flow rate Q obtained by the information processing device 11
Is differentiated by the magnitude X of the valve operation signal Sb. (Step S 3 )

【0046】図5はバルブ操作信号Sbの大きさをXと
して流量Qを微分したときの流量変化率dQ/dXとバ
ルブ操作信号Sbの大きさXとの関係を示す図である。
ところで、流量Qとバルブ操作信号Sbの大きさXの関
係には、既に式(1)を用いて詳述したように、Q=Q
MAX /〔1+exp {−β(X−α)}〕の関係があり、
ロジスティック曲線となる。したがって、この流量Qを
バルブ操作信号Sbの大きさXによって微分することに
よって得られる曲線Lは、ロジスティック分布の曲線L
となる。すなわち、前記ロジスティック分布曲線Lの標
準偏差σを算出することができる。(ステップS4
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the flow rate change rate dQ / dX and the magnitude X of the valve operation signal Sb when the flow rate Q is differentiated with the magnitude of the valve operation signal Sb being X.
Incidentally, the relationship between the flow rate Q and the magnitude X of the valve operation signal Sb is, as already described in detail by using the equation (1), Q = Q
MAX / [1 + exp {-β (X-α)}], and
It becomes a logistic curve. Therefore, a curve L obtained by differentiating the flow rate Q by the magnitude X of the valve operation signal Sb is a logistic distribution curve L.
Becomes That is, the standard deviation σ of the logistic distribution curve L can be calculated. (Step S 4 )

【0047】そして、ロジスティック分布曲線Lはその
中心から標準偏差σの3.6倍以内に全体の99.7%
が含まれることで知られている。そこで、本例では前記
曲線Lの頂点となるバルブ操作信号Sbの大きさXをα
として、この中心点αから左右に4σの位置をバルブ操
作信号Sbの最小値aおよび最大値bとして求める。
(ステップS5
The logistic distribution curve L is 99.7% of the whole within 3.6 times the standard deviation σ from its center.
Is known to be included. Therefore, in this example, the magnitude X of the valve operation signal Sb at the top of the curve L is α
Then, the position of 4σ right and left from the center point α is obtained as the minimum value a and the maximum value b of the valve operation signal Sb.
(Step S 5)

【0048】なお、標準偏差σの4倍という値はバルブ
3の開き始め電圧a1 および全開電圧b1 が、確実にバ
ルブ操作信号Sbの最小値aから最大値bの間に入るた
めに定めた値であるが、本発明に示す方法で演算するこ
とにより、極めて簡単かつ正確に最適な出力範囲Bを設
定することができる。しかしながら、開き始め電圧a 1
および全開電圧b1 がバルブ操作信号Sbの出力範囲B
内から外れる場合には、標準偏差σの4倍以上の幅を取
ってもよい。
It should be noted that the value of four times the standard deviation σ is the value of the valve.
3 Opening voltage a1And full open voltage b1But surely
Of the lube operation signal Sb between the minimum value a and the maximum value b.
It is a value determined in advance, but it can be calculated by the method shown in the present invention.
With this, the optimum output range B can be set very easily and accurately.
Can be specified. However, the voltage a 1
And full open voltage b1Is the output range B of the valve operation signal Sb.
If it deviates from the inside, take a width of at least 4 times the standard deviation σ.
You may.

【0049】この場合も、本発明の効果が十分に現れる
のは標準偏差σの5倍程度以下をバルブ操作信号Sbの
出力範囲Bとすることが望ましい。したがって、バルブ
操作信号Sbの出力範囲Bをある程度広げても、バルブ
3の開き始め電圧a1 および全開電圧b1 が出力範囲B
内に入らない場合には、そのバルブ3に欠陥があると判
断してもよい。
Also in this case, it is desirable that the output range B of the valve operation signal Sb should be set to about 5 times or less of the standard deviation σ so that the effect of the present invention is sufficiently exhibited. Therefore, even if the output range B of the valve operation signal Sb is expanded to some extent, the opening voltage a 1 and the fully open voltage b 1 of the valve 3 are not changed.
If not, it may be determined that the valve 3 is defective.

【0050】次に、情報処理装置11はバルブ駆動回路
6に対して調節信号Saを出力し、バルブ駆動回路6が
バルブ3の特性に合わせて調整された出力範囲B内のバ
ルブ操作信号Sbを開度信号Soに対応して出力するよ
うに設定する。(ステップS 6
Next, the information processing device 11 is a valve drive circuit.
And outputs an adjustment signal Sa to the valve driving circuit 6.
A valve within the output range B adjusted according to the characteristics of the valve 3
The lube operation signal Sb is output in accordance with the opening signal So.
Set as follows. (Step S 6)

【0051】そして、再び開度信号Soを100等分
し、順次開度信号Soを変えて出力し、そのときのバル
ブ操作信号Sbの大きさXに対する流量Qの変化を測定
する。(ステップS7
Then, the opening signal So is again divided into 100 equal parts, the opening signal So is sequentially changed and output, and the change in the flow rate Q with respect to the magnitude X of the valve operation signal Sb at that time is measured. (Step S 7)

【0052】図6はこのときに測定されるバルブ操作信
号Sbまたは開度信号Soと流量Qとの関係を示す図で
ある。図6が示すように、本発明を用いることによりバ
ルブ駆動回路6は最小値aから最大値bまでの限られた
出力範囲Bを100等分してバルブ操作信号Sbを出力
することができる。すなわち、情報処理装置11は開度
信号Soに対する流量Qの特性曲線を求める。(ステッ
プS8
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the flow rate Q and the valve operation signal Sb or the opening signal So measured at this time. As shown in FIG. 6, by using the present invention, the valve drive circuit 6 can output the valve operation signal Sb by dividing the limited output range B from the minimum value a to the maximum value b into 100 equal parts. That is, the information processing device 11 obtains a characteristic curve of the flow rate Q with respect to the opening signal So. (Step S 8 )

【0053】そして、この開度信号Soに対する流量Q
の特性曲線が示すように、情報処理装置11または制御
部5は、開度信号Soのほゞフルスケールを流量Qの制
御のために用いることができる。つまり、マスフローコ
ントローラ1に搭載されたDAコンバータ8の分解能が
低い場合であっても、極めて高精度の流量制御を行うこ
とができる。
The flow rate Q corresponding to the opening degree signal So
As shown by the characteristic curve, the information processing apparatus 11 or the control unit 5 can use the almost full scale of the opening degree signal So for controlling the flow rate Q. That is, even when the resolution of the DA converter 8 mounted on the mass flow controller 1 is low, it is possible to perform the flow control with extremely high accuracy.

【0054】なお、上述した例では、制御部5とは別の
演算部12を有する情報処理装置11を接続して、バル
ブ3の特性を測定し、バルブ駆動回路6に対する調節信
号Saが外部の情報処理装置11から与えられる例を説
明したが、本発明はこの構成を限定するものではない。
すなわち、制御部5に十分な演算能力がある場合には、
制御部5内の演算部で前記マスフローコントローラの調
節プログラムPを実行して、バルブ駆動回路6の設定を
するようにしてもよい。
In the above-described example, the information processing device 11 having the operation unit 12 different from the control unit 5 is connected to measure the characteristics of the valve 3, and the adjustment signal Sa to the valve drive circuit 6 is supplied to an external device. Although the example given from the information processing apparatus 11 has been described, the present invention does not limit this configuration.
That is, if the control unit 5 has a sufficient calculation capability,
An arithmetic unit in the control unit 5 may execute the adjustment program P of the mass flow controller to set the valve drive circuit 6.

【0055】また、制御部5によってバルブ駆動回路6
に対する調節信号Saの出力が行われる場合には、外部
機器に対するインターフェース10をあえて設ける必要
がない。この場合には、マスフローコントローラ1はア
ナログによる流量設定信号Sinの入力部だけを有する
アナログ入力のマスフローコントローラであってもよ
い。
The control unit 5 controls the valve driving circuit 6
When the adjustment signal Sa is output to the external device, it is not necessary to provide the interface 10 to the external device. In this case, the mass flow controller 1 may be an analog input mass flow controller having only an input section for an analog flow rate setting signal Sin.

【0056】加えて、前記インターフェース10はバル
ブ3の特性を測定し、バルブ駆動回路6に調節信号Sa
を出力するときにのみ用いられてもよい。すなわち、マ
スフローコントローラ1を製造したときに、最初にバル
ブ3の特性を測定して、適切な制御を行えるようにバル
ブ駆動回路6を設定するときにのみ、外部の情報処理装
置11を接続し、それ以外のときには制御部5によって
開度信号Soを出力するように構成してもよい。
In addition, the interface 10 measures the characteristics of the valve 3 and sends an adjustment signal Sa to the valve drive circuit 6.
May be used only when outputting. That is, when the mass flow controller 1 is manufactured, an external information processing device 11 is connected only when the characteristics of the valve 3 are first measured and the valve drive circuit 6 is set so that appropriate control can be performed. Otherwise, the controller 5 may be configured to output the opening signal So.

【0057】さらに、前記バルブ駆動回路6に対する調
節信号Saの出力はマスフローコントローラ1の製造時
のみならず、所定の間隔でメンテナンスとして行っても
よい。この場合、バルブ3の特性が経時変化を起こして
いたとしても、常に最適な状態でバルブ3の開度を制御
することができる。
Further, the output of the adjustment signal Sa to the valve drive circuit 6 may be performed not only at the time of manufacturing the mass flow controller 1 but also at predetermined intervals as maintenance. In this case, even if the characteristics of the valve 3 change with time, the opening of the valve 3 can be controlled in an optimum state at all times.

【0058】また、前記バルブ駆動回路6に対する調節
信号Saの出力は図7に示したような既存のデジタル方
式のマスフローコントローラ21においても行われるも
のであるから、前述のマスフローコントローラの調節プ
ログラムPを用いることにより、既存のマスフローコン
トローラ21においてもバルブ操作信号Sbの出力範囲
Bを適切なものに設定することができる。
The output of the adjustment signal Sa to the valve drive circuit 6 is also performed by the existing digital mass flow controller 21 as shown in FIG. By using this, even in the existing mass flow controller 21, the output range B of the valve operation signal Sb can be set to an appropriate value.

【0059】上述した何れの場合においても、バルブ3
の変化範囲がDAコンバータ8などの回路系に対しほぼ
同じ状態で最適化できるため、よりきめ細かな制御が可
能となる。また、回路系の能力を十分に利用できるの
で、DAコンバータ8等の回路部品の性能的無駄を省
き、性能コスト比を良くすることができる。
In any of the above cases, the valve 3
Can be optimized in almost the same state with respect to the circuit system such as the DA converter 8, so that finer control is possible. Further, since the capability of the circuit system can be sufficiently utilized, the performance waste of the circuit components such as the DA converter 8 can be reduced, and the performance cost ratio can be improved.

【0060】とりわけ、バルブ動作の特性がロジスティ
ック曲線になるという特徴を有効に利用し、標準偏差の
原理を効果的に活用することにより、バルブの開き始め
電圧や全開になるときの電圧を極めて容易かつ正確に求
めることを可能として、回路系の設計あるいは調整を容
易にすることができる。
In particular, by utilizing the characteristic that the characteristic of the valve operation becomes a logistic curve and utilizing the principle of the standard deviation effectively, the voltage at the time of opening the valve and the voltage at the time of full opening can be extremely easily. In addition, it is possible to obtain the value accurately and to facilitate the design or adjustment of the circuit system.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、バルブ駆
動回路がバルブの特性に合わせた出力範囲内のバルブ操
作信号を開度信号に対応して出力することにより、開度
信号のフルスケールをほゞバルブの全閉から全開に対応
させ、バルブ操作信号の出力範囲が回路系に対しほゞ同
じ状態で最適化できるので、よりきめ細かな制御ができ
て、なおかつ性能コスト比を良くすることができる。ま
た、制御部を構成する各回路系の分解能を十分に活用す
るので、回路系に高分解能や高度な情報処理を必要とす
ることがなく、マスフローコントローラの製造コストを
引き下げることができる。
As described above, according to the present invention, the valve drive circuit outputs a valve operation signal within an output range corresponding to the valve characteristics in accordance with the opening signal, thereby providing a full scale of the opening signal. Can be fully closed to fully opened and the output range of the valve operation signal can be optimized in almost the same condition for the circuit system, so that finer control is possible and the performance cost ratio is improved. Can be. In addition, since the resolution of each circuit system constituting the control unit is fully utilized, the circuit system does not require high resolution or advanced information processing, and the manufacturing cost of the mass flow controller can be reduced.

【0062】また、本発明では、バルブ操作信号の大き
さで流量を微分するとロジスティック分布の曲線となる
ことを活用するので、バルブ操作信号の適切な出力範囲
を容易に求めることができ、各バルブの特性を極めて容
易かつ正確に求めることができ、これによって確実な動
作と精度のさらなる向上を図ることができる。
Further, the present invention utilizes the fact that the flow rate is differentiated with the magnitude of the valve operation signal to form a logistic distribution curve. Therefore, an appropriate output range of the valve operation signal can be easily obtained, and each valve can be easily obtained. Characteristic can be obtained extremely easily and accurately, whereby reliable operation and further improvement of accuracy can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のマスフローコントローラの一例を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a mass flow controller according to the present invention.

【図2】前記マスフローコントローラのバルブ駆動回路
の一例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a valve drive circuit of the mass flow controller.

【図3】前記バルブ駆動回路の入力−出力特性を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing input-output characteristics of the valve drive circuit.

【図4】マスフローコントローラの調節プログラムによ
るマスフローコントローラの調節方法の一例を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method of adjusting a mass flow controller by an adjustment program of the mass flow controller.

【図5】前記マスフローコントローラの調節方法の説明
をする図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of adjusting the mass flow controller.

【図6】前記マスフローコントローラの調節方法の説明
をする別の図である。
FIG. 6 is another diagram illustrating a method of adjusting the mass flow controller.

【図7】従来のマスフローコントローラの構成の一例を
示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional mass flow controller.

【図8】マスフローコントローラのバルブの特性を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a valve of the mass flow controller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マスフローコントローラ、2…流路、3…バルブ、
4…流量測定部、5…制御部、6…バルブ駆動回路、7
…入力部、13…記録媒体、12…演算部、14,1
0,5…出力部、a…バルブ操作信号の最小値、a1
バルブの開き始め電圧、b…バルブ操作信号の最大値、
1 …バルブの全開電圧、B…出力範囲、L…正規分布
曲線、P…調節プログラム、Q…流量、Sa…調節信
号、Sb…バルブ操作信号、So…開度信号、α…中
心、σ…標準偏差。
1 ... mass flow controller, 2 ... flow path, 3 ... valve,
4 ... Flow measurement unit, 5 ... Control unit, 6 ... Valve drive circuit, 7
... Input unit, 13 ... Recording medium, 12 ... Calculation unit, 14,1
0,5 ... output unit, a ... minimum value of the valve operating signal, a 1 ...
The voltage at which the valve starts to open, b: the maximum value of the valve operation signal,
b 1 : full open voltage of valve, B: output range, L: normal distribution curve, P: adjustment program, Q: flow rate, Sa: adjustment signal, Sb: valve operation signal, So: opening signal, α: center, σ …standard deviation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 霜村 三造 京都府京都市南区上鳥羽鉾立町11番5 株 式会社エステック内 Fターム(参考) 3J071 AA11 BB11 BB14 CC12 DD14 EE02 EE18 EE25 FF01 FF04 FF11 5H004 GA14 GB15 HA02 HB02 JB19 KA44 KA54 LA17 MA04 5H307 BB01 DD20 EE02 EE07 EE12 FF06 GG15 HH04 HH08 HH12 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Sanzo Shimomura 11-5 Kamibahakodatemachi, Minami-ku, Kyoto-shi, Kyoto F-term in ESTEC Co., Ltd. (reference) 3J071 AA11 BB11 BB14 CC12 DD14 EE02 EE18 EE25 FF01 FF04 FF11 5H004 GA14 GB15 HA02 HB02 JB19 KA44 KA54 LA17 MA04 5H307 BB01 DD20 EE02 EE07 EE12 FF06 GG15 HH04 HH08 HH12

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流路を流れる流体の流量を流量設定信号
が示す流量にするように開度信号を出力する制御部と、
この開度信号を受けて前記流路内に設けられたバルブを
開閉操作するためのバルブ操作信号を出力するバルブ駆
動回路とを有するマスフローコントローラにおいて、こ
のバルブ駆動回路がバルブの特性に合わせて調整された
出力範囲内のバルブ操作信号を開度信号に対応して出力
するものであることを特徴とするマスフローコントロー
ラ。
A control unit that outputs an opening degree signal so that a flow rate of a fluid flowing through the flow path is set to a flow rate indicated by a flow rate setting signal;
A mass flow controller having a valve drive circuit for receiving the opening signal and outputting a valve operation signal for opening and closing a valve provided in the flow path, wherein the valve drive circuit is adjusted according to the characteristics of the valve. A mass flow controller for outputting a valve operation signal within the specified output range in accordance with the opening signal.
【請求項2】 前記バルブ操作信号と流量の関係を入力
する入力部と、バルブ操作信号の大きさで流量を微分し
た関係を求め、この関係をバルブ操作信号の大きさと流
量の関係の変曲点を頂点とする正規分布類似のロジステ
ィック分布曲線と見なし、このロジスティック分布曲線
の頂点から前後に標準偏差の4倍以内の範囲をバルブの
特性に合わせたバルブ操作信号の出力範囲として求める
演算部と、求められた出力範囲内のバルブ操作信号を出
力するようにバルブ駆動回路を調節するための調節信号
を出力する出力部とを有する請求項1に記載のマスフロ
ーコントローラ。
2. An input section for inputting the relationship between the valve operation signal and the flow rate, and a relation obtained by differentiating the flow rate with the magnitude of the valve operation signal is obtained, and this relation is inflected in the relation between the magnitude of the valve operation signal and the flow rate. An arithmetic unit that regards a logistic distribution curve similar to a normal distribution having a point as an apex, and obtains a range within four times the standard deviation before and after the apex of the logistic distribution curve as an output range of a valve operation signal adapted to valve characteristics; The mass flow controller according to claim 1, further comprising: an output unit that outputs an adjustment signal for adjusting a valve drive circuit so as to output a valve operation signal within the determined output range.
【請求項3】 流路を流れる流体の流量を流量設定信号
が示す流量にするように開度信号を出力する制御部と、
この開度信号を受けて前記流路内に設けられたバルブを
開閉操作するためのバルブ操作信号を出力するバルブ駆
動回路とを有するマスフローコントローラの調節方法で
あって、前記バルブ操作信号と流量の関係を測定し、こ
の関係を基にバルブの開き始めから全開までを含むよう
なバルブ操作信号の最小値と最大値を算出し、このバル
ブ操作信号の最小値から最大値までの間を出力範囲とし
て、前記開度信号に対応するバルブ操作信号を出力する
ようにバルブ駆動回路を調節することを特徴とするマス
フローコントローラの調節方法。
A controller that outputs an opening signal so that the flow rate of the fluid flowing through the flow path is set to the flow rate indicated by the flow rate setting signal;
A valve drive circuit that outputs a valve operation signal for opening and closing a valve provided in the flow path in response to the opening signal, the method for adjusting a mass flow controller, wherein the valve operation signal and the flow rate Measure the relationship, calculate the minimum and maximum values of the valve operation signal that includes from the start of valve opening to full open based on this relationship, and output the range from the minimum value to the maximum value of this valve operation signal. Adjusting a valve drive circuit so as to output a valve operation signal corresponding to the opening degree signal.
【請求項4】 前記バルブ操作信号と流量の関係から、
バルブ操作信号の大きさで流量を微分した関係を求め、
この関係をバルブ操作信号の大きさと流量の関係の変曲
点を頂点とする正規分布類似のロジスティック分布の曲
線と見なし、このロジスティック分布曲線の頂点から前
後に標準偏差の4倍以内の範囲をバルブ操作信号の出力
範囲として、バルブ操作信号の最小値および最大値を求
める請求項3に記載のマスフローコントローラの調節方
法。
4. The relationship between the valve operation signal and the flow rate,
Find the relationship that differentiates the flow rate with the magnitude of the valve operation signal,
This relationship is regarded as a curve of a logistic distribution similar to a normal distribution having the inflection point of the relationship between the magnitude of the valve operation signal and the flow rate as a vertex, and a range within four times the standard deviation before and after the vertex of the logistic distribution curve is defined as a valve. 4. The method according to claim 3, wherein a minimum value and a maximum value of the valve operation signal are obtained as the output range of the operation signal.
【請求項5】 流路を流れる流体の流量を流量設定信号
が示す流量にするように開度信号を出力する制御部と、
この開度信号を受けて前記流路内に設けられたバルブを
開閉操作するためのバルブ操作信号を出力するバルブ駆
動回路とを有するマスフローコントローラにおいて、演
算処理部に前記バルブ操作信号と流量の関係を測定し、
この関係を基にバルブの開き始めから全開までを含むよ
うなバルブ操作信号の最小値と最大値を算出し、このバ
ルブ操作信号の最小値から最大値までの間を出力範囲と
して、前記開度信号に対応するバルブ操作信号を出力す
るようにバルブ駆動回路を調節する調節動作を実行させ
るためマスフローコントローラの調節プログラムを記録
したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
5. A control unit that outputs an opening degree signal so that a flow rate of the fluid flowing through the flow path is set to a flow rate indicated by the flow rate setting signal.
A mass flow controller having a valve drive circuit that receives the opening signal and outputs a valve operation signal for opening and closing a valve provided in the flow path. Measure
Based on this relationship, the minimum value and the maximum value of the valve operation signal including from the start of opening of the valve to the full opening are calculated, and the output range is defined as the output range between the minimum value and the maximum value of the valve operation signal. A computer-readable recording medium recording an adjustment program of a mass flow controller for executing an adjustment operation for adjusting a valve drive circuit so as to output a valve operation signal corresponding to the signal.
【請求項6】 前記調節プログラムが、前記バルブ操作
信号と流量の関係から、バルブ操作信号の大きさで流量
を微分した関係を求め、この関係をバルブ操作信号の大
きさと流量の関係の変曲点を頂点とする正規分布類似の
ロジスティック分布の曲線と見なし、このロジスティッ
ク分布曲線の頂点から前後に標準偏差の4倍以内の範囲
をバルブ操作信号の出力範囲として、バルブ操作信号の
最小値および最大値を求めるものである請求項5に記載
のマスフローコントローラの調節プログラムを記録した
コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
6. The adjustment program obtains a relationship obtained by differentiating the flow rate with the magnitude of the valve operation signal from the relationship between the valve operation signal and the flow rate, and determines the relationship as an inflection of the relationship between the magnitude of the valve operation signal and the flow rate. It is regarded as a curve of a logistic distribution similar to a normal distribution having a point as a vertex, and a range within four times the standard deviation before and after the vertex of the logistic distribution curve is defined as an output range of the valve operation signal. A computer-readable recording medium for recording a program for adjusting a mass flow controller according to claim 5, which calculates a value.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004185169A (en) * 2002-12-02 2004-07-02 Fujikin Inc PRESSURE TYPE FLOW CONTROL METHOD USING REYNOLDS NUMBER AND Cd-Re RELATION MEASUREMENT METHOD
JP2018206387A (en) * 2017-06-07 2018-12-27 株式会社堀場エステック Fluid controller, control program, and control method

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