JP2007309828A - Sectional type thermal type flow meter - Google Patents
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Description
本発明は、ヒータ温度検出抵抗(流量センサ)と流体温度検出抵抗(温度センサ)とを備える定温度差回路からの出力に基づき流体の流量を測定する熱式流量計に関する。より詳細には、センサ部と表示部とが分離されており、表示部から電源電圧がセンサ部に供給される分離型熱式流量計に関するものである。 The present invention relates to a thermal flow meter that measures a fluid flow rate based on an output from a constant temperature difference circuit including a heater temperature detection resistor (flow rate sensor) and a fluid temperature detection resistor (temperature sensor). More specifically, the present invention relates to a separation type thermal flow meter in which a sensor unit and a display unit are separated and a power supply voltage is supplied from the display unit to the sensor unit.
従来、空気圧ライン等に使用される圧縮空気やその他の流体の流量を計測するために熱式流量計が使用されている。熱式流量計には、ヒータにより加熱されているヒータ温度検出抵抗と、測定対象である流体の温度を検出する流体温度検出抵抗とが備わっている。そして、測定流体が流れていないときには、ヒータ温度検出抵抗がヒータにより所定温度に加熱されているが、測定流体が流れると流体の質量に比例した熱が奪われる。その結果、ヒータ温度検出抵抗を所定温度に戻すために、ヒータ温度検出抵抗に電流が流れる(電圧が印加される)。そして、この電流値(電圧値)に基づき、予め記憶されているデータテーブルを用いて流体の流量を算出するようになっている(特許文献1参照)。 Conventionally, a thermal flow meter has been used to measure the flow rate of compressed air and other fluids used in pneumatic lines and the like. The thermal flow meter includes a heater temperature detection resistor that is heated by a heater and a fluid temperature detection resistor that detects the temperature of the fluid to be measured. When the measurement fluid is not flowing, the heater temperature detection resistor is heated to a predetermined temperature by the heater, but when the measurement fluid flows, heat proportional to the mass of the fluid is lost. As a result, in order to return the heater temperature detection resistor to a predetermined temperature, a current flows through the heater temperature detection resistor (a voltage is applied). Based on the current value (voltage value), the flow rate of the fluid is calculated using a data table stored in advance (see Patent Document 1).
なお、特許文献1にはセンサ部と表示部とが一体化された熱式流量計が開示されているが、これとは異なり、センサ部と表示部とが分離されケーブルで連結するタイプの分離型熱式流量計も多く使用されている。このような分離型熱式流量計では、センサ部からヒータ温度検出抵抗を所定温度に戻す際に流れる電流値(印加される電圧値)に関する信号が表示部に出力される。そして、表示部において、その信号に基づき、表示部に予め記憶されているデータテーブルが参照されて流体の流量を算出するようになっている。 Patent Document 1 discloses a thermal flow meter in which a sensor unit and a display unit are integrated. However, unlike this, the sensor unit and the display unit are separated and connected by a cable. Many type thermal flow meters are also used. In such a separation-type thermal flow meter, a signal relating to a current value (applied voltage value) that flows when the heater temperature detection resistor is returned to a predetermined temperature from the sensor unit is output to the display unit. In the display unit, the flow rate of the fluid is calculated by referring to a data table stored in advance in the display unit based on the signal.
しかしながら、上記した従来の分離型熱式流量計では、同一機種間での互換性を確保する(同一機種間でのセンサ部と表示部との交換を可能にする)ために、ヒータ温度検出抵抗と流体温度検出抵抗として使用している白金抵抗またはサーミスタ等の抵抗体の個体差(バラツキ)を小さくする必要があった。抵抗体の個体差(バラツキ)を小さくしないと、センサ部から検出流量に応じて出力される電圧のバラツキが大きくなり、センサ部の抵抗体の特性とデータテーブルとがうまく適合せずに、正確に流量を算出(測定)することができなくなってしまう。つまり、測定精度を保証することができなくなるのである。このため、従来の分離型熱式流量計では、抵抗体を選別したり、あるいは抵抗体を専用に製作して、抵抗体の個体差(バラツキ)を小さくしているが、その結果、抵抗体が大変高価なものになってしまうという問題があった。 However, in the conventional separated type thermal flow meter described above, in order to ensure compatibility between the same model (to enable replacement of the sensor unit and the display unit between the same model), the heater temperature detection resistor It was necessary to reduce the individual difference (variation) of resistors such as platinum resistors or thermistors used as fluid temperature detection resistors. If the individual difference (variation) of the resistor is not reduced, the variation in the voltage output from the sensor unit according to the detected flow rate will increase, and the characteristics of the resistor in the sensor unit and the data table will not match well, making it accurate. In other words, the flow rate cannot be calculated (measured). In other words, measurement accuracy cannot be guaranteed. For this reason, in the conventional separation type thermal flow meter, resistors are selected or manufactured exclusively for reducing the individual difference (variation) of the resistors. There was a problem that became very expensive.
また、従来の分離型熱式流量計では、流量計の異常報知が、表示部においては一般的に行われているが、センサ部においては通電の有無が表示されている程度のみで、流量計の異常については何ら報知されていなかった。このため、センサ部と表示部とが離れて設置されている場合には、流量計の異常の有無を表示部にて確認する必要があり、異常検出が遅れて流量計が破損したりすることがあった。 In addition, in the conventional separation type thermal flow meter, the abnormality notification of the flow meter is generally performed in the display unit, but the flow meter is only to the extent that the presence or absence of energization is displayed in the sensor unit. There were no reports of any abnormalities. For this reason, when the sensor unit and the display unit are installed apart from each other, it is necessary to check the display unit for the presence or absence of an abnormality in the flow meter. was there.
そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、ヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗の選別や専用製作をすることなく汎用品を使用して、センサ部と表示部との互換性を確保し十分な測定精度を得ることができる分離型熱式流量計を提供することを課題とする。また、本発明は、センサ部においても流量計における異常を報知することができる分離型熱式流量計を提供することも課題とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a general-purpose product is used without selecting heater temperature detection resistors and fluid temperature detection resistors or specially manufactured, and a sensor unit and a display unit. It is an object of the present invention to provide a separation type thermal flow meter capable of ensuring compatibility and obtaining sufficient measurement accuracy. It is another object of the present invention to provide a separate thermal flow meter that can notify an abnormality in the flow meter even in the sensor unit.
上記課題を解決するためになされた本発明に係る熱式流量計は、流路が形成されたボディ部と、前記流路内に設置されるヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗を含む定温度差回路によって流体の流量に応じた信号を出力するセンサ部と、前記センサ部からの出力信号に基づき流体の流量を算出して表示する表示部とを有し、前記センサ部と前記表示部とが分離され、前記表示部から電源電圧が前記センサ部に供給される分離型熱式流量計において、前記表示部は、前記センサ部からの出力信号と流体の流量との関係を表すデータテーブルを複数記憶するメモリを有し、前記センサ部は、前記複数のデータテーブルのそれぞれに対応付けられたテーブル選択信号のうちの1つを前記表示部に出力するテーブル選択信号出力部を有しており、前記センサ部から出力された前記テーブル選択信号が前記表示部に入力されると、前記表示部は、前記複数のデータテーブルのうちから前記テーブル選択信号に対応するデータテーブルを選択し、その選択したデータテーブルに基づき流体の流量を算出することを特徴とする分離型熱式流量計。 The thermal flow meter according to the present invention made to solve the above-described problems is a constant temperature including a body part in which a flow path is formed, a heater temperature detection resistor and a fluid temperature detection resistance installed in the flow path. A sensor unit that outputs a signal corresponding to the fluid flow rate by a difference circuit; and a display unit that calculates and displays a fluid flow rate based on an output signal from the sensor unit, the sensor unit and the display unit, In the separation type thermal flow meter in which the power supply voltage is supplied from the display unit to the sensor unit, the display unit has a data table that represents the relationship between the output signal from the sensor unit and the fluid flow rate. A plurality of memories, and the sensor unit includes a table selection signal output unit that outputs one of the table selection signals associated with each of the plurality of data tables to the display unit. When the table selection signal output from the sensor unit is input to the display unit, the display unit selects a data table corresponding to the table selection signal from the plurality of data tables and selects the data table. A separation type thermal flow meter that calculates a flow rate of a fluid based on a data table.
この分離型熱式流量計では、表示部において、センサ部から出力された流体の流量に応じた信号に基づき、記憶しているデータテーブルを参照して流体の流量が算出される。ここで、表示部は、データテーブルを複数記憶するメモリを有し、センサ部は、複数のデータテーブルのそれぞれに対応付けられたテーブル選択信号のうちの1つを表示部に出力するテーブル選択信号出力部を有している。そして、センサ部から出力されたテーブル選択信号が表示部に入力される。そうすると、表示部では、入力されたテーブル選択信号に基づき、メモリに予め記憶してある複数のデータテーブルのうちからテーブル選択信号に対応するデータテーブルを選択し、その選択したデータテーブルを用いて流体の流量が算出される。 In this separation type thermal flow meter, the flow rate of the fluid is calculated by referring to the stored data table on the display unit based on the signal corresponding to the flow rate of the fluid output from the sensor unit. Here, the display unit includes a memory that stores a plurality of data tables, and the sensor unit outputs a table selection signal that outputs one of the table selection signals associated with each of the plurality of data tables to the display unit. It has an output part. Then, the table selection signal output from the sensor unit is input to the display unit. Then, the display unit selects a data table corresponding to the table selection signal from a plurality of data tables stored in advance in the memory based on the input table selection signal, and uses the selected data table to select the fluid table. Is calculated.
従って、センサ部に備わるヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗に個体差(バラツキ)があったとしても、表示部では、そのヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗の特性に応じた(バラツキを考慮した)データテーブルが選択され、選択されたデータテーブルが用いられて流体の流量が算出される。このため、ヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗に個体差(バラツキ)があったとしても、流体の流量を精度良く測定することができる。 Therefore, even if there is an individual difference (variation) in the heater temperature detection resistance and fluid temperature detection resistance provided in the sensor unit, the display unit responds to the characteristics of the heater temperature detection resistance and fluid temperature detection resistance (considering the variation). Data table is selected, and the flow rate of the fluid is calculated using the selected data table. For this reason, even if there are individual differences (variations) in the heater temperature detection resistance and the fluid temperature detection resistance, the flow rate of the fluid can be measured with high accuracy.
その結果、ヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗を選別したり、専用に製作しなくても、センサ部と表示部との互換性を確保することができる。これにより、ヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗に汎用品を使用しても、センサ部と表示部との互換性を確保することができ、十分な測定精度を確保することができる。また、表示部のメモリに記憶させるデータテーブル数を多くすると、測定精度を高めることができる。さらに、表示部のメモリの記憶容量を大きくして、メモリに記憶させるデータテーブル数を更に増やすことにより、測定流量レンジが異なる異種機種間での互換性を確保することもできる。 As a result, compatibility between the sensor unit and the display unit can be ensured without selecting the heater temperature detection resistor and the fluid temperature detection resistor, or without producing them exclusively. Thereby, even if a general-purpose product is used for the heater temperature detection resistor and the fluid temperature detection resistor, compatibility between the sensor unit and the display unit can be ensured, and sufficient measurement accuracy can be ensured. Further, if the number of data tables stored in the memory of the display unit is increased, the measurement accuracy can be improved. Furthermore, by increasing the memory capacity of the memory of the display unit and further increasing the number of data tables stored in the memory, compatibility between different types of models having different measurement flow ranges can be ensured.
本発明に係る分離型熱式流量計においては、前記テーブル選択信号出力部は、前記テーブル選択信号を電圧値により予め設定しておく電圧設定手段を有することが望ましい。 In the separation-type thermal flow meter according to the present invention, it is preferable that the table selection signal output unit includes a voltage setting unit that presets the table selection signal with a voltage value.
こうすることにより、例えば、0〜5V間において0.1Vごとにテーブル選択信号を設定することができ、このテーブル選択信号の設定数に対応するデータテーブルを表示部のメモリに記憶させることにより、流量の測定精度を簡単に調整することができる。
ここで、電圧設定手段としては可変抵抗を使用すればよい。この際、抵抗値が変化することを防止するためにレーザトリミング処理などを行ってもよい。また、ロータリースイッチを使用してもよい。ロータリスイッチであれば、電圧(テーブル選択信号)の設定作業を非常に簡単なものにすることができる。
By doing so, for example, a table selection signal can be set every 0.1 V between 0 and 5 V, and a data table corresponding to the number of table selection signals set is stored in the memory of the display unit. The measurement accuracy of the flow rate can be easily adjusted.
Here, a variable resistor may be used as the voltage setting means. At this time, laser trimming processing or the like may be performed to prevent the resistance value from changing. A rotary switch may be used. With the rotary switch, the voltage (table selection signal) setting operation can be made very simple.
また、本発明に係る分離型熱式流量計においては、前記センサ部は、前記ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧が、予め設定された基準電圧を超えた場合に、前記ヒータ温度検出抵抗に異常が生じていると判断して外部に報知する異常報知部を有することが望ましい。 In the separation-type thermal flow meter according to the present invention, the sensor unit may be configured such that when the voltage that changes according to the current flowing through the heater temperature detection resistor exceeds a preset reference voltage, the heater It is desirable to have an abnormality notification unit that determines that an abnormality has occurred in the temperature detection resistor and notifies the outside.
ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に比例して電圧が増減するため、ヒータ温度検出抵抗に異物や水滴などが付着して異常が発生した場合には、定温度差回路(ブリッジ回路)に大電流が流れる。このとき、ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧が、予め設定された基準電圧を超えるため、異常報知部によりヒータ温度検出抵抗の異常が外部に報知される。つまり、流量計の異常の報知がセンサ部においても行われる。 Since the voltage increases or decreases in proportion to the current flowing through the heater temperature detection resistor, if a malfunction occurs due to foreign matter or water droplets adhering to the heater temperature detection resistor, a large current will flow through the constant temperature difference circuit (bridge circuit). Flowing. At this time, since the voltage that changes according to the current flowing through the heater temperature detection resistor exceeds a preset reference voltage, the abnormality notification unit notifies the outside of the heater temperature detection resistor. That is, notification of abnormality of the flow meter is also performed in the sensor unit.
これにより、センサ部と表示部とが離れて設置されている場合でも、センサ部において流量計の異常の有無を確認することができるので、異常対処(例えば、流量計への流体供給を停止する等)を迅速に実施することができる。従って、異常検出が遅れて流量計を破損させるような事態を確実に回避することができる。 As a result, even when the sensor unit and the display unit are installed apart from each other, it is possible to check whether there is an abnormality in the flow meter in the sensor unit. Etc.) can be carried out quickly. Therefore, it is possible to reliably avoid a situation where the abnormality detection is delayed and the flowmeter is damaged.
なお、報知手段による報知は、例えば、ランプ(LEDなど)を点灯または消灯させたり、ランプを点滅させたりする方法の他、ブザーなどの警告音を発するようにすることもできる。また、LEDの点灯させる場合には2色表示(点灯色の変更)するようにしてもよい。例えば、通常時は緑色点灯で、異常時に赤色点灯するようにすればよい。 Note that the notification by the notification means can be made to emit a warning sound such as a buzzer in addition to a method of turning on or off a lamp (LED or the like) or blinking the lamp. Further, when the LED is turned on, two-color display (change of lighting color) may be performed. For example, it is only necessary to light green during normal times and light red when abnormal.
また、本発明に係る分離型熱式流量計においては、前記センサ部は、前記ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧値を前記表示部に出力し、前記表示部は、前記電圧値が予め設定された上限値を超えた場合に、前記センサ部への電源電圧の供給を停止することが望ましい。なお、上限値としては、センサ部に備わる定温度差回路(ブリッジ回路)等が破損するおそれのある電圧値に設定すればよい。 In the separation type thermal flow meter according to the present invention, the sensor unit outputs a voltage value that changes according to a current flowing through the heater temperature detection resistor to the display unit, and the display unit When the value exceeds a preset upper limit value, it is desirable to stop supplying the power supply voltage to the sensor unit. The upper limit value may be set to a voltage value that may damage the constant temperature difference circuit (bridge circuit) provided in the sensor unit.
こうすることにより、センサ部に備わる回路に大電流が流れて破損するおそれがある場合には、表示部により強制的にセンサ部への電源電圧の供給が停止される。つまり、自動的にセンサ部の電源がオフされる。従って、センサ部の破損を確実に防止することができる。 By doing so, when there is a possibility that a large current flows through the circuit provided in the sensor unit and it is damaged, the supply of the power supply voltage to the sensor unit is forcibly stopped by the display unit. That is, the power supply of the sensor unit is automatically turned off. Accordingly, it is possible to reliably prevent the sensor portion from being damaged.
また、本発明に係る分離型熱式流量計においては、前記センサ部は、電源投入時には前記テーブル選択信号を前記表示部に出力し、電源投入から所定時間が経過した後には前記ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧値を前記表示部に出力する信号処理部を有することが望ましい。 In the separation type thermal flow meter according to the present invention, the sensor unit outputs the table selection signal to the display unit when the power is turned on, and the heater temperature detection resistor after a predetermined time has elapsed since the power was turned on. It is desirable to have a signal processing unit that outputs to the display unit a voltage value that changes according to the current flowing through the display.
このような信号処理部を有することにより、センサ部の1つの出力ポートから2種類の信号を表示部に対して出力することができる。つまり、センサ部から表示部に対して、センサ部に電源電圧が供給されたとき(電源投入時)にテーブル選択信号が出力され、それから一定時間が経過するとヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧値が出力され続ける。これにより、表示部では、電源立ち上げ時に接続されているセンサ部に対応するデータテーブルが選択され、以後はヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧値の異常が監視される。 By having such a signal processing unit, it is possible to output two types of signals from one output port of the sensor unit to the display unit. That is, when a power supply voltage is supplied from the sensor unit to the display unit (when the power is turned on), a table selection signal is output, and after a certain period of time has elapsed, the current flowing through the heater temperature detection resistor The changing voltage value continues to be output. As a result, the display unit selects the data table corresponding to the sensor unit connected when the power is turned on, and thereafter monitors the abnormality of the voltage value that changes according to the current flowing through the heater temperature detection resistor.
従って、センサ部と表示部との組み合わせを変更した際には、表示部において、自動的に適切なデータテーブルが選択されて流量の算出が行われるとともに、流量計の異常監視および異常発生時におけるセンサ部の破損回避措置が自動的に実施される。よって、非常に扱いやすい分離型熱式流量が実現される。 Therefore, when the combination of the sensor unit and the display unit is changed, an appropriate data table is automatically selected and the flow rate is calculated in the display unit. A measure for avoiding damage to the sensor unit is automatically performed. Therefore, a separation-type thermal flow rate that is very easy to handle is realized.
本発明に係る分離型熱式流量計によれば、上記した通り、ヒータ温度検出抵抗および流体温度検出抵抗の選別や専用製作をすることなく汎用品を使用して、センサ部と表示部との互換性を確保し十分な測定精度を得ることができる。また、本発明に係る分離型熱式流量計によれば、センサ部においても流量計における異常を報知することができる。 According to the separation-type thermal flow meter of the present invention, as described above, a general-purpose product can be used without selecting the heater temperature detection resistor and the fluid temperature detection resistor, or using a dedicated product. Compatibility can be ensured and sufficient measurement accuracy can be obtained. Further, according to the separation type thermal flow meter according to the present invention, an abnormality in the flow meter can be notified also in the sensor unit.
以下、本発明の分離型熱式流量計を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。そこで、まず、本実施の形態に係る分離型流量計の構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係る分離型熱式流量計の概略構成図である。図2は、センサ部の回路構成を示す回路図である。図3は、表示部の構成を示すブロック図である。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a most preferred embodiment that embodies a separation type thermal flow meter of the present invention will be described in detail based on the drawings. Therefore, first, the configuration of the separation type flow meter according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a separation-type thermal flow meter according to the embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of the sensor unit. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the display unit.
本実施の形態に係る分離型熱式流量計10は、図1に示すように、測定流体が流れる流路11が形成されたボディ12と、流路11を流れる流体の流量を検出するセンサ部20とからなるセンサ本体15と、センサ部20の検出信号に基づき流路11を流れる流体の流量を算出して表示する表示部40と、センサ部20と表示部40とを電気的に接続するケーブル16とを有している。そして、表示部40に接続された外部電源Vccにより、表示部40およびセンサ部20の電源電圧V+が供給され、センサ部20で検出された流量信号に基づき、表示部40に流量値が表示されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the separation-type
ここで、ボディ12の両端部には、配管アダプタ13a,13bが取り付けられている。これにより、ライン配管にセンサ本体15を取り付けられるようになっている。また、ボディ12内の流路11には、ヒータ温度検出抵抗である流量センサ21、および流体温度検出抵抗である温度センサ22が設置されている。さらに、流路11には、流路11内に流れ込む流体の流れを整えるとともに、流体中の異物を除去するための整流ユニット14が配置されている。
Here,
このようなボディ12の上部にセンサ部20が配置されている。そこで、センサ部20について図2を参照しながら説明する。センサ部20には、図2に示すように、流量検出部23と、電圧設定部24と、異常報知部25と、信号処理部26とが備わっている。
The
流量検出部23は、流路11を流れる流体の流量を検出するものであり、その検出信号(Q信号)を表示部40に出力するようになっている。この流量検出部23には、流量検出のための流量センサ21と、流体温度補償のための温度センサ22と、固定抵抗素子R1,R2,R3とからなるブリッジ回路と、オペアンプOP1と、トランジスタTr1とを備えている。ここで、流量センサ21および温度センサ22としては、白金抵抗やサーミスタなど温度により抵抗値が変化するいわゆる温度依存性を有する感温抵抗素子であり、これらの抵抗素子は、線材、フィルム、半導体式など種々のものがある。そして、本実施の形態では、流量センサ21および温度センサ22として、汎用品の白金抵抗が使用されている。つまり、流量センサ21および温度センサ22は、選別あるいは専用製作されたものではない。
The
そして、流量センサ21の出力が、固定抵抗素子R3により検出されてオペアンプOP1の(+)端子に入力されるようになっている。一方、温度センサの出力が、固定抵抗素子R2により検出されてオペアンプOP1の(−)端子に入力されるようになっている。また、オペアンプOP1の出力が、トランジスタTr1のベースに入力されるようになっている。これにより、流量検出部23において、流量センサ21に流れる電流が、流量センサ21と温度センサ22との間の温度差(抵抗値差)が一定になるように制御される。ここで、流量センサ21は、流路11に配置されているため、流路11を流れる流体により熱が奪われる。このとき、流体の流量により変化する電流値(電圧値)として検出することにより、流路11を流れる流体の流量を検出するようになっている。流量検出部23からは最終的にq信号として出力され、増幅回路27によって増幅されたQ信号がセンサ部20から出力されるようになっている。
The output of the
テーブル選択信号出力部24は、後述する表示部40のメモリ42に記憶されている複数のデータテーブルのそれぞれに対応付けられたテーブル選択信号のうちの1つを表示部40に出力するものである。このテーブル選択信号出力部24には、テーブル選択信号を電圧値により予め設定しておく電圧設定器28が備わっている。本実施の形態では、後述するように表示部40のメモリ42に3つのデータテーブル(a)(b)(c)を記憶させているので、これに対応すべく1V,3V,5Vの電圧値のいずれかを設定可能なロータリスイッチになっている。
The table selection
なお、電圧値の設定は、センサ本体15(流量センサ21および温度センサ23)ごとに適合するデータテーブルに対応するように行われる。具体的には、センサ部20の出力特性がデータテーブル(a)に適合する場合には、テーブル選択信号として「1V」が設定される。同様に、センサ部20の出力特性がデータテーブル(b)に適合する場合には、テーブル選択信号として「3V」が設定される。同様に、センサ部20の出力特性がデータテーブル(c)に適合する場合には、テーブル選択信号として「5V」が設定される。
The voltage value is set so as to correspond to a data table suitable for each sensor body 15 (
異常報知部25は、流量センサ21および温度センサ22の異常を検出し、その異常を外部に報知するものである。この異常報知部25には、異常報知を行うLED29と、異常を判別するための基準電圧と流量センサ21に流れる電流に応じて変化する電圧(p信号)とが入力される比較回路OP2とを備えている。そして、通常時にはLED29が電源電圧V+により点灯されており、p信号が基準電圧値を超えると比較回路OP2からの出力信号によりLED29が消灯されるようになっている。これにより、センサ部20に備わるLED29の表示を確認することで異常を検出することができる。なお、基準電圧値としては、例えば、3.5〜3.8V程度に設定すればよい。
The
信号処理部26は、センサ部20から表示部40に対して出力されるP信号として、電源投入時にテーブル選択信号が出力され、その後は流量センサ21に流れる電流に応じて変化する電圧(p信号)が出力されるようにするためのものである。この信号処理部26には、遅延回路30と、アナログスイッチSW1,SW2とが備わっている。そして、遅延回路30とアナログスイッチSW1が直接接続され、遅延回路30とアナログスイッチSW2とがNOT回路31を介して接続されている。そして、電源電圧V+が遅延回路30に供給されている。また、アナログスイッチSW1には電圧設定器28からの出力が入力され、アナログスイッチSW2には流量センサ21に流れる電流に応じて変化する電圧(p信号)が入力されている。これにより、電源投入時には、アナログスイッチSW1がオンされるとともにアナログスイッチSW2がオフされるため、P信号としてテーブル選択信号が出力されるようになっている。その後、遅延回路30で設定された時間(本実施の形態では5秒)が経過すると、アナログスイッチSW1がオフされるとともにアナログスイッチSW2がオンされるため、P信号としてp信号が出力されるようになっている。
The
次に、表示部40について図3を参照しながら説明する。表示部40には、図3に示すように、CPU41と、メモリ42と、A/D変換部43と、設定スイッチ44と、表示器45と、トランジスタTr2とが備わっている。
CPU41は、センサ部20からの入力信号(Q信号)に基づき、流路12を流れる流体の流量を算出して、設定スイッチ44で設定された条件に従って表示器45に流量値を表示させるようになっている。また、CPU41は、センサ部20からの入力信号(P信号)に基づき、異常時にトランジスタTr2を作動させて、センサ部20への電源電圧V+の供給を停止させるようになっている。
Next, the
The
メモリ42は、センサ部20から出力されるQ信号(出力電圧)と流体の流量との関係を表すデータテーブルを複数記憶している。このデータテーブルは、CPU41が、流量を算出するときに参照される。本実施の形態では、図4に示すような3種類のデータテーブル(a)(b)(c)を記憶している。図4は、表示部のメモリに記憶されているデータテーブルの内容を示す図である。3種類程度のデータテーブルをメモリ42に記憶させておくことにより、流量センサ21および温度センサ22として汎用品を使用しても(選別や専用品を製作しなくても)、いずれかのデータテーブルに適合する特性を示すようになっている。つまり、流量センサ21および温度センサ22として汎用品を使用したときの出力特性のバラツキは、図4に示すバラツキ幅X内に収まっている。
The
なお、流量センサおよび温度センサとして汎用品を使用したときの出力特性のバラツキ範囲が更に大きい場合、測定精度を更に向上させる必要がある場合、あるいはセンサ部と表示部との異種機種での互換性を確保する必要がある場合などには、メモリ42に記憶させるデータテーブル数を増やせばよい。この場合には、センサ部20の電圧設定器28において設定されるテーブル選択信号(電圧値)も増やす必要があるとともに、メモリ42の記憶容量も増やさなければならないときもある。
In addition, when the range of variation in output characteristics when using general-purpose products as flow rate sensors and temperature sensors is larger, when it is necessary to further improve the measurement accuracy, or compatibility between different types of sensor and display units When it is necessary to secure the data, the number of data tables stored in the
また、メモリ42は、流量センサ21に流れる電流に応じて変化する電圧値(p信号)の上限値も記憶している。この上限値は、センサ部20の流量検出部23の回路が破損しない程度の上限電圧値を設定すればよい。なお、上限値としては、例えば、3.5〜3.8V程度に設定すればよい。
The
A/D変換部43は、センサ部20からの信号(P信号およびQ信号)をデジタル信号に変換するものである。設定スイッチ44は、測定モードや設定値の変更などを行うためのものである。表示器45は、流量値のデジタル表示の他、スイッチ出力表示、異常表示、単位表示などを行うものである。
The A /
次に、上記した構成を有する分離型熱式流量計10の動作について説明する。分離型熱式流量計10では、電源が投入されると、外部電源Vccから表示部40およびセンサ部20に対して電源電圧V+が供給される。そうすると、センサ部20の信号処理部26において、アナログスイッチSW1がオン状態とされ、アナログスイッチSW2がオフ状態とされる。このため、電圧設定器28で設定された電圧値(テーブル選択信号)がP信号として、センサ部20から出力されて表示部40に入力される。このテーブル選択信号が入力された表示部40では、CPU41が入力されたテーブル選択信号に対応するデータテーブルを選択する。例えば、テーブル選択信号が「1V」であった場合には、メモリ42からデータテーブル(a)が選択されて読み出される。
また、LED29が点灯する。これにより、センサ部20への通電が行われている旨が表示される。
Next, the operation of the separation type
Further, the
そして、センサ部20の流量検出部23では、流量センサ21に流れる電流が、流量センサ21と温度センサ22との間の温度差(抵抗値差)が一定になるように制御される。ここで、流路11に流体が流れると、流量センサ21から熱が奪われる。このとき、流体の流量により変化する電流値(電圧値)が、流量検出部23によってq信号として出力される。このq信号は増幅回路27により増幅されて、Q信号としてセンサ部20から出力され、表示部40に入力される。
The flow
そうすると、表示部40ではCPU41が、入力されたQ信号に基づき、メモリ42から読み出されているデータテーブル(上記の例であればテーブル(a)となる)を参照して、流路11を流れる流体の流量を算出する。そして、CPU41は、設定スイッチ44により設定されている測定モードに従って、算出結果を表示器45に表示させる。
Then, in the
ここで、センサ部20において、流量センサ21および温度センサ22として汎用品の白金抵抗を使用しているが、流量を算出する際には、流量センサ21および温度センサ22の特性に適合したデータテーブルが使用される。このため、汎用品を使用した流量センサ21および温度センサ22であっても、流路11を流れる流体の流量を精度良く測定することができる。
Here, in the
そして、図5に示すように、センサ本体15をセンサ本体15aに交換した場合には、センサ本体15aのセンサ部20aから出力されるテーブル選択信号に対応するデータテーブルが選択される。図5は、異なるセンサ本体を同一の表示部に接続した状態を説明する説明図である。ここで、センサ部20aに備わる流量センサ21aおよび温度センサ22aにも汎用品の白金抵抗が使用されている。従って、汎用品の白金抵抗における個体差(バラツキ)により、流量センサ21および温度センサ22を備えるセンサ部20と、流量センサ21aおよび温度センサ22aを備えるセンサ部20aとでは、Q信号の出力特性が図4に示すようにばらつくおそれがある。
As shown in FIG. 5, when the
しかしながら、センサ本体15aに交換した後に電源が投入されると、交換後のセンサ部20aからテーブル選択信号がP信号として出力されて表示部40に入力される。そして、表示部40では、入力されたテーブル選択信号に対応するデータテーブルが選択される。例えば、センサ部20aから出力されるテーブル選択信号が「5V」であった場合には、メモリ42からデータテーブル(c)が選択されて読み出される。
However, when the power is turned on after the
このため、交換後のセンサ本体15aを使用して流量測定を行った場合(図5に示す組み合わせ)にも、交換前のセンサ本体15を使用する場合(図1に示す組み合わせ)と同様、図6に示すように、所定の精度幅(±3%FS程度)での流量表示をすることができる。つまり、センサ本体を交換しても測定精度が低下しない。なお、図6は、流体の流量と表示部における流量表示(測定誤差)の関係を示す図である。
For this reason, when the flow rate is measured using the
このように、表示器40のメモリ42に複数のデータテーブルを記憶させるとともに、センサ部20に流量センサ21および温度センサ22の特性に適合するデータテーブルを選択するための選択信号(電圧値)を設定するための電圧設定器28を設けることにより、流量センサ21および温度センサ22として汎用品を使用しても、センサ本体15,15a(センサ部20,20a)と表示部40との互換性を確保して十分な測定精度を得ることができる。
これにより、従来は必要であった流量センサおよび温度センサの選別や専用製作が不要となり、流量センサおよび温度センサにかかるコストを80%程度低減することができた。従って、分離型熱式流量計10のコスト面においても有利になった。
As described above, a plurality of data tables are stored in the
This eliminates the need for the selection and dedicated production of the flow sensor and temperature sensor, which has been necessary in the past, and reduces the cost of the flow sensor and temperature sensor by about 80%. Therefore, the cost of the separation-type
また、センサ部20の異常報知部25では、流量センサ21に流れる電流に応じて変化する電圧(p信号)に基づき、異常有無の検出が行われる。すなわち、比較回路OP2により、p信号と基準電圧とが比較され、p信号が基準電圧を超えた場合にはLED29を消灯させ、異常が発生していることを外部に報知する。
このように、本実施の形態に係る分離型熱式流量計10では、センサ本体15(センサ部20)においても、異常表示を行うことができる。これにより、センサ部20と表示部40とが離れて設置されている場合でも、センサ部20において異常の有無を確認することができるので、異常対処(例えば、流量計10への流体供給を停止する等)を迅速に実施することができる。従って、異常検出が遅れて流量計10を破損させるような事態を確実に回避することができる。
In addition, the
Thus, in the separation-type
そして、電源を投入してから5秒経過すると、信号処理部26により、アナログスイッチSW1がオフされる一方、アナログスイッチSW2がオンされる。これにより、センサ部20からはP信号として、流量センサ21に流れる電流に応じて変化する電圧(p信号)が出力される。このp信号は、表示部40に入力され、CPU41による監視が行われる。つまり、CPU41は、p信号が上限値を超えているか否かを判定する。そして、p信号が上限値を超えた場合には、センサ部20の流量検出部23が破損するおそれがあるため、トランジスタTr2を作動させて、センサ部20への電源電圧V+の供給を停止する。これにより、流量検出部23のブリッジ回路に大電流が流れた場合などには、自動的にセンサ部20の電源がオフされるので、流量検出部23の破損を確実に防止することができる。
Then, when 5 seconds have elapsed since the power was turned on, the
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る分離型熱式流量計10では、表示部40のメモリ42に、流量センサ21および温度センサ22に汎用品を使用した場合に発生する特性バラツキをカバーすることができる3種類のデータテーブル(a)(b)(c)が記憶され、センサ部20にデータテーブル(a)(b)(c)に対応するテーブル選択信号を出力するテーブル選択信号出力部24が設けられているので、流量センサ21および温度センサ22の選別や専用製作をせずに汎用品を使用しても、異なるセンサ本体と表示部40との互換性を確保することができ、十分な測定精度を得ることができる。
また、本実施の形態に係る分離型熱式流量計10では、センサ部20に異常報知部25が設けられているため、センサ本体15(センサ部20)においても、LED29によって異常の報知を行うことができる。
As described above in detail, in the separation type
Further, in the separation type
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、電圧設定器28としてロータリスイッチを使用しているが、レーザトリミング処理を行うようにしてもよい。
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, a rotary switch is used as the
また、上記した実施の形態では、LED29を消灯させることで異常を報知するようにしているが、点滅させて異常を報知させるようにしていもよい。また、LEDを二色表示にして、通常通電時と異なる色を点灯させることにより異常を報知することもできる。
In the above-described embodiment, the abnormality is notified by turning off the
10 分離型熱式流量計
11 流路
12 ボディ
15 センサ本体
16 ケーブル
20 センサ部
21 流量センサ
22 温度センサ
23 流量検出部
24 テーブル選択信号出力部
25 異常報知部
26 信号処理部
27 増幅回路
28 電圧設定器
29 LED
40 表示部
41 CPU
42 メモリ
DESCRIPTION OF
40
42 memory
Claims (5)
前記表示部は、前記センサ部からの出力信号と流体の流量との関係を表すデータテーブルを複数記憶するメモリを有し、
前記センサ部は、前記複数のデータテーブルのそれぞれに対応付けられたテーブル選択信号のうちの1つを前記表示部に出力するテーブル選択信号出力部を有しており、
前記センサ部から出力された前記テーブル選択信号が前記表示部に入力されると、前記表示部は、前記複数のデータテーブルのうちから前記テーブル選択信号に対応するデータテーブルを選択し、その選択したデータテーブルに基づき流体の流量を算出することを特徴とする分離型熱式流量計。 A body part in which a flow path is formed, a sensor part that outputs a signal corresponding to a flow rate of fluid by a constant temperature difference circuit including a heater temperature detection resistor and a fluid temperature detection resistor installed in the flow path, and the sensor A display unit that calculates and displays a fluid flow rate based on an output signal from the unit, the sensor unit and the display unit are separated, and a power supply voltage is supplied from the display unit to the sensor unit In the type thermal flow meter,
The display unit includes a memory that stores a plurality of data tables representing a relationship between an output signal from the sensor unit and a fluid flow rate,
The sensor unit includes a table selection signal output unit that outputs one of the table selection signals associated with each of the plurality of data tables to the display unit,
When the table selection signal output from the sensor unit is input to the display unit, the display unit selects a data table corresponding to the table selection signal from the plurality of data tables and selects the data table. A separation type thermal flow meter that calculates a flow rate of a fluid based on a data table.
前記テーブル選択信号出力部は、前記テーブル選択信号を電圧値により予め設定しておく電圧設定手段を有することを特徴とする分離型熱式流量計。 In the separation type thermal flow meter according to claim 1,
The separation type thermal flow meter, wherein the table selection signal output unit has voltage setting means for presetting the table selection signal with a voltage value.
前記センサ部は、前記ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧が、予め設定された基準電圧を超えた場合に、前記ヒータ温度検出抵抗に異常が生じていると判断して外部に報知する異常報知部を有することを特徴とする分離型熱式流量計。 In the separation type thermal flow meter according to claim 1 or 2,
The sensor unit determines that an abnormality has occurred in the heater temperature detection resistor when the voltage that changes according to the current flowing through the heater temperature detection resistor exceeds a preset reference voltage, A separation type thermal flow meter having an abnormality notifying unit for notifying.
前記センサ部は、前記ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧値を前記表示部に出力し、
前記表示部は、前記電圧値が予め設定された上限値を超えた場合に、前記センサ部への電源電圧の供給を停止することを特徴とする分離型熱式流量計。 In the separation type thermal flow meter according to claim 3,
The sensor unit outputs a voltage value that changes according to a current flowing through the heater temperature detection resistor to the display unit,
The said display part stops supply of the power supply voltage to the said sensor part, when the said voltage value exceeds the preset upper limit, The separation-type thermal flowmeter characterized by the above-mentioned.
前記センサ部は、電源投入時には前記テーブル選択信号を前記表示部に出力し、電源投入から所定時間が経過した後には前記ヒータ温度検出抵抗に流れる電流に応じて変化する電圧値を前記表示部に出力する信号処理部を有することを特徴とする分離型熱式流量計。 In the separation type thermal flow meter according to claim 4,
The sensor unit outputs the table selection signal to the display unit when the power is turned on, and a voltage value that changes according to the current flowing through the heater temperature detection resistor after a predetermined time has elapsed since the power is turned on. A separation type thermal flow meter comprising a signal processing unit for outputting.
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