JP2009276310A - Fluid detecting apparatus - Google Patents

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JP2009276310A
JP2009276310A JP2008130330A JP2008130330A JP2009276310A JP 2009276310 A JP2009276310 A JP 2009276310A JP 2008130330 A JP2008130330 A JP 2008130330A JP 2008130330 A JP2008130330 A JP 2008130330A JP 2009276310 A JP2009276310 A JP 2009276310A
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Kiyoshi Oda
清志 小田
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Yazaki Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid detecting apparatus capable of cost reduction, while inhibiting a longer measurement time and lower responsiveness. <P>SOLUTION: The fluid detecting apparatus 1 comprises a comparator 40, which controls a changeover switch 50, based on a comparison result of an analog signal Sc amplified by an amplifier 30 and a predetermined voltage. The changeover switch 50 is changed-over between a first setting and a second setting, and supplies a 0.5 V first reference voltage to an AD converter 60 at a first setting, and supplies a 4 V second reference voltage to the AD converter 60 at a second setting. The AD converter 60 has an overlapping area which equalizes a digital signal Sd to be output on the occasion of the first setting and a digital signal Sd to be output, at the second setting, when fluid information computed by a microcomputer 70 is different. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、流体検出装置に関する。   The present invention relates to a fluid detection device.

従来、半導体製造プロセス技術を用いて製造されたフローセンサが知られている。このようなフローセンサは、3桁以上の流速及び流量を検出する能力を有している(例えば特許文献1,2参照)。ここで、3桁の流速又は流量を検出する能力とは、最小検出単位「1」に対して「999」まで、その読み値に対して同じ比率で誤差を許すことをさす。すなわち、±3%の誤差の許容であれば、「1」のときには±0.03までの誤差を、「999」のときには約±30までの誤差を許容するような検出能力である。以下、このような検出誤差を%RD(% of Reading)と表記する。   Conventionally, a flow sensor manufactured by using a semiconductor manufacturing process technology is known. Such a flow sensor has a capability of detecting a flow rate and a flow rate of three digits or more (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Here, the ability to detect a three-digit flow velocity or flow rate means that an error is allowed at the same ratio to the reading up to “999” for the minimum detection unit “1”. In other words, if an error of ± 3% is allowed, the detection capability is such that an error of up to ± 0.03 is allowed for “1” and an error of up to about ± 30 is allowed for “999”. Hereinafter, such a detection error is expressed as% RD (% of Reading).

しかし、3桁以上の流速及び流量を検出する場合、フローセンサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器のAD値が高くなってしまう。具体的に、AD値は、式1のようになる。   However, when detecting a flow rate and flow rate of three digits or more, the AD value of an analog-digital converter that converts an analog signal from a flow sensor into a digital signal becomes high. Specifically, the AD value is as shown in Equation 1.

AD=F/(m×2/100) ・・・(1)
ここで、999m/secの流速や999l/secまでの流量を検出すると仮定した場合、Fの値は「999」となる。また、アナログデジタル変換器の精度を±3%RDとすると、mは「3」となる。このため、AD=999/(3×2/100)となり、AD値は「16650」必要となってしまう。よって、アナログデジタル変換器は、15ビットの能力が必要となる。特に、外乱誤差要因を考慮すると、アナログデジタル変換器の精度は±1%RD程度としておく必要があり、AD=999/(1×2/100)となり、AD値は「49950」となり、アナログデジタル変換器は16ビットの能力が必要となってしまう。そして、このようなアナログデジタル変換器は、決して安価ではない。
AD = F / (m × 2/100) (1)
Here, assuming that a flow rate of 999 m / sec or a flow rate of up to 999 l / sec is detected, the value of F is “999”. Further, when the accuracy of the analog-digital converter is ± 3% RD, m is “3”. For this reason, AD = 999 / (3 × 2/100), and the AD value needs to be “16650”. Therefore, the analog-digital converter needs 15-bit capability. In particular, considering the disturbance error factor, the accuracy of the analog-to-digital converter needs to be about ± 1% RD, AD = 999 / (1 × 2/100), the AD value is “49950”, and the analog-digital converter The converter needs 16-bit capability. And such an analog-digital converter is not cheap at all.

また、3桁以上の流速及び流量を検出する場合に限らず、2桁の流速及び流量を検出する場合であっても、上記式(1)からすると、アナログデジタル変換器は13ビットの能力が必要となり、決して安価ではない。   Moreover, not only when detecting a flow rate and flow rate of 3 digits or more, but also when detecting a flow rate and flow rate of 2 digits, according to the above equation (1), the analog-digital converter has a 13-bit capability. Needed and not cheap at all.

そこで、本件出願人は、特許文献3〜5に記載されるような技術を用いることによって、アナログデジタル変換器のビット数を少なくすることができることを見出した(特許文献3〜5参照)。   Therefore, the present applicant has found that the number of bits of the analog-digital converter can be reduced by using a technique as described in Patent Documents 3 to 5 (see Patent Documents 3 to 5).

特許文献3に記載の流体検出装置は、フローセンサと、フローセンサから出力されるアナログ流量検出信号をA/D変換するアナログデジタル変換器と、アナログデジタル変換器によってデジタル化されたデジタル流量検出信号から流量を計測するマイクロコンピュータとを備えている。この流体検出装置では、マイクロコンピュータによって求めた流量が所定流量以上である場合に、アナログデジタル変換器に供給する基準電圧を変更している。   The fluid detection device described in Patent Document 3 includes a flow sensor, an analog / digital converter that performs analog / digital conversion on an analog flow detection signal output from the flow sensor, and a digital flow detection signal that is digitized by the analog / digital converter. And a microcomputer for measuring the flow rate. In this fluid detection device, when the flow rate obtained by the microcomputer is equal to or higher than a predetermined flow rate, the reference voltage supplied to the analog-digital converter is changed.

この基準電圧の変更によって、本件出願人は、アナログデジタル変換器のビット数を少なくすることができることを見出した。すなわち、基準電圧を変更すると、変更前と変更後とで異なる流速に対して同じ値のデジタル信号を出力することが可能となり、AD値を削減でき、アナログデジタル変換器のビット数削減につなげることができる。詳細に説明すると、まず、フローセンサは、流速a1に対して値b1のアナログ信号(アナログの電圧又は電流の信号)を出力する。アナログデジタル変換器は、値b1のアナログ信号を入力して、値dのデジタル信号を出力する。一方、基準電圧が変更されると、アナログデジタル変換器の分解能が変わることとなる。このため、フローセンサが流速a1と異なる流速a2に対して値b2のアナログ信号を出力し、アナログデジタル変換器は、値b2のアナログ信号を入力して、値dのデジタル信号Sdを出力することが可能となる。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号Sdを出力している。このため、値dのデジタル信号は流速a1,a2に対応していることとなり、流速a1,a2に対応して異なる値のデジタル信号を出力する場合と比較して、AD値を削減でき、ビット数を少なくすることにつなげることができる。   By changing the reference voltage, the applicant has found that the number of bits of the analog-digital converter can be reduced. In other words, if the reference voltage is changed, it is possible to output digital signals with the same value for different flow rates before and after the change, reducing the AD value and reducing the number of bits of the analog-digital converter. Can do. More specifically, first, the flow sensor outputs an analog signal (an analog voltage or current signal) having a value b1 with respect to the flow velocity a1. The analog-digital converter inputs an analog signal having a value b1 and outputs a digital signal having a value d. On the other hand, when the reference voltage is changed, the resolution of the analog-digital converter is changed. For this reason, the flow sensor outputs an analog signal of value b2 for a flow velocity a2 different from the flow velocity a1, and the analog-digital converter inputs the analog signal of value b2 and outputs a digital signal Sd of value d. Is possible. In this manner, the digital signal Sd having the same value d is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal of the value d corresponds to the flow rates a1 and a2, and the AD value can be reduced as compared with the case where digital signals of different values are output corresponding to the flow rates a1 and a2. It can be linked to reducing the number.

また、特許文献4に記載の流体検出装置は、温度センサと固定抵抗から成るブリッジ回路と、差動増幅器と、CPUとを備えている。この装置では、温度センサの周囲温度が変化すると、温度センサの抵抗値が変化してブリッジ回路のバランスが崩れ、この崩れたことによって得られる電圧を差動増幅器において増幅し、CPUに取り込むことにより、流量を演算する。また、この装置は、ブリッジ回路のバランス調整は困難であることから、流量がゼロのときに、ブリッジ回路からの出力電圧がゼロとなるようにオフセットする手段を備えている。このような装置では、マイクロコンピュータ等により流量計測範囲外の電圧が得られた場合、オフセットする加算電圧の電圧値を変化させている。   Further, the fluid detection device described in Patent Document 4 includes a bridge circuit including a temperature sensor and a fixed resistor, a differential amplifier, and a CPU. In this device, when the ambient temperature of the temperature sensor changes, the resistance value of the temperature sensor changes, and the balance of the bridge circuit is lost. The voltage obtained by the breakdown is amplified in the differential amplifier and taken into the CPU. Calculate the flow rate. Further, since it is difficult to adjust the balance of the bridge circuit, this device includes means for offsetting so that the output voltage from the bridge circuit becomes zero when the flow rate is zero. In such an apparatus, when a voltage outside the flow rate measurement range is obtained by a microcomputer or the like, the voltage value of the offset added voltage is changed.

この加算電圧の変更によって、本件出願人は、アナログデジタル変換器のビット数を少なくすることができることを見出した。すなわち、加算電圧を変更すると、変更前と変更後とで異なる流速に対して同じ値のデジタル信号を出力することが可能となり、AD値を削減でき、アナログデジタル変換器のビット数削減につなげることができる。詳細に説明すると、まず、フローセンサは、流速a1に対して値b1のアナログ信号を出力する。差動増幅器は、値b1のアナログ信号を増幅すると共に、加算電圧を加算して値cのアナログ信号を出力する。アナログデジタル変換器は、値cのアナログ信号を入力して、値dのデジタル信号を出力する。一方、加算電圧が変更されると、以下のようになる。まず、フローセンサは、流速a2に対して値b2のアナログ信号を出力する。差動増幅器は、値b2のアナログ信号を増幅すると共に、加算電圧を加算する。このとき、加算電圧の値によって、出力されるアナログ信号の値は、上記アナログ信号と同様の値cにすることが可能となる。このため、アナログデジタル変換器は、値cのアナログ信号を入力して、値dのデジタル信号を出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号を出力している。このため、値dのデジタル信号は流速a1,a2に対応していることとなり、流速a1,a2に対応して異なる値のデジタル信号を出力する場合と比較して、AD値を削減でき、ビット数を少なくすることにつなげることができる。   By this change in the addition voltage, the present applicant has found that the number of bits of the analog-digital converter can be reduced. In other words, changing the added voltage makes it possible to output digital signals with the same value for different flow rates before and after the change, reducing the AD value and reducing the number of bits of the analog-digital converter. Can do. More specifically, first, the flow sensor outputs an analog signal having a value b1 with respect to the flow velocity a1. The differential amplifier amplifies the analog signal of value b1 and adds the added voltage to output an analog signal of value c. The analog-to-digital converter inputs an analog signal having a value c and outputs a digital signal having a value d. On the other hand, when the addition voltage is changed, the following occurs. First, the flow sensor outputs an analog signal having a value b2 with respect to the flow velocity a2. The differential amplifier amplifies the analog signal having the value b2 and adds the addition voltage. At this time, the value of the output analog signal can be set to the same value c as that of the analog signal according to the value of the addition voltage. For this reason, the analog-to-digital converter inputs an analog signal having a value c and outputs a digital signal having a value d. Thus, digital signals having the same value d are output for different flow velocities a1 and a2. For this reason, the digital signal of the value d corresponds to the flow rates a1 and a2, and the AD value can be reduced as compared with the case where digital signals of different values are output corresponding to the flow rates a1 and a2. It can be linked to reducing the number.

また、特許文献5に記載の流体検出装置は、ヒータ素子を含むブリッジ回路と、演算増幅器とを備えている。この装置は、ヒータ素子の温度を可変とするために、4つの抵抗体からなるブリッジ回路の1つの抵抗体の部分に、複数の抵抗を並列配置し、スイッチ装置によって複数の抵抗からいずれか1つを選択できるようになっている。この流体検出装置によれば、マイクロコンピュータ等により算出された流量に応じて抵抗を選択するようになっている。   Further, the fluid detection device described in Patent Document 5 includes a bridge circuit including a heater element and an operational amplifier. In this device, in order to make the temperature of the heater element variable, a plurality of resistors are arranged in parallel in one resistor portion of a bridge circuit composed of four resistors, and any one of the plurality of resistors is switched by a switch device. You can choose one. According to this fluid detection device, the resistance is selected according to the flow rate calculated by a microcomputer or the like.

この抵抗の選択によって、本件出願人は、アナログデジタル変換器のビット数を少なくすることができることを見出した。すなわち、抵抗を選択して変更すると、変更前と変更後とで異なる流速に対して同じ値のデジタル信号を出力することが可能となり、AD値を削減でき、アナログデジタル変換器のビット数削減につなげることができる。詳細に説明すると、まず、抵抗を設定することによりヒータ素子の温度は所定温度となる。そして、フローセンサは、流速a1に対して値bのアナログ信号を出力する。アナログデジタル変換器は、値bのアナログ信号を入力して、値dのデジタル信号を出力する。一方、抵抗を変更すると、ヒータ素子は、所定温度とは異なる温度となる。そして、フローセンサから出力されるアナログ信号は、流速とヒータ温度によって影響を受ける。このため、フローセンサは、流速a2に対して値bのアナログ信号を出力することがある。この場合、アナログデジタル変換器は、値bのアナログ信号を入力して、値dのデジタル信号を出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号を出力している。このため、値dのデジタル信号は流速a1,a2に対応していることとなり、流速a1,a2に対応して異なる値のデジタル信号を出力する場合と比較して、AD値を削減でき、ビット数を少なくすることにつなげることができる。   By selecting this resistor, the present applicant has found that the number of bits of the analog-digital converter can be reduced. In other words, if the resistance is selected and changed, the same digital signal can be output for different flow rates before and after the change, the AD value can be reduced, and the number of bits of the analog-digital converter can be reduced. Can be connected. More specifically, first, the temperature of the heater element becomes a predetermined temperature by setting the resistance. The flow sensor outputs an analog signal having a value b with respect to the flow velocity a1. The analog-to-digital converter inputs an analog signal having a value b and outputs a digital signal having a value d. On the other hand, when the resistance is changed, the heater element has a temperature different from the predetermined temperature. The analog signal output from the flow sensor is affected by the flow velocity and the heater temperature. For this reason, the flow sensor may output an analog signal having a value b with respect to the flow velocity a2. In this case, the analog-digital converter inputs an analog signal having a value b and outputs a digital signal having a value d. Thus, digital signals having the same value d are output for different flow velocities a1 and a2. For this reason, the digital signal of the value d corresponds to the flow rates a1 and a2, and the AD value can be reduced as compared with the case where digital signals of different values are output corresponding to the flow rates a1 and a2. It can be linked to reducing the number.

なお、本件出願人は、上記以外の技術によっても、AD値を削減でき、ビット数を少なくすることにつなげることができることを見出している。
特許第3381831号公報 特許第4050857号公報 特許第3585099号公報(請求項1及び図1参照) 特許第3738897号公報(段落〔0010〕参照) 特公平7−3353号公報(図3参照)
The present applicant has found that the AD value can be reduced and the number of bits can be reduced by techniques other than those described above.
Japanese Patent No. 3381831 Japanese Patent No. 4050857 Japanese Patent No. 3585099 (see claim 1 and FIG. 1) Japanese Patent No. 3738897 (see paragraph [0010]) Japanese Patent Publication No. 7-3353 (see FIG. 3)

しかし、特許文献3〜5に記載の流体検出装置では、流体の流速や流量をマイクロコンピュータ等で判断し、これに応じて、基準電圧の変更、オフセットする加算電圧の変更、及び抵抗の変更を行っている。このため、マイクロコンピュータは一度流速等を演算した後に、基準電圧等の変更を行い、変更後に得られたデジタル信号から再度流量演算を行わなければならず、計測時間が長くなってしまい、応答性が低下してしまう。   However, in the fluid detection devices described in Patent Documents 3 to 5, the flow velocity and flow rate of the fluid are determined by a microcomputer or the like, and according to this, the reference voltage is changed, the offset addition voltage is changed, and the resistance is changed. Is going. For this reason, the microcomputer must change the reference voltage, etc. once it calculates the flow velocity, etc., and must perform the flow rate calculation again from the digital signal obtained after the change, resulting in a longer measurement time and responsiveness. Will fall.

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることが可能な流体検出装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a conventional problem, and the object of the present invention is to reduce the cost while suppressing an increase in measurement time and a decrease in responsiveness. The object is to provide a fluid detection device.

本発明の流体検出装置は、流体の流速に応じたアナログ信号を出力するフローセンサと、フローセンサからのアナログ信号を入力し、デジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換器と、フローセンサからのアナログ信号及び所定電圧を入力して、これらの比較結果に応じて第1信号又は第2信号を出力するコンパレータと、コンパレータからの第1信号が出力された場合に第1設定となり、コンパレータからの第2信号が出力された場合に第2設定となる切替スイッチと、コンパレータから出力された第1信号又は第2信号と、アナログデジタル変換器により出力されたデジタル信号とに基づいて、流体の流速及び流量の少なくとも一方からなる流体情報を算出するマイクロコンピュータと、を備え、アナログデジタル変換器は、マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、第1設定時に出力するデジタル信号と、第2設定時に出力するデジタル信号との値を同じとする重複領域を有することを特徴とする。   The fluid detection device of the present invention includes a flow sensor that outputs an analog signal corresponding to a fluid flow velocity, an analog-to-digital converter that inputs an analog signal from the flow sensor, converts the analog signal to output, and a flow sensor. The analog signal and the predetermined voltage are input, and a comparator that outputs the first signal or the second signal according to the comparison result, and the first setting when the first signal from the comparator is output, are set to the first setting. The second switch when the second signal is output, the first signal or the second signal output from the comparator, and the digital signal output from the analog-to-digital converter, A microcomputer that calculates fluid information including at least one of a flow rate and a flow rate, and the analog-digital converter includes: When i black fluid information calculated by the computer is different, and having a digital signal to be output to the first setting time, an overlapping area a value the same with the digital signal to be outputted to the second setting.

また、本発明の流体検出装置において、切替スイッチは、アナログデジタル変換器がアナログ信号をデジタル信号に変換する際の基準となる基準電圧を、第1設定時において第1基準電圧とし、第2設定時において第1基準電圧と異なる第2基準電圧とすることが好ましい。   Further, in the fluid detection device of the present invention, the changeover switch uses the reference voltage, which is a reference when the analog-digital converter converts the analog signal to the digital signal, as the first reference voltage at the first setting, and the second setting. It is preferable that the second reference voltage is different from the first reference voltage.

また、本発明の流体検出装置において、切替スイッチは、第1設定時において、基準電圧の上限値を第1上限電圧とすると共に基準電圧の下限値を第1上限電圧よりも小さい第1下限電圧とし、第2設定時において、基準電圧の上限値を第2上限電圧とすると共に基準電圧の下限値を第2上限値よりも小さい第2下限電圧とすることが好ましい。   In the fluid detection device of the present invention, the change-over switch has a first lower limit voltage in which the upper limit value of the reference voltage is set to the first upper limit voltage and the lower limit value of the reference voltage is smaller than the first upper limit voltage at the first setting. In the second setting, it is preferable that the upper limit value of the reference voltage is the second upper limit voltage and the lower limit value of the reference voltage is a second lower limit voltage smaller than the second upper limit value.

また、本発明の流体検出装置において、フローセンサからのアナログ信号を増幅すると共に、予め定められた電圧を加算してアナログデジタル変換器に供給する増幅器をさらに備え、切替スイッチは、増幅器が加算する加算電圧を、第1設定時において第1加算電圧とし、第2設定時において第1加算電圧と異なる第2加算電圧とすることが好ましい。   The fluid detection device of the present invention further includes an amplifier that amplifies the analog signal from the flow sensor and adds a predetermined voltage to supply the analog signal to the analog-to-digital converter, and the changeover switch adds the amplifier. The addition voltage is preferably the first addition voltage at the time of the first setting and the second addition voltage different from the first addition voltage at the time of the second setting.

また、本発明の流体検出装置において、フローセンサからのアナログ信号を増幅してアナログデジタル変換器に供給する増幅器をさらに備え、切替スイッチは、第1設定時において増幅器の増幅率を第1増幅率とし、第2設定時において増幅器の増幅率を第1増幅率と異なる第2増幅率とすることが好ましい。   The fluid detection device of the present invention further includes an amplifier that amplifies an analog signal from the flow sensor and supplies the analog signal to the analog-digital converter, and the changeover switch sets the amplification factor of the amplifier at the first setting to the first amplification factor. In the second setting, the amplification factor of the amplifier is preferably a second amplification factor different from the first amplification factor.

また、本発明の流体検出装置において、切替スイッチは、フローセンサが有するヒータに供給する駆動電力を、第1設定時において第1電力値とし、第2設定時において第1電力値と異なる第2電力値とすることが好ましい。   Further, in the fluid detection device of the present invention, the changeover switch sets the driving power supplied to the heater of the flow sensor to the first power value at the first setting, and the second power different from the first power value at the second setting. It is preferable to set the power value.

また、本発明の流体検出装置において、フローセンサは、流体の流速に応じたアナログ信号を出力する第1センサと、第1センサからのアナログ信号に基づいて算出される流体の流速又は流量を補正する補正用アナログ信号を出力する第2センサと、を有し、アナログデジタル変換器は、フローセンサのうち第1センサからのアナログ信号を入力し、デジタル信号に変換して出力する第1アナログデジタル変換器と、第2センサからの補正用アナログ信号を入力し、補正用デジタル信号に変換して出力する第2アナログデジタル変換器と、を有し、コンパレータは、第1センサ又は第2センサからの信号と、所定電圧との比較結果に応じて、第1信号又は第2信号を出力し、切替スイッチは、コンパレータからの第1信号が出力された場合に第1設定となり、コンパレータからの第2信号が出力された場合に第2設定となる第1切替スイッチと、コンパレータからの第1信号が出力された場合に第3設定となり、コンパレータからの第2信号が出力された場合に第4設定となる第2切替スイッチと、を有し、第1アナログデジタル変換器は、マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、第1設定時に出力するデジタル信号と、第2設定時に出力するデジタル信号との値を同じとする重複領域を有し、第2アナログデジタル変換器は、マイクロコンピュータにより算出される補正情報が異なっている場合において、第3設定時において出力する補正用デジタル信号と、第4設定時において出力する補正用デジタル信号との値を同じとする重複領域を有し、マイクロコンピュータは、コンパレータから出力された第1信号又は第2信号と、第1アナログデジタル変換器により出力されたデジタル信号とに基づいて、流体情報を算出すると共に、コンパレータから出力された第1信号又は第2信号と、第2アナログデジタル変換器により出力された補正用デジタル信号とに基づいて、算出した流体情報を補正することが好ましい。   In the fluid detection device of the present invention, the flow sensor corrects the flow rate or flow rate of the fluid calculated based on the first sensor that outputs an analog signal corresponding to the fluid flow rate and the analog signal from the first sensor. A second sensor that outputs an analog signal for correction, and an analog-to-digital converter receives the analog signal from the first sensor among the flow sensors, converts the analog signal to a digital signal, and outputs the first analog-digital signal A converter and a second analog-to-digital converter that inputs the analog signal for correction from the second sensor, converts the signal into a digital signal for correction, and outputs the digital signal. The comparator is supplied from the first sensor or the second sensor. The first signal or the second signal is output according to the comparison result between the first signal and the predetermined voltage, and the changeover switch is activated when the first signal from the comparator is output. 1 setting, when the second signal from the comparator is output, the first changeover switch becomes the second setting, and when the first signal from the comparator is output, the third setting is set, and the second signal from the comparator And a second changeover switch that is set to a fourth setting when the first and second analog switches are output, and the first analog-digital converter outputs the first setting when the fluid information calculated by the microcomputer is different The second analog-to-digital converter has an overlapping region where the values of the digital signal and the digital signal output at the time of the second setting are the same, and the second analog-to-digital converter has a third value when the correction information calculated by the microcomputer is different. An overlapping area in which the values of the correction digital signal output at the time of setting and the correction digital signal output at the time of the fourth setting are the same The microcomputer calculates the fluid information based on the first signal or the second signal output from the comparator and the digital signal output from the first analog-digital converter, and outputs the fluid information from the comparator. It is preferable to correct the calculated fluid information based on the one signal or the second signal and the correction digital signal output from the second analog-digital converter.

本発明の流体検出装置によれば、アナログデジタル変換器は、マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、第1設定時に出力するデジタル信号と、第2設定時に出力するデジタル信号との値を同じとする重複領域を有する。このため、異なった流速に対して、1つの値のデジタル信号を割り当てるようにすることができる。すなわち、アナログデジタル変換器は、流速a1によって得られたアナログ信号Sbに対して、値dのデジタル信号Sdを出力し、且つ、流速a1と異なる流速a2によって得られたアナログ信号Sbに対して、同じ値dのデジタル信号Sdを出力することができる。これにより、流速a1及び流速a2という異なる流速に対して、デジタル信号Sdは1つの値dが割り当てられることとなり、流速a1に対して値d1のデジタル信号Sdを出力し、流速a2に対して値d2のデジタル信号Sdを出力する場合と比較して、デジタル信号Sdの値を1つにできる。このように、異なる流速a1,a2で同じデジタル信号Sdが得られると、第1設定で得られる流体情報の範囲と第2設定で得られる流体情報の範囲とを異なる設定とすることができ、1つの設定で行う場合よりも広い範囲の流体情報を計測できることになり、その分アナログデジタル変換器のAD値を削減でき、ビット数の削減につなげることができる。加えて、第1設定と第2設定との切替をコンパレータからの出力によって行っているため、マイクロコンピュータは流速や流量等の演算を行った後に切替を行う必要がない。従って、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   According to the fluid detection device of the present invention, when the fluid information calculated by the microcomputer is different, the analog-digital converter includes a digital signal output at the first setting and a digital signal output at the second setting. Have overlapping areas with the same value. For this reason, one value of digital signal can be assigned to different flow velocities. That is, the analog-digital converter outputs a digital signal Sd having a value d with respect to the analog signal Sb obtained by the flow rate a1, and for the analog signal Sb obtained by the flow rate a2 different from the flow rate a1. A digital signal Sd having the same value d can be output. As a result, one value d is assigned to the digital signal Sd for the different flow rates a1 and a2, and the digital signal Sd having the value d1 is output for the flow rate a1 and the value for the flow rate a2. Compared with the case of outputting the digital signal Sd of d2, the value of the digital signal Sd can be made one. Thus, when the same digital signal Sd is obtained at different flow rates a1 and a2, the range of fluid information obtained by the first setting and the range of fluid information obtained by the second setting can be set differently. A wider range of fluid information can be measured than in a single setting, and the AD value of the analog-to-digital converter can be reduced accordingly, leading to a reduction in the number of bits. In addition, since the switching between the first setting and the second setting is performed by the output from the comparator, the microcomputer does not need to perform the switching after calculating the flow velocity, the flow rate, and the like. Therefore, it is possible to reduce costs while suppressing an increase in measurement time and a decrease in responsiveness.

また、第1設定時において基準電圧を第1基準電圧とし、第2設定時において基準電圧を第2基準電圧とする。このように、基準電圧が変更されると、アナログデジタル変換器の分解能が変わることとなる。これにより、例えば、第1設定時において、フローセンサは、流速a1に対して値b1のアナログ信号Sbを出力し、アナログデジタル変換器は、増幅された値c1のアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時において、フローセンサが流速a1と異なる流速a2に対して値b2のアナログ信号Sbを出力し、アナログデジタル変換器は、増幅された値c2のアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力することが可能となる。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号Sdを出力している。このため、デジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、基準電圧を変更することで、マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号Sdの値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   Further, the reference voltage is the first reference voltage at the time of the first setting, and the reference voltage is the second reference voltage at the time of the second setting. As described above, when the reference voltage is changed, the resolution of the analog-digital converter is changed. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor outputs the analog signal Sb having the value b1 with respect to the flow velocity a1, and the analog-digital converter inputs the amplified analog signal Sc having the value c1. A digital signal Sd having a value d is output. On the other hand, at the time of the second setting, the flow sensor outputs an analog signal Sb having a value b2 for a flow velocity a2 different from the flow velocity a1, and the analog-digital converter inputs the amplified analog signal Sc having a value c2. It becomes possible to output a digital signal Sd having a value d. In this manner, the digital signal Sd having the same value d is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd corresponds to the flow velocities a1 and a2. In this way, by changing the reference voltage, it is possible to create an overlapping region where the output digital signal Sd has the same value when the fluid information calculated by the microcomputer is different. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

また、第1設定時において、基準電圧の上限値を第1上限電圧とすると共に基準電圧の下限値を第1下限電圧とし、第2設定時において、基準電圧の上限値を第2上限電圧とすると共に基準電圧の下限値を第2下限電圧とする。このため、基準電圧の上限値と下限値を設定できるアナログデジタル変換器においても、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   In the first setting, the upper limit value of the reference voltage is the first upper limit voltage, the lower limit value of the reference voltage is the first lower limit voltage, and in the second setting, the upper limit value of the reference voltage is the second upper limit voltage. In addition, the lower limit value of the reference voltage is set as the second lower limit voltage. For this reason, even in the analog-to-digital converter that can set the upper limit value and the lower limit value of the reference voltage, the cost can be reduced while suppressing a decrease in responsiveness.

また、第1設定時において増幅器が加算する加算電圧を第1加算電圧とし、第2設定時において増幅器が加算する加算電圧を第2加算電圧とする。これにより、例えば、第1設定時においてフローセンサは、流速a1に対して値b1のアナログ信号Sbを出力する。増幅器は、値b1のアナログ信号Sbを増幅すると共に、第1加算電圧を加算して増幅加算された値cのアナログ信号Scを出力する。アナログデジタル変換器は、値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時において、フローセンサは、流速a2に対して値b2のアナログ信号Sbを出力する。増幅器は、値b2のアナログ信号Sbを増幅すると共に、第2加算電圧を加算する。このとき、加算電圧の値によって、増幅加算されたアナログ信号Scの値は、上記値cのアナログ信号Scと同様にすることが可能となる。このため、アナログデジタル変換器は、増幅加算された値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号Sdを出力している。このため、値dのデジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、加算電圧を変更することで、マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号Sdの値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   In addition, an addition voltage added by the amplifier at the first setting is a first addition voltage, and an addition voltage added by the amplifier at the second setting is a second addition voltage. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor outputs an analog signal Sb having a value b1 with respect to the flow velocity a1. The amplifier amplifies the analog signal Sb having the value b1 and outputs the analog signal Sc having the value c obtained by adding and adding the first addition voltage. The analog-digital converter inputs an analog signal Sc having a value c and outputs a digital signal Sd having a value d. On the other hand, at the time of the second setting, the flow sensor outputs an analog signal Sb having a value b2 with respect to the flow velocity a2. The amplifier amplifies the analog signal Sb having the value b2 and adds the second addition voltage. At this time, depending on the value of the added voltage, the value of the analog signal Sc amplified and added can be made the same as the analog signal Sc having the value c. For this reason, the analog-digital converter inputs the analog signal Sc having the value c after amplification and addition, and outputs the digital signal Sd having the value d. In this manner, the digital signal Sd having the same value d is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd having the value d corresponds to the flow velocities a1 and a2. In this way, by changing the addition voltage, it is possible to create an overlapping region where the output digital signal Sd has the same value when the fluid information calculated by the microcomputer is different. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

また、第1設定時において増幅器の増幅率を第1増幅率とし、第2設定時において増幅器の増幅率を第2増幅率とする。これにより、例えば、第1設定時においてフローセンサは、流速a1に対して値b1のアナログ信号Sbを出力する。増幅器は、値b1のアナログ信号Sbを増幅して値cのアナログ信号Scを出力する。アナログデジタル変換器は、値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時において、フローセンサは、流速a2に対して値b2のアナログ信号Sbを出力する。増幅器は、値b2のアナログ信号Sbを増幅する。このとき、増幅率の値によって、出力されるアナログ信号Scの値は、上記値cのアナログ信号Scと同様にすることが可能となる。このため、アナログデジタル変換器は、値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値のデジタル信号Sdを出力している。このため、デジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号の値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   Further, the amplification factor of the amplifier is set to the first amplification factor at the first setting, and the amplification factor of the amplifier is set to the second amplification factor at the second setting. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor outputs an analog signal Sb having a value b1 with respect to the flow velocity a1. The amplifier amplifies the analog signal Sb having the value b1 and outputs the analog signal Sc having the value c. The analog-digital converter inputs an analog signal Sc having a value c and outputs a digital signal Sd having a value d. On the other hand, at the time of the second setting, the flow sensor outputs an analog signal Sb having a value b2 with respect to the flow velocity a2. The amplifier amplifies the analog signal Sb having the value b2. At this time, the value of the analog signal Sc to be output can be made the same as the analog signal Sc having the value c depending on the value of the amplification factor. For this reason, the analog-digital converter inputs the analog signal Sc having the value c and outputs the digital signal Sd having the value d. Thus, the digital signal Sd having the same value is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd corresponds to the flow velocities a1 and a2. As described above, when the fluid information calculated by the microcomputer is different, it is possible to create an overlapping region where the values of the output digital signals are the same. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

また、フローセンサが有するヒータに供給する駆動電力を、第1設定時において第1電力値とし、第2設定時において第1電力値と異なる第2電力値とする。これにより、例えば、第1設定時においてフローセンサは、流速a1に対して値bのアナログ信号Sbを出力する。アナログデジタル変換器は、値bのアナログ信号Sbを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時では、ヒータの温度が異なっている。このため、フローセンサは、流速a2に対して上記アナログ信号Sbと同様の値bのアナログ信号Sbを出力することが可能となる。そして、アナログデジタル変換器は、値bのアナログ信号Sbを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号Sdを出力している。このため、値dのデジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号の値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   Further, the driving power supplied to the heater of the flow sensor is set to the first power value at the first setting, and the second power value different from the first power value at the second setting. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor outputs an analog signal Sb having a value b with respect to the flow velocity a1. The analog-to-digital converter inputs an analog signal Sb having a value b and outputs a digital signal Sd having a value d. On the other hand, the heater temperature is different in the second setting. For this reason, the flow sensor can output the analog signal Sb having the same value b as the analog signal Sb with respect to the flow velocity a2. The analog-to-digital converter inputs an analog signal Sb having a value b and outputs a digital signal Sd having a value d. In this manner, the digital signal Sd having the same value d is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd having the value d corresponds to the flow velocities a1 and a2. As described above, when the fluid information calculated by the microcomputer is different, it is possible to create an overlapping region where the values of the output digital signals are the same. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

また、切替スイッチは、第1切替スイッチと第2切替スイッチとを有し、第1アナログデジタル変換器及び第2アナログデジタル変換器は重複領域を有している。このため、1つの切替スイッチにより、増幅率やヒータ温度などを切り替える場合と比較して、増幅率やヒータ温度などを大幅に切り替える必要がなく、それぞれに分散させることができる。従って、1つの切替スイッチによる大きな切替による計測精度の低下を抑制することができる。   The changeover switch has a first changeover switch and a second changeover switch, and the first analog-digital converter and the second analog-digital converter have overlapping areas. For this reason, it is not necessary to switch the amplification factor, the heater temperature, or the like by a single changeover switch as compared with the case where the amplification factor, the heater temperature, or the like is switched. Therefore, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to a large switching by one switching switch.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る流体検出装置を示す構成図である。図1に示すように、流体検出装置1は、センサ出力をもとに、流速及び流量の少なくとも一方からなる流体情報を算出するものである。この流体検出装置1は、フローセンサ10と、ヒータ駆動回路20と、増幅器30と、コンパレータ40と、切替スイッチ50と、ADコンバータ(アナログデジタル変換器)60と、マイクロコンピュータ70と、抵抗R1〜R3とを備えている。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a fluid detection device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the fluid detection device 1 calculates fluid information including at least one of a flow velocity and a flow rate based on the sensor output. The fluid detection device 1 includes a flow sensor 10, a heater drive circuit 20, an amplifier 30, a comparator 40, a changeover switch 50, an AD converter (analog / digital converter) 60, a microcomputer 70, and resistors R1 to R1. R3.

フローセンサ10は、流体の流速に応じたアナログ信号Sbを出力するものである。このフローセンサ10は、ヒータ11と温度センサ12を備えている。ヒータ11は、発熱によって流体を温めるものである。温度センサ12は、ヒータ11によって温められた流体温度に応じたアナログ信号Sbを出力するものである。このフローセンサ10では、流体の流速に応じて温度センサ12が検出する流体温度に変化が生じることに基づき、流速に応じたアナログ信号Sbを出力する構成となっている。   The flow sensor 10 outputs an analog signal Sb corresponding to the flow velocity of the fluid. The flow sensor 10 includes a heater 11 and a temperature sensor 12. The heater 11 warms the fluid by heat generation. The temperature sensor 12 outputs an analog signal Sb corresponding to the fluid temperature warmed by the heater 11. The flow sensor 10 is configured to output an analog signal Sb corresponding to the flow velocity based on the change in the fluid temperature detected by the temperature sensor 12 according to the fluid flow velocity.

ヒータ駆動回路20は、フローセンサ10のヒータ温度を制御するものである。このヒータ駆動回路20は、例えば周囲温度よりも一定温度だけ高い温度となるように、ヒータ11の温度を制御する構成となっている。   The heater drive circuit 20 controls the heater temperature of the flow sensor 10. The heater drive circuit 20 is configured to control the temperature of the heater 11 so as to be a temperature that is higher than the ambient temperature by a certain temperature, for example.

増幅器30は、フローセンサ10からのアナログ信号Sbを、所定の増幅率で増幅するものである。この増幅器30によって増幅されたアナログ信号Scは、コンパレータ40の反転入力端子、及び、ADコンバータ60に入力される。   The amplifier 30 amplifies the analog signal Sb from the flow sensor 10 with a predetermined amplification factor. The analog signal Sc amplified by the amplifier 30 is input to the inverting input terminal of the comparator 40 and the AD converter 60.

コンパレータ40は、フローセンサ10から出力され増幅器30によって増幅されたアナログ信号Scと所定電圧Vref(例えば0.385V)とを入力し、これらの比較結果に応じて「0」又は「1」の信号を出力するものである。具体的に、コンパレータ40は、低流量域において「0」の信号を出力し、高流量域において「1」の信号を出力する。以下、コンパレータ40から出力される「0」の信号を第1信号とし、「1」の信号を第2信号と称する。   The comparator 40 receives the analog signal Sc output from the flow sensor 10 and amplified by the amplifier 30 and a predetermined voltage Vref (for example, 0.385 V), and a signal of “0” or “1” depending on the comparison result. Is output. Specifically, the comparator 40 outputs a signal “0” in the low flow rate region and outputs a signal “1” in the high flow rate region. Hereinafter, the “0” signal output from the comparator 40 is referred to as a first signal, and the “1” signal is referred to as a second signal.

このコンパレータ40は、図1に示すように、ヒステリシスを有するように回路構成されている。すなわち、所定電圧Vrefは、抵抗R1(例えば600Ω)を介してコンパレータ40の非反転入力端子に入力するようになっており、コンパレータ40の出力電圧は抵抗R2(例えば49kΩ)を介して、コンパレータ40の非反転入力端子に入力するようになっている。また、コンパレータ40の出力側には、抵抗R3を介して電圧Vmax(例えば5V)が印加されている。   As shown in FIG. 1, the comparator 40 is configured to have a hysteresis. That is, the predetermined voltage Vref is input to the non-inverting input terminal of the comparator 40 via the resistor R1 (for example, 600Ω), and the output voltage of the comparator 40 is input to the comparator 40 via the resistor R2 (for example, 49 kΩ). Is input to the non-inverting input terminal. A voltage Vmax (for example, 5 V) is applied to the output side of the comparator 40 via the resistor R3.

図2は、図1に示したコンパレータの動作を示す図である。図2に示すように、コンパレータ40は、反転入力端子に入力する電圧信号、すなわち増幅されたアナログ信号Scが、例えば0.44V未満の状態から0.44Vに達すると、「1」の信号である第2信号を出力する。また、増幅されたアナログ信号Scが、0.44V以上の状態から0.44V以下となっても、0.38Vに達するまで、コンパレータ40は、第2信号を出力することとなる。そして、増幅されたアナログ信号Scが0.38Vに達すると、コンパレータ40は、「0」の信号である第1信号を出力する。また、この状態から、増幅されたアナログ信号Scが、0.38V以上となっても、0.44Vに達するまで、コンパレータ40は、第1信号を出力することとなる。なお、以下の説明において、0.38Vを下限閾値といい、0.44Vを上限閾値という。   FIG. 2 is a diagram showing an operation of the comparator shown in FIG. As shown in FIG. 2, when the voltage signal input to the inverting input terminal, that is, the amplified analog signal Sc reaches 0.44 V from a state below 0.44 V, for example, the comparator 40 outputs a signal of “1”. A certain second signal is output. Further, even if the amplified analog signal Sc becomes 0.44 V or lower from the state of 0.44 V or higher, the comparator 40 outputs the second signal until it reaches 0.38 V. When the amplified analog signal Sc reaches 0.38 V, the comparator 40 outputs a first signal that is a “0” signal. Further, from this state, even if the amplified analog signal Sc becomes 0.38V or higher, the comparator 40 outputs the first signal until it reaches 0.44V. In the following description, 0.38V is referred to as a lower limit threshold, and 0.44V is referred to as an upper limit threshold.

このように、コンパレータ40は、ヒステリシスを有しており、コンパレータ40の出力が頻繁に切り替わってしまうことを防止し、切り替わりの頻発によるノイズ発生を防止している。また、切り替わった直後などでは、コンパレータ40の出力電圧が安定しない期間があり、この期間における計測精度低下も防止している。特に、コンパレータ40は、切り替わり時に応答性が悪いものもあり、ヒステリシスを設けることは、このようなコンパレータ40により出力電圧の安定しない期間が長くなってしまう場合に、より有効となる。   Thus, the comparator 40 has hysteresis, prevents the output of the comparator 40 from being frequently switched, and prevents the occurrence of noise due to frequent switching. Further, immediately after switching, there is a period in which the output voltage of the comparator 40 is not stable, and the measurement accuracy in this period is prevented from being lowered. In particular, some comparators 40 have poor responsiveness at the time of switching, and providing hysteresis is more effective when the period during which the output voltage is not stable becomes longer due to such comparators 40.

再度、図1を参照する。図1に示すように、コンパレータ40からの第1信号及び第2信号は、切替スイッチ50とマイクロコンピュータ70とに入力される。切替スイッチ50は、コンパレータ40から第1信号が出力された場合に第1設定となり、第2信号が出力された場合に第2設定となる。また、切替スイッチ50は、第1設定時において第1基準電圧をADコンバータ60に供給するようになり、第2設定時において第1基準電圧と異なる第2基準電圧をADコンバータ60に供給するようになる。ここで、基準電圧とは、ADコンバータ60がアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換する際に基準となる電圧である。具体的に、ADコンバータ60の分解能は基準電圧とADコンバータ60のビット数に応じて決定される。例えば、基準電圧が4Vであり、ADコンバータ60が11ビットである場合、分解能は4000/2048=約1.95mVとなる。また、本実施形態において第1基準電圧は0.5Vであり、第2基準電圧は4Vである。   Reference is again made to FIG. As shown in FIG. 1, the first signal and the second signal from the comparator 40 are input to the changeover switch 50 and the microcomputer 70. The changeover switch 50 is set to the first setting when the first signal is output from the comparator 40 and is set to the second setting when the second signal is output. Further, the changeover switch 50 supplies the first reference voltage to the AD converter 60 at the time of the first setting, and supplies the second reference voltage different from the first reference voltage to the AD converter 60 at the time of the second setting. become. Here, the reference voltage is a voltage that becomes a reference when the AD converter 60 converts the analog signal Sc into the digital signal Sd. Specifically, the resolution of the AD converter 60 is determined according to the reference voltage and the number of bits of the AD converter 60. For example, when the reference voltage is 4V and the AD converter 60 is 11 bits, the resolution is 4000/2048 = about 1.95 mV. In the present embodiment, the first reference voltage is 0.5V, and the second reference voltage is 4V.

マイクロコンピュータ70は、流速又は流量の少なくとも一方からなる流体情報を算出するものである。このマイクロコンピュータ70は、コンパレータ40からの第1信号又は第2信号と、ADコンバータ60からのデジタル信号Sdとを入力し、これらに基づいて流体情報を算出する。   The microcomputer 70 calculates fluid information including at least one of a flow rate and a flow rate. The microcomputer 70 receives the first signal or the second signal from the comparator 40 and the digital signal Sd from the AD converter 60, and calculates fluid information based on these signals.

特に、本実施形態において、ADコンバータ60は、重複領域を有している。ここで、重複領域とは、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっている場合において、第1設定時にADコンバータ60から出力されるデジタル信号Sdと第2設定時にADコンバータ60から出力されるデジタル信号Sdとの値が同じとなる領域である。   In particular, in the present embodiment, the AD converter 60 has an overlapping region. Here, when the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different, the overlapping region is a digital signal Sd output from the AD converter 60 at the first setting and output from the AD converter 60 at the second setting. This is a region where the value of the digital signal Sd is the same.

以下、具体的に、重複領域について説明する。図3は、重複領域を説明する図であり、(a)は基準電圧0.5Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示しており、(b)は基準電圧4Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示している。   Hereinafter, the overlapping area will be specifically described. 3A and 3B are diagrams for explaining the overlapping region. FIG. 3A shows the relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd when the reference voltage is 0.5V, and FIG. 3B is the case when the reference voltage is 4V. The relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd is shown.

まず、流速が低く、コンパレータ40から第1信号が出力されると、切替スイッチ50は第1設定となり、第1基準電圧である0.5Vの電圧がADコンバータ60に供給される。ここで、ADコンバータ60が11ビットであるとすると、図3(a)に示すように、ADコンバータ60は、500/2048=約0.244mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換することとなる。また、上限閾値が0.44Vであるため、ADコンバータ60は、0Vから0.44Vの間で、約0.244mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換する。   First, when the flow rate is low and the first signal is output from the comparator 40, the changeover switch 50 is set to the first setting, and a voltage of 0.5 V that is the first reference voltage is supplied to the AD converter 60. If the AD converter 60 has 11 bits, as shown in FIG. 3A, the AD converter 60 converts the analog signal Sc into a digital signal Sd in increments of about 500/2048 = about 0.244 mV. It becomes. Further, since the upper limit threshold is 0.44V, the AD converter 60 converts the analog signal Sc into the digital signal Sd at intervals of about 0.244 mV between 0V and 0.44V.

従って、ADコンバータ60は、0.244mVのアナログ信号Scを入力すると、「1」のデジタル信号Sdを出力する。同様に、ADコンバータ60は、0.488mVのアナログ信号Scを入力すると、「2」のデジタル信号Sdを出力し、0.732mVのアナログ信号Scを入力すると、「3」のデジタル信号Sdを出力する。そして、ADコンバータ60は、439.8mV(440.0mVについても同様)のアナログ信号Scを入力すると、「1802」のデジタル信号Sdを出力する。   Therefore, when the analog signal Sc of 0.244 mV is input, the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “1”. Similarly, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “2” when an analog signal Sc of 0.488 mV is input, and outputs a digital signal Sd of “3” when an analog signal Sc of 0.732 mV is input. To do. When the AD converter 60 receives the analog signal Sc of 439.8 mV (the same applies to 440.0 mV), the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “1802”.

これに対して、流速が高くなり、コンパレータ40から第2信号が出力されると、切替スイッチ50は第2設定となり、第2基準電圧である4Vの電圧がADコンバータ60に供給される。これにより、図3(b)に示すように、ADコンバータ60は、4000/2048=約1.95mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換することとなる。また、下限閾値が0.38Vであり、ADコンバータ60が最大3.8Vのアナログ信号ScまでAD変換するとした場合、ADコンバータ60は、0.38Vから3.8Vの間で、約1.95mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換する。   On the other hand, when the flow velocity becomes high and the second signal is output from the comparator 40, the changeover switch 50 is set to the second setting, and the voltage of 4V that is the second reference voltage is supplied to the AD converter 60. As a result, as shown in FIG. 3B, the AD converter 60 converts the analog signal Sc into the digital signal Sd in increments of 4000/2048 = about 1.95 mV. When the lower limit threshold is 0.38V and the AD converter 60 performs AD conversion up to an analog signal Sc of 3.8V at the maximum, the AD converter 60 is approximately 1.95 mV between 0.38V and 3.8V. The analog signal Sc is converted into a digital signal Sd in increments.

具体的にADコンバータ60は、380.85mVのアナログ信号Scを入力すると、「195」のデジタル信号Sdを出力する。同様に、ADコンバータ60は、382.83mVのアナログ信号Scを入力すると、「196」のデジタル信号Sdを出力し、384.77mVのアナログ信号Scを入力すると、「197」のデジタル信号Sdを出力する。そして、ADコンバータ60は、3798.82mV(3800mVについても同様)のアナログ信号Scを入力すると、「1945」のデジタル信号Sdを出力する。   Specifically, when the analog signal Sc of 380.85 mV is input, the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “195”. Similarly, when the analog signal Sc of 382.83 mV is input, the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “196”, and when the analog signal Sc of 384.77 mV is input, the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “197”. To do. When the AD converter 60 receives the analog signal Sc of 3798.82 mV (the same applies to 3800 mV), the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “1945”.

このように、アナログ信号Scが異なっているにも拘わらず、すなわち、流体の流速が異なっているにも拘わらず、ADコンバータ60は、「195」から「1802」の範囲内において同じ値のデジタル信号Sdを出力するようになっている。このような「195」から「1802」の領域を本実施形態において重複領域と呼んでいる。   As described above, the AD converter 60 is able to output digital signals having the same value within the range of “195” to “1802” even though the analog signal Sc is different, that is, the fluid flow velocity is different. The signal Sd is output. Such an area from “195” to “1802” is called an overlapping area in this embodiment.

なお、誤差3%RD以内の流体検出装置1を提供する場合、以下のようにするとよい。具体的に、誤差3%RDを実現する場合、外乱の影響を考慮して、ADコンバータ60は誤差1%RD程度にしておく必要がある。ここで、図3(a)に示すように、0.244mV刻みで誤差1%RDを実現するためには、デジタル信号Sdが「50」未満については、計測対象外とする必要がある。   In addition, when providing the fluid detection apparatus 1 within 3% of error RD, it is good to do as follows. Specifically, when realizing an error of 3% RD, the AD converter 60 needs to have an error of about 1% RD in consideration of the influence of disturbance. Here, as shown in FIG. 3A, in order to realize an error of 1% RD in increments of 0.244 mV, it is necessary to exclude the digital signal Sd from less than “50”.

具体的に説明する。まず、0.244mVのアナログ信号ScがADコンバータ60に入力されたとする。この場合、マイクロコンピュータ70は、ADコンバータ60から出力される「1」というデジタル信号Sdと、コンパレータ40から出力される第1信号とに基づいて、流速や流量を算出する。そして、マイクロコンピュータ70が流量R1と算出したとする。同様に、0.365mV(0.244mV+0.121mV)のアナログ信号ScがADコンバータ60に入力されたとする。この場合、マイクロコンピュータ70は、ADコンバータ60から出力される「1」というデジタル信号Sdと、コンパレータ40から出力される第1信号とに基づいて、流速や流量を算出する。このときもマイクロコンピュータ70は流量R1と算出してしまう。しかし、アナログ信号Scを比較すると、0.244:0.365≒1:1.5であり、後者の流量は前者の約1.5倍なはずである。従って、誤差は50%となり、誤差3%RDを遙かに超えてしまう。そこで、流体検出装置1は、3%RD(外乱を考慮すると1%RD)を実現するために、微少な電圧が入力される範囲を計測対象外とする。   This will be specifically described. First, it is assumed that an analog signal Sc of 0.244 mV is input to the AD converter 60. In this case, the microcomputer 70 calculates the flow velocity and the flow rate based on the digital signal Sd “1” output from the AD converter 60 and the first signal output from the comparator 40. Then, it is assumed that the microcomputer 70 calculates the flow rate R1. Similarly, it is assumed that an analog signal Sc of 0.365 mV (0.244 mV + 0.121 mV) is input to the AD converter 60. In this case, the microcomputer 70 calculates the flow velocity and the flow rate based on the digital signal Sd “1” output from the AD converter 60 and the first signal output from the comparator 40. Also at this time, the microcomputer 70 calculates the flow rate R1. However, when comparing the analog signal Sc, it is 0.244: 0.365≈1: 1.5, and the flow rate of the latter should be about 1.5 times that of the former. Therefore, the error is 50%, far exceeding the error 3% RD. Therefore, the fluid detection device 1 excludes a range in which a minute voltage is input from the measurement target in order to realize 3% RD (1% RD considering disturbance).

ここで、12.207mvについて検証する。ADコンバータ60は、12.207mVのアナログ信号Scが入力された場合に、「50」というデジタル信号Sdを出力する。そして、マイクロコンピュータ70は、流量R2と算出する。一方、12.328mV(12.207mV+0.121mV)のアナログ信号Scが入力された場合も同様に、ADコンバータ60は「50」というデジタル信号Sdを出力する。そして、マイクロコンピュータ70は、流量R2と算出する。ここで、アナログ信号Scを比較すると、12.207:12.328≒1:1.01であり、誤差は約1%である。従って、流体検出装置1は、デジタル信号Sdの値が「50」未満である範囲について計測対象外とする。   Here, it verifies about 12.207mv. The AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “50” when an analog signal Sc of 12.207 mV is input. Then, the microcomputer 70 calculates the flow rate R2. On the other hand, when an analog signal Sc of 12.328 mV (12.207 mV + 0.121 mV) is input, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “50”. Then, the microcomputer 70 calculates the flow rate R2. Here, when comparing the analog signal Sc, it is 12.207: 12.3328≈1: 1.01, and the error is about 1%. Therefore, the fluid detection device 1 excludes the range where the value of the digital signal Sd is less than “50” from the measurement target.

次に、本実施形態に係る流体検出装置1の動作を説明する。まず、流体検出装置1の電源がオンされると、ヒータ駆動回路20が駆動してヒータ11を温める。そして、温度センサ12は、検出温度に応じたアナログ信号Sbを出力する。そして、増幅器30は、アナログ信号Sbを増幅する。これにより、増幅されたアナログ信号Scがコンパレータ40の反転入力端子に入力される。   Next, operation | movement of the fluid detection apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. First, when the power source of the fluid detection device 1 is turned on, the heater drive circuit 20 is driven to warm the heater 11. And the temperature sensor 12 outputs the analog signal Sb according to detected temperature. The amplifier 30 amplifies the analog signal Sb. As a result, the amplified analog signal Sc is input to the inverting input terminal of the comparator 40.

そして、参照電圧Vrefとの比較結果に応じて第1信号又は第2信号を出力する。ここで、コンパレータ40は、流体の流速が低ければ第1信号を出力し、流速が高ければ第2信号を出力する。この第1信号及び第2信号は、マイクロコンピュータ70に出力される。また、切替スイッチ50は、第1信号が出力された場合に第1設定となって、ADコンバータ60に0.5Vの第1基準電圧を供給する。一方、第2信号が出力された場合、切替スイッチ50は第2設定となって、ADコンバータ60に4Vの第2基準電圧を供給する。   Then, the first signal or the second signal is output according to the comparison result with the reference voltage Vref. Here, the comparator 40 outputs a first signal if the fluid flow rate is low, and outputs a second signal if the fluid flow rate is high. The first signal and the second signal are output to the microcomputer 70. The changeover switch 50 is set to the first setting when the first signal is output, and supplies the first reference voltage of 0.5 V to the AD converter 60. On the other hand, when the second signal is output, the changeover switch 50 is set to the second setting and supplies the AD converter 60 with the second reference voltage of 4V.

また、増幅器30は、アナログ信号ScをADコンバータ60に出力する。ADコンバータ60は、入力した第1基準電圧又は第2基準電圧と、ビット数(本実施形態では11ビット)とに基づく分解能で、アナログ信号Scをデジタル変換する。そして、ADコンバータ60は、デジタル信号Sdを出力する。マイクロコンピュータ70は、ADコンバータ60から出力されたデジタル信号Sdと、コンパレータ40から第1信号を入力したか、第2信号を入力したかに基づいて、流体情報を算出する。   Further, the amplifier 30 outputs the analog signal Sc to the AD converter 60. The AD converter 60 digitally converts the analog signal Sc with a resolution based on the input first reference voltage or second reference voltage and the number of bits (11 bits in this embodiment). Then, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd. The microcomputer 70 calculates fluid information based on the digital signal Sd output from the AD converter 60 and whether the first signal or the second signal is input from the comparator 40.

次に、本実施形態に係る流体検出装置1においてADコンバータ60のビット数が小さくなっている点について、詳細に説明する。本実施形態においてADコンバータ60は重複領域を有している。このため、ADコンバータ60は、流速a1及び流速a2という異なる流速に対して、デジタル信号Sdは1つの値とすることができる。従って、重複領域の大きさに応じてAD値を削減することができ、ビット数の削減にもつなげることができる。図3を参照すると、計測範囲内においてデジタル信号Sdは、第1設定と第2設定との双方で、「195」から「1802」において重複しており、この重複分だけAD値が少なくなり、ビット数の削減につながっている。   Next, the point that the number of bits of the AD converter 60 is small in the fluid detection device 1 according to the present embodiment will be described in detail. In the present embodiment, the AD converter 60 has an overlapping region. For this reason, the AD converter 60 can set the digital signal Sd to one value for different flow speeds of the flow speed a1 and the flow speed a2. Therefore, the AD value can be reduced in accordance with the size of the overlapping area, and the number of bits can be reduced. Referring to FIG. 3, in the measurement range, the digital signal Sd overlaps from “195” to “1802” in both the first setting and the second setting, and the AD value is reduced by this overlap, This has led to a reduction in the number of bits.

一例を挙げて説明すると、例えば計測範囲(出力比)1:300で誤差3%RDの流体検出装置1を実現したいとする。この場合AD値は、上記式(1)に示したように、300/(3×2/100)=5000となる。特に、外乱要因を考慮すると、誤差1%RD程度にしておく必要があり、AD値は、300/(1×2/100)=15000となる。このため、ADコンバータは14ビットの能力が必要となる。しかし、出力比を2つに分けるとすると、18=324>300となる。よって、18/(1×2/100)=900となり、ADコンバータは最低10ビットの能力だけ有していればよいこととなる。本実施形態に係る重複領域は、このように出力比を2つに分けるのと同義であり、ビット数の削減につなげることができる。 For example, assume that it is desired to realize the fluid detection device 1 having a measurement range (output ratio) of 1: 300 and an error of 3% RD. In this case, the AD value is 300 / (3 × 2/100) = 5000 as shown in the above formula (1). In particular, in consideration of disturbance factors, the error needs to be about 1% RD, and the AD value is 300 / (1 × 2/100) = 15000. For this reason, the AD converter needs a 14-bit capability. However, if the output ratio is divided into two, 18 2 = 324> 300. Therefore, 18 / (1 × 2/100) = 900, and the AD converter only needs to have a capacity of at least 10 bits. The overlapping area according to this embodiment is synonymous with dividing the output ratio into two in this way, and can lead to a reduction in the number of bits.

特に、本実施形態では、最小のアナログ信号Scは12.207mVであり、最大3800mVであることから、計測範囲は、12.207:3800≒1:311となっている。本実施形態では、計測範囲が1:311の場合において、ADコンバータ60は11ビットの能力を有していればよく、式(1)に示すように、311/(1×2/100)=15550のAD値を有する14ビットのADコンバータを必要としていない。従って、本実施形態に係る流体検出装置1は、ADコンバータ60について3ビット分削減でき、ADコンバータ60のコスト減及び応答性低下の抑制を図ることができる。   In particular, in the present embodiment, the minimum analog signal Sc is 12.207 mV and the maximum is 3800 mV, so the measurement range is 12.207: 3800≈1: 311. In the present embodiment, when the measurement range is 1: 311, the AD converter 60 only needs to have an 11-bit capability, and as shown in Expression (1), 311 / (1 × 2/100) = It does not require a 14-bit AD converter with an AD value of 15550. Therefore, the fluid detection device 1 according to the present embodiment can reduce the AD converter 60 by 3 bits, and can reduce the cost and the response of the AD converter 60.

また、ADコンバータ60の基準電圧の切替にあたり、マイクロコンピュータ70は、一度流速等を演算しておらず、流速等を演算した後に基準電圧等の変更を行い、変更後に得られたデジタル信号Sdから再度流速等を演算するという2度手間を行っていない。よって、本実施形態に係る流体検出装置1は、流体情報の計測時間が長くなってしまい、応答性が低下してしまう事態を防止している。   Further, when switching the reference voltage of the AD converter 60, the microcomputer 70 does not calculate the flow velocity or the like, changes the reference voltage after calculating the flow velocity or the like, and uses the digital signal Sd obtained after the change. We do not have the trouble of calculating the flow velocity again. Therefore, the fluid detection device 1 according to the present embodiment prevents a situation in which the fluid information measurement time becomes long and the responsiveness decreases.

このようにして、第1実施形態に係る流体検出措置1によれば、ADコンバータ60は、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっている場合において、第1設定時に出力するデジタル信号Sdと、第2設定時に出力するデジタル信号Sdとの値を同じとする重複領域を有する。このため、異なった流速によって得られたアナログ信号に対して、1つの値のデジタル信号を割り当てるようにすることができる。すなわち、ADコンバータ60は、流速a1によって得られた値b1のアナログ信号Sbに対して、値dのデジタル信号Sdを出力し、且つ、異なる流速a2によって得られた値b2のアナログ信号に対して、同じ値dのデジタル信号Sdを出力することができる。これにより、流速a1及び流速a2という異なる流速に対して、デジタル信号Sdは1つの値dとすることができ、ADコンバータ60は、重複領域の大きさに応じてAD値を削減することができ、ビット数の削減にもつなげることができる。加えて、第1設定と第2設定との切替をコンパレータ40からの出力によって行っているため、マイクロコンピュータ70は流速や流量等の演算を行った後に切替を行う必要がない。従って、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   In this manner, according to the fluid detection measure 1 according to the first embodiment, the AD converter 60 is configured to output the digital signal Sd output at the first setting when the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different. , And an overlapping region having the same value as the digital signal Sd output at the time of the second setting. For this reason, a digital signal having one value can be assigned to analog signals obtained at different flow rates. That is, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd having a value d with respect to the analog signal Sb having a value b1 obtained by the flow velocity a1, and also outputs an analog signal having a value b2 obtained by a different flow velocity a2. The digital signal Sd having the same value d can be output. As a result, the digital signal Sd can be a single value d for different flow rates a1 and a2, and the AD converter 60 can reduce the AD value according to the size of the overlapping region. This can lead to a reduction in the number of bits. In addition, since the switching between the first setting and the second setting is performed by the output from the comparator 40, the microcomputer 70 does not need to perform the switching after calculating the flow velocity, the flow rate, and the like. Therefore, it is possible to reduce costs while suppressing an increase in measurement time and a decrease in responsiveness.

また、第1設定時において基準電圧を第1基準電圧とし、第2設定時において基準電圧を第2基準電圧としている。このように、基準電圧が変更されると、ADコンバータ60の分解能が変わることとなる。これにより、例えば、第1設定時において、フローセンサ10は、流速a1に対して値b1のアナログ信号Sbを出力し、ADコンバータ60は、増幅された値c1のアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時において、フローセンサ10が流速a1と異なる流速a2に対して値b2のアナログ信号Sbを出力し、ADコンバータ60は、増幅された値c2のアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力することが可能となる。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号Sdを出力している。このため、デジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、基準電圧を変更することで、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号Sdの値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   Further, the reference voltage is the first reference voltage at the time of the first setting, and the reference voltage is the second reference voltage at the time of the second setting. As described above, when the reference voltage is changed, the resolution of the AD converter 60 is changed. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor 10 outputs the analog signal Sb having the value b1 with respect to the flow velocity a1, and the AD converter 60 inputs the amplified analog signal Sc having the value c1. A digital signal Sd having a value d is output. On the other hand, at the time of the second setting, the flow sensor 10 outputs the analog signal Sb of the value b2 for the flow velocity a2 different from the flow velocity a1, and the AD converter 60 inputs the amplified analog signal Sc of the value c2. It becomes possible to output a digital signal Sd having a value d. In this manner, the digital signal Sd having the same value d is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd corresponds to the flow velocities a1 and a2. In this way, by changing the reference voltage, when the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different, it is possible to create an overlapping region where the value of the output digital signal Sd is the same. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

また、マイクロコンピュータ70には、「0」の信号である第1信号と、「1」の信号である第2信号とを入力するため、第1設定と第2設定との判断において、「0」及び「1」の判断を行うだけでよく、プログラムが簡素化できるため、バグの発生を抑制することができる。さらに、マイクロコンピュータ70の端子数についても減少させることができる。   In addition, since the microcomputer 70 receives the first signal that is a “0” signal and the second signal that is a “1” signal, the determination of the first setting and the second setting is “0”. ”And“ 1 ”only need to be determined, and the program can be simplified, so that the occurrence of bugs can be suppressed. Further, the number of terminals of the microcomputer 70 can be reduced.

次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態に係る流体検出装置は、第1実施形態のものと同様であるが、構成及び動作が一部異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The fluid detection device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but is partially different in configuration and operation. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図4は、第2実施形態に係る流体検出装置2を示す構成図である。図4に示すように、流体検出装置2は、第1実施形態の増幅器30に代えて、フローセンサ10からのアナログ信号Sbを所定の増幅率で増幅すると共に、予め定められた電圧を加算してADコンバータ60に供給する増幅器31を備えている。また、切替スイッチ50は、第1設定時において増幅器31が加算する加算電圧を第1加算電圧とし、第2設定時において加算電圧を第2加算電圧とする構成となっている。ここで、第1加算電圧は2.5Vであり、第2加算電圧は0.5Vである。   FIG. 4 is a configuration diagram showing the fluid detection device 2 according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, in place of the amplifier 30 of the first embodiment, the fluid detection device 2 amplifies the analog signal Sb from the flow sensor 10 with a predetermined amplification factor and adds a predetermined voltage. And an amplifier 31 for supplying to the AD converter 60. The changeover switch 50 has a configuration in which the addition voltage added by the amplifier 31 at the first setting is the first addition voltage, and the addition voltage is the second addition voltage at the second setting. Here, the first addition voltage is 2.5V, and the second addition voltage is 0.5V.

また、第2実施形態に係るフローセンサ10は、正逆双方の流量を検出可能となっており、増幅器31は、増幅後加算前の状態において、アナログ信号Sbを−2.4Vから2.4Vまでの電圧に加算電圧を加算する構成となっている。さらに、コンパレータ40は、下限閾値が0.2Vであり、上限閾値が2.8Vである。このため、コンパレータ40は、以下のように動作する。まず、加算電圧が2.5Vである第1設定時であるとする。この状態においてコンパレータ40は、0.1Vから2.8Vまで(加算前において−2.4Vから0.3Vまで)となるアナログ信号Scを入力したとする。この場合、コンパレータ40は第1信号を出力し、切替スイッチ50は第1設定を維持する。そして、コンパレータ40は、加算後におけるアナログ信号Scが2.8Vにまで上昇すると、第2信号を出力するように切り変わる。これにより、切替スイッチ50は、第2設定となり、加算電圧は0.5Vとなる。そして、第2信号が出力される状態から、アナログ信号Scが低下しても加算後で0.2Vに達するまでは、コンパレータ40は第2信号を出力し続ける。次に、アナログ信号Scが、加算後において0.2V(加算前において−0.3V)まで低下すると、コンパレータ40は第1信号を出力する。   In addition, the flow sensor 10 according to the second embodiment can detect both forward and reverse flow rates, and the amplifier 31 converts the analog signal Sb from −2.4V to 2.4V in the state before addition after amplification. The added voltage is added to the above voltage. Further, the comparator 40 has a lower threshold value of 0.2V and an upper threshold value of 2.8V. For this reason, the comparator 40 operates as follows. First, it is assumed that the first setting time when the addition voltage is 2.5V. In this state, it is assumed that the comparator 40 receives an analog signal Sc that is from 0.1 V to 2.8 V (from -2.4 V to 0.3 V before addition). In this case, the comparator 40 outputs the first signal, and the changeover switch 50 maintains the first setting. Then, when the analog signal Sc after addition rises to 2.8 V, the comparator 40 switches to output the second signal. As a result, the changeover switch 50 is set to the second setting, and the addition voltage is 0.5V. From the state in which the second signal is output, the comparator 40 continues to output the second signal until the voltage reaches 0.2 V after the addition even if the analog signal Sc decreases. Next, when the analog signal Sc decreases to 0.2 V after addition (−0.3 V before addition), the comparator 40 outputs the first signal.

なお、図4に示す回路構成において、基準電圧は3Vであり、参照電圧Vrefは1.5Vであり、電圧Vmaxは3Vであり、抵抗R1は39kΩであり、抵抗R2は6kΩである。他の構成は第1実施形態と同様である。   In the circuit configuration shown in FIG. 4, the reference voltage is 3V, the reference voltage Vref is 1.5V, the voltage Vmax is 3V, the resistor R1 is 39 kΩ, and the resistor R2 is 6 kΩ. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

また、ADコンバータ60は、第1実施形態と同様に、重複領域を有している。図5は、第2実施形態に係る重複領域を示す図であり、(a)は加算電圧2.5Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示しており、(b)は加算電圧0.5Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示している。なお、図5においては、計測範囲及び正流逆流についても図示するものとする。   In addition, the AD converter 60 has an overlapping area as in the first embodiment. 5A and 5B are diagrams illustrating overlapping regions according to the second embodiment, in which FIG. 5A shows the relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd when the addition voltage is 2.5 V, and FIG. The relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd when the voltage is 0.5 V is shown. In FIG. 5, the measurement range and the normal flow and the reverse flow are also illustrated.

図5に示すように、基準電圧が3Vであり、ADコンバータ60が11ビットであるとすると、図5(a)に示すように、ADコンバータ60は、3000/2048=約1.46mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換することとなる。また、上限閾値が2.8Vであるため、ADコンバータ60は、0Vから2.8Vの間で、約1.46mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換する。なお、この場合において、0.1V未満のアナログ信号Scはコンパレータ40に入力されない。   As shown in FIG. 5, if the reference voltage is 3V and the AD converter 60 is 11 bits, as shown in FIG. 5 (a), the AD converter 60 is in increments of 3000/2048 = 1.46 mV. The analog signal Sc is converted into a digital signal Sd. Further, since the upper limit threshold value is 2.8V, the AD converter 60 converts the analog signal Sc into the digital signal Sd in steps of about 1.46 mV between 0V and 2.8V. In this case, the analog signal Sc of less than 0.1 V is not input to the comparator 40.

従って、ADコンバータ60は、99.61mV(約100mV)のアナログ信号Scを入力すると、「68」のデジタル信号Sdを出力し、101.07mVのアナログ信号Scを入力すると、「69」のデジタル信号Sdを出力する。同様に、ADコンバータ60は、2499.02mVのアナログ信号Scを入力すると、「1706」のデジタル信号Sdを出力し、2500.49mVのアナログ信号Scを入力すると、「1707」のデジタル信号Sdを出力する。この「1706」と「1707」との間で正流及び逆流が反転することとなる。そして、ADコンバータ60は、2799.32mV(2800mVについても同様)のアナログ信号Scを入力すると、「1911」のデジタル信号Sdを出力する。   Therefore, when the analog signal Sc of 99.61 mV (about 100 mV) is input, the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “68”, and when the analog signal Sc of 101.07 mV is input, the AD converter 60 outputs the digital signal of “69”. Sd is output. Similarly, when an analog signal Sc of 2499.02 mV is input, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “1706”, and when an analog signal Sc of 2500.49 mV is input, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “1707”. To do. The forward flow and the reverse flow are reversed between “1706” and “1707”. When the AD converter 60 receives the analog signal Sc of 2799.32 mV (the same applies to 2800 mV), the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “1911”.

これに対して、コンパレータ40から第2信号が出力されると、切替スイッチ50は第2設定となる。このときの分解能は図5(a)の場合と同じであり、約1.46mVである。このため、ADコンバータ60は、約1.46mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換することとなる。   On the other hand, when the second signal is output from the comparator 40, the changeover switch 50 is set to the second setting. The resolution at this time is the same as that in FIG. 5A and is about 1.46 mV. For this reason, the AD converter 60 converts the analog signal Sc into the digital signal Sd in steps of about 1.46 mV.

具体的に第2設定においてADコンバータ60に入力するアナログ信号Scは、0.2Vから2.9Vの範囲内である。よって、ADコンバータ60は、図5(b)に示すように、200.68mVのアナログ信号Scを入力すると、「137」のデジタル信号Sdを出力する。同様に、ADコンバータ60は、202.15mVのアナログ信号Scを入力すると、「138」のデジタル信号Sdを出力する。そして、ADコンバータ60は、2900.39mV(実際には2900mVまで)のアナログ信号Scを入力すると、「1980」のデジタル信号Sdを出力する。   Specifically, the analog signal Sc input to the AD converter 60 in the second setting is in the range of 0.2V to 2.9V. Therefore, as shown in FIG. 5B, the AD converter 60 receives the 200.68 mV analog signal Sc and outputs a digital signal Sd of “137”. Similarly, when the analog signal Sc of 202.15 mV is input, the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “138”. When the AD converter 60 receives the analog signal Sc of 2900.39 mV (actually up to 2900 mV), the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “1980”.

このように、フローセンサ10から出力されたアナログ信号Sbが異なっているにも拘わらず、すなわち、正流及び逆流など、流体の流速(の方向)が異なっているにも拘わらず、ADコンバータ60は、「137」から「1911」の範囲内において同じデジタル信号Sdを出力するようになっており、ADコンバータ60は、重複領域を有している。   As described above, the AD converter 60 is used in spite of the difference in the analog signal Sb output from the flow sensor 10, that is, the flow velocity (direction) of the fluid such as normal flow and reverse flow is different. Output the same digital signal Sd within the range of “137” to “1911”, and the AD converter 60 has an overlapping region.

また、第2実施形態に係る流体検出装置2は、正逆双方の流速について流体情報を算出しているため、重複領域がない場合、ADコンバータは約12ビット以上の能力が必要となるが、第2実施形態に係る流体検出装置2は、11ビットのADコンバータ60を用いており、ビット数を削減している。   In addition, since the fluid detection device 2 according to the second embodiment calculates fluid information for both forward and reverse flow velocities, if there is no overlapping region, the AD converter needs a capacity of about 12 bits or more. The fluid detection device 2 according to the second embodiment uses an 11-bit AD converter 60 and reduces the number of bits.

このようにして、第2実施形態に係る流体検出装置2によれば、第1実施形態と同様に、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。また、バグの発生を抑制することができ、マイクロコンピュータ70の端子数についても減少させることができる。   In this way, according to the fluid detection device 2 according to the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to reduce costs while suppressing an increase in measurement time and a decrease in responsiveness. Further, the occurrence of bugs can be suppressed, and the number of terminals of the microcomputer 70 can be reduced.

また、第1設定時において増幅器31が加算する加算電圧を第1加算電圧とし、第2設定時において増幅器31が加算する加算電圧を第2加算電圧としている。これにより、例えば、第1設定時においてフローセンサ10は、流速a1に対して値b1のアナログ信号Sbを出力する。増幅器31は、値b1のアナログ信号Sbを増幅すると共に、第1加算電圧を加算して増幅加算された値cのアナログ信号Scを出力する。ADコンバータ60は、値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時において、フローセンサ10は、流速a2に対して値b2のアナログ信号Sbを出力する。増幅器31は、値b2のアナログ信号Sbを増幅すると共に、第2加算電圧を加算する。このとき、加算電圧の値によって、増幅加算されたアナログ信号Scの値は、上記値cのアナログ信号Scと同様にすることが可能となる。このため、ADコンバータ60は、増幅加算された値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号Sdを出力している。このため、値dのデジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、加算電圧を変更することで、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号Sdの値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   Further, the addition voltage added by the amplifier 31 at the first setting is the first addition voltage, and the addition voltage added by the amplifier 31 at the second setting is the second addition voltage. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor 10 outputs an analog signal Sb having a value b1 with respect to the flow velocity a1. The amplifier 31 amplifies the analog signal Sb having the value b1, and outputs the analog signal Sc having the value c obtained by adding and adding the first addition voltage. The AD converter 60 receives an analog signal Sc having a value c and outputs a digital signal Sd having a value d. On the other hand, at the time of the second setting, the flow sensor 10 outputs an analog signal Sb having a value b2 with respect to the flow velocity a2. The amplifier 31 amplifies the analog signal Sb having the value b2 and adds the second addition voltage. At this time, depending on the value of the added voltage, the value of the analog signal Sc amplified and added can be made the same as the analog signal Sc having the value c. Therefore, the AD converter 60 inputs the analog signal Sc having the value c that has been amplified and added, and outputs the digital signal Sd having the value d. In this manner, the digital signal Sd having the same value d is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd having the value d corresponds to the flow velocities a1 and a2. In this way, by changing the addition voltage, it is possible to create an overlapping region where the value of the output digital signal Sd is the same when the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

次に、本発明の第3実施形態を説明する。第3実施形態に係る流体検出装置は、第1実施形態のものと同様であるが、構成及び動作が一部異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. The fluid detection device according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment, but is partially different in configuration and operation. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図6は、第3実施形態に係る流体検出装置3を示す構成図である。図6に示すように、流体検出装置3は、第1実施形態のヒータ駆動回路20に代えて、ヒータ11に供給する駆動電力を可変可能なヒータ駆動回路21を備えている。また、切替スイッチ50は、第1設定時においてヒータ駆動回路21が供給する駆動電力を第1電力値とし、第2設定時において駆動電力を第1電力値と異なる第2電力値とする構成となっている。ここで、第1電力値と第2電力値との比は、10:1となっている。   FIG. 6 is a configuration diagram showing a fluid detection device 3 according to the third embodiment. As shown in FIG. 6, the fluid detection device 3 includes a heater drive circuit 21 that can change the drive power supplied to the heater 11 instead of the heater drive circuit 20 of the first embodiment. The changeover switch 50 has a configuration in which the driving power supplied by the heater drive circuit 21 at the first setting is a first power value, and the driving power is a second power value different from the first power value at the second setting. It has become. Here, the ratio between the first power value and the second power value is 10: 1.

図7は、図6に示したヒータ駆動回路21の構成の一例を示す構成図である。図7に示すように、ヒータ11は、リファレンス抵抗Rref及び固定抵抗R4,R5と共にブリッジ回路を構成している。具体的に、リファレンス抵抗Rrefは固定抵抗R4と直列接続され、ヒータ11は固定抵抗R5と直列接続されている。また、リファレンス抵抗Rrefと固定抵抗R4との接続点、及び、ヒータ11と固定抵抗R5との接続点は、オペアンプに入力されている。オペアンプの出力は、PNPトランジスタQのベースに入力されている。このPNPトランジスタのエミッタには所定の電圧Vccが供給され、コレクタは、並列分岐されている。並列分岐される一方にはヒータ11が接続され、他方にはリファレンス抵抗Rrefが接続されている。また、並列分岐される他方側とリファレンス抵抗Rrefとの間には、切替スイッチ50と抵抗Ra,Rbとが介在されている。切替スイッチ50は、第1設定時において抵抗Raとリファレンス抵抗Rrefとを直列接続するように切り替わると共に、第2設定時において抵抗Rbとリファレンス抵抗Rrefとを直列接続するように切り替わる構成となっている。ここで、抵抗Raと抵抗Rbとの抵抗値の比は、10:1となっている。なお、図7に示した構成は一例に過ぎず、駆動電力を変更できる構成であれば、他の構成であってもよい。   FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the heater drive circuit 21 shown in FIG. As shown in FIG. 7, the heater 11 forms a bridge circuit together with the reference resistor Rref and the fixed resistors R4 and R5. Specifically, the reference resistor Rref is connected in series with the fixed resistor R4, and the heater 11 is connected in series with the fixed resistor R5. The connection point between the reference resistor Rref and the fixed resistor R4 and the connection point between the heater 11 and the fixed resistor R5 are input to the operational amplifier. The output of the operational amplifier is input to the base of the PNP transistor Q. A predetermined voltage Vcc is supplied to the emitter of the PNP transistor, and the collector is branched in parallel. One of the parallel branches is connected to the heater 11, and the other is connected to a reference resistor Rref. A changeover switch 50 and resistors Ra and Rb are interposed between the other side branched in parallel and the reference resistor Rref. The changeover switch 50 is configured to switch so that the resistor Ra and the reference resistor Rref are connected in series at the time of the first setting, and to switch so that the resistor Rb and the reference resistor Rref are connected in series at the time of the second setting. . Here, the ratio of the resistance values of the resistor Ra and the resistor Rb is 10: 1. Note that the configuration shown in FIG. 7 is merely an example, and other configurations may be used as long as the drive power can be changed.

また、第3実施形態に係る増幅器30は、最大で2.9Vのアナログ信号Scを出力可能となっており、コンパレータ40は、下限閾値が0.25Vであり、上限閾値が2.75Vである。このようなコンパレータ40は、2.75Vまでのアナログ信号Scを入力すると第1信号を出力する。そして、コンパレータ40は、アナログ信号Scが2.75Vにまで上昇すると、第2信号を出力するように切り変わる。これにより、切替スイッチ50は、第2設定となる。このとき、ヒータ駆動回路21から供給される電力量が1/10となるため、増幅器30から出力されるアナログ信号Scは、約0.275Vとなる。そして、第2信号が出力される状態から、アナログ信号Scが低下しても0.25Vに達するまでは、コンパレータ40は第2信号を出力し続ける。次に、アナログ信号Scが、0.25Vまで低下すると、コンパレータ40は第1信号を出力する。   The amplifier 30 according to the third embodiment can output an analog signal Sc of 2.9 V at the maximum, and the comparator 40 has a lower limit threshold value of 0.25 V and an upper limit threshold value of 2.75 V. . The comparator 40 outputs a first signal when an analog signal Sc up to 2.75V is input. Then, when the analog signal Sc rises to 2.75V, the comparator 40 switches to output the second signal. As a result, the changeover switch 50 is set to the second setting. At this time, since the amount of power supplied from the heater drive circuit 21 is 1/10, the analog signal Sc output from the amplifier 30 is about 0.275V. The comparator 40 continues to output the second signal from the state in which the second signal is output until the voltage reaches 0.25 V even if the analog signal Sc decreases. Next, when the analog signal Sc decreases to 0.25 V, the comparator 40 outputs the first signal.

なお、図6に示す回路構成において、基準電圧は3Vであり、参照電圧Vrefは1.5Vであり、電圧Vmaxは3Vであり、抵抗R1は50kΩであり、抵抗R2は10kΩである。他の構成は第1実施形態と同様である。   In the circuit configuration shown in FIG. 6, the reference voltage is 3V, the reference voltage Vref is 1.5V, the voltage Vmax is 3V, the resistor R1 is 50 kΩ, and the resistor R2 is 10 kΩ. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

また、ADコンバータ60は、第1実施形態と同様に、重複領域を有している。図8は、第3実施形態に係る重複領域を示す図であり、(a)は駆動電力比「10」の場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示しており、(b)は駆動電力比「1」の場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示している。なお、図8においては、計測範囲についても図示するものとする。   In addition, the AD converter 60 has an overlapping area as in the first embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating an overlapping region according to the third embodiment. FIG. 8A illustrates the relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd when the drive power ratio is “10”, and FIG. The relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd when the drive power ratio is “1” is shown. In FIG. 8, the measurement range is also illustrated.

図8に示すように、コンパレータ40から第1信号が出力されると、切替スイッチ50は第1設定となり、駆動電力比が「10」となる。ここで、基準電圧は3Vであり、ADコンバータ60が11ビットであるとすると、図8(a)に示すように、ADコンバータ60は、3000/2048=約1.46mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換することとなる。また、上限閾値が2.75Vであるため、ADコンバータ60は、0Vから2.75Vの間で、約1.46mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換する。   As shown in FIG. 8, when the first signal is output from the comparator 40, the changeover switch 50 is set to the first setting, and the drive power ratio becomes “10”. Here, if the reference voltage is 3V and the AD converter 60 is 11 bits, as shown in FIG. 8A, the AD converter 60 outputs the analog signal Sc in increments of 3000/2048 = about 1.46 mV. It is converted into a digital signal Sd. Since the upper limit threshold is 2.75 V, the AD converter 60 converts the analog signal Sc into the digital signal Sd in steps of about 1.46 mV between 0 V and 2.75 V.

従って、ADコンバータ60は、1.46mVのアナログ信号Scを入力すると、「1」のデジタル信号Sdを出力し、2.93mVのアナログ信号Scを入力すると、「2」のデジタル信号Sdを出力する。同様に、ADコンバータ60は、4.39mVのアナログ信号Scを入力すると、「3」のデジタル信号Sdを出力する。そして、ADコンバータ60は、2749.51mV(2750mVについても同様)のアナログ信号Scを入力すると、「1877」のデジタル信号Sdを出力する。なお、3%RDの精度を達成するために、約73.24mV以上のアナログ信号Sc、すなわち「50」以上のデジタル信号Sdのみを計測対象とし、「50」未満のデジタル信号Sdを計測対象外としている。   Therefore, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “1” when an analog signal Sc of 1.46 mV is input, and outputs a digital signal Sd of “2” when an analog signal Sc of 2.93 mV is input. . Similarly, when an analog signal Sc of 4.39 mV is input, the AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “3”. When the AD converter 60 receives an analog signal Sc of 2749.51 mV (the same applies to 2750 mV), the AD converter 60 outputs a digital signal Sd of “1877”. In order to achieve the accuracy of 3% RD, only the analog signal Sc of about 73.24 mV or more, that is, the digital signal Sd of “50” or more is measured, and the digital signal Sd of less than “50” is not measured. It is said.

これに対して、コンパレータ40から第2信号が出力されると、切替スイッチ50は第2設定となり、駆動電力比が「1」となる。このときの分解能は図8(a)の場合と同じであり、約1.46mVである。このため、ADコンバータ60は、約1.46mV刻みでアナログ信号Scをデジタル信号Sdに変換することとなる。   On the other hand, when the second signal is output from the comparator 40, the changeover switch 50 is set to the second setting, and the drive power ratio becomes “1”. The resolution at this time is the same as in FIG. 8A, and is about 1.46 mV. For this reason, the AD converter 60 converts the analog signal Sc into the digital signal Sd in steps of about 1.46 mV.

具体的に第2設定においてADコンバータ60に入力されるアナログ信号Scは、0.25Vから2.9Vの範囲内である。よって、ADコンバータ60は、図8(b)に示すように、249.02mVのアナログ信号Scを入力すると、「170」のデジタル信号Sdを出力する。そして、ADコンバータ60は、2900.39mV(実際には2900mVまで)のアナログ信号Scを入力すると、「1980」のデジタル信号Sdを出力する。   Specifically, the analog signal Sc input to the AD converter 60 in the second setting is in the range of 0.25V to 2.9V. Therefore, as shown in FIG. 8B, the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “170” when the analog signal Sc of 249.02 mV is input. When the AD converter 60 receives the analog signal Sc of 2900.39 mV (actually up to 2900 mV), the AD converter 60 outputs the digital signal Sd of “1980”.

このように、流体の流速が異なっているにも拘わらず、ADコンバータ60は、「170」から「1877」の範囲内において同じデジタル信号Sdを出力するようになっており、ADコンバータ60は、重複領域を有している。   As described above, the AD converter 60 outputs the same digital signal Sd within the range of “170” to “1877”, although the fluid flow rates are different. Has overlapping areas.

なお、第3実施形態に係る流体検出装置3は、73.24mV:2900mV×10≒1:396の計測範囲を有していることとなる。第3実施形態において、重複領域がない場合、ADコンバータは約15ビット以上の能力が必要となり、第3実施形態に係る流体検出装置3は、11ビットのADコンバータ60を用いており、ビット数を削減している。   Note that the fluid detection device 3 according to the third embodiment has a measurement range of 73.24 mV: 2900 mV × 10≈1: 396. In the third embodiment, when there is no overlapping area, the AD converter needs a capacity of about 15 bits or more, and the fluid detection device 3 according to the third embodiment uses the 11-bit AD converter 60, and the number of bits Have reduced.

このようにして、第3実施形態に係る流体検出装置3によれば、第1実施形態と同様に、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。また、バグの発生を抑制することができ、マイクロコンピュータ70の端子数についても減少させることができる。   In this way, according to the fluid detection device 3 according to the third embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to reduce costs while suppressing an increase in measurement time and a decrease in responsiveness. Further, the occurrence of bugs can be suppressed, and the number of terminals of the microcomputer 70 can be reduced.

また、フローセンサ10が有するヒータ11に供給する駆動電力を、第1設定時において第1電力値とし、第2設定時において第1電力値と異なる第2電力値としている。これにより、例えば、第1設定時においてフローセンサ10は、流速a1に対して値bのアナログ信号Sbを出力する。ADコンバータ60は、増幅された値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時では、ヒータの温度が異なっている。このため、フローセンサは、流速a2に対して上記アナログ信号Sbと同様の値bのアナログ信号Sbを出力することが可能となる。そして、ADコンバータ60は、増幅された値cのアナログ信号Scを入力して、値dのデジタル信号Sdを出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じ値dのデジタル信号Sdを出力している。このため、値dのデジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号Sdの値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   Further, the driving power supplied to the heater 11 included in the flow sensor 10 is a first power value at the time of the first setting, and a second power value different from the first power value at the time of the second setting. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor 10 outputs an analog signal Sb having a value b with respect to the flow velocity a1. The AD converter 60 receives the amplified analog signal Sc having a value c and outputs a digital signal Sd having a value d. On the other hand, the heater temperature is different in the second setting. For this reason, the flow sensor can output the analog signal Sb having the same value b as the analog signal Sb with respect to the flow velocity a2. The AD converter 60 receives the amplified analog signal Sc having the value c and outputs a digital signal Sd having the value d. In this manner, the digital signal Sd having the same value d is output for the different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd having the value d corresponds to the flow velocities a1 and a2. As described above, when the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different, it is possible to create an overlapping region in which the value of the output digital signal Sd is the same. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

なお、第3実施形態においては、ヒータ11に供給する駆動電力を変化させている。このため、変化直後においてヒータ11の温度は安定していない状態にある。しかし、この安定に至るまでの時間は、流速が高くなるほど短くなり、約10msecという非常に短いものとなる。よって、安定に至るまでの時間は計測上ほぼ問題ない程度である。また、特許文献2及び特許文献5のように、ヒータ11の温度が安定するまでの間、何らかの方法で補正演算するなどの対策をとってもよい。   In the third embodiment, the driving power supplied to the heater 11 is changed. For this reason, the temperature of the heater 11 is not stable immediately after the change. However, the time required for this stabilization becomes shorter as the flow velocity becomes higher, and it is very short, about 10 msec. Therefore, the time until stabilization is almost no problem in measurement. Further, as in Patent Document 2 and Patent Document 5, it is possible to take a countermeasure such as performing a correction calculation by some method until the temperature of the heater 11 is stabilized.

次に、本発明の第4実施形態を説明する。第4実施形態に係る流体検出装置は、第1実施形態のものと同様であるが、構成及び動作が一部異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fluid detection device according to the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, but is partially different in configuration and operation. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図9は、第4実施形態に係る流体検出装置4を示す構成図である。図9に示すように、流体検出装置4は、第1実施形態の切替スイッチ50に代えて、第1切替スイッチ51と第2切替スイッチ52とを備えている。第1切替スイッチ51は、第1設定時において基準電圧の上限値を第1上限値とし、第2設定時において基準電圧の上限値を第1上限値と異なる第2上限値とする構成となっている。第2切替スイッチ52は、第1設定時において基準電圧の下限値を第1下限値とし、第2設定時において基準電圧の下限値を第1下限値と異なる第2下限値とする構成となっている。なお、第1下限値は第1上限値よりも小さく、第2下限値は第2上限値よりも小さい。また、第1上限値及び第1下限値間の電圧差と、第2上限値及び第2下限値間の電圧差は異なっている。具体的に、第1上限値は2Vであり、第1下限値は0Vである。また、第2上限値は5Vであり、第2下限値は1Vである。   FIG. 9 is a configuration diagram showing a fluid detection device 4 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 9, the fluid detection device 4 includes a first changeover switch 51 and a second changeover switch 52 in place of the changeover switch 50 of the first embodiment. The first changeover switch 51 has a configuration in which the upper limit value of the reference voltage is set as the first upper limit value during the first setting, and the upper limit value of the reference voltage is set as the second upper limit value different from the first upper limit value during the second setting. ing. The second changeover switch 52 has a configuration in which the lower limit value of the reference voltage is set to the first lower limit value at the time of the first setting, and the lower limit value of the reference voltage is set to a second lower limit value different from the first lower limit value at the time of the second setting. ing. The first lower limit value is smaller than the first upper limit value, and the second lower limit value is smaller than the second upper limit value. The voltage difference between the first upper limit value and the first lower limit value is different from the voltage difference between the second upper limit value and the second lower limit value. Specifically, the first upper limit value is 2V, and the first lower limit value is 0V. The second upper limit value is 5V, and the second lower limit value is 1V.

また、第4実施形態に係る増幅器30は、最大で4.9Vのアナログ信号Scを出力可能となっており、コンパレータ40は、下限閾値が1.3Vであり、上限閾値が1.7Vである。このようなコンパレータ40は、1.7Vまでのアナログ信号Scが出力されると第1信号を出力する。そして、コンパレータ40は、アナログ信号Scが1.7Vにまで上昇すると、第2信号を出力するように切り変わる。これにより、第1及び第2切替スイッチ51,52は、第2設定となる。このとき、そして、第2信号が出力される状態から、アナログ信号Scが低下しても1.3Vに達するまでは、コンパレータ40は第2信号を出力し続ける。次に、アナログ信号Scが、1.3Vまで低下すると、コンパレータ40は第1信号を出力する。   The amplifier 30 according to the fourth embodiment can output an analog signal Sc of 4.9 V at the maximum, and the comparator 40 has a lower threshold value of 1.3 V and an upper threshold value of 1.7 V. . The comparator 40 outputs the first signal when the analog signal Sc up to 1.7V is output. Then, when the analog signal Sc rises to 1.7V, the comparator 40 switches to output the second signal. As a result, the first and second changeover switches 51 and 52 are set to the second setting. At this time, the comparator 40 continues to output the second signal from the state in which the second signal is output until the voltage reaches 1.3 V even if the analog signal Sc decreases. Next, when the analog signal Sc decreases to 1.3V, the comparator 40 outputs the first signal.

なお、図9に示す回路構成において、参照電圧Vrefは1.5Vであり、電圧Vmaxは3Vであり、抵抗R1は8kΩであり、抵抗R2は52kΩである。他の構成は第1実施形態と同様である。   In the circuit configuration shown in FIG. 9, the reference voltage Vref is 1.5V, the voltage Vmax is 3V, the resistor R1 is 8 kΩ, and the resistor R2 is 52 kΩ. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

また、ADコンバータ60は、第1実施形態と同様に、重複領域を有している。重複領域については第1実施形態と同様である。なお、第1設定において基準電圧は上限値が2Vであり、下限値が0Vであるため、ADコンバータ60が11ビットであるとすると、分解能は約0.977mVとなり、3%RDを確保するために、48.828mV以上のアナログ信号Sc、すなわち「50」以上のデジタル信号Sdを計測対象とする。また、第2設定において、基準電圧は上限値が5Vであり、下限値が1Vであるため、ADコンバータ60が11ビットであるとすると、分解能は約1.95mVとなり、3%RDを確保するために、97.66mV以上のアナログ信号Sc、すなわち「50」以上のデジタル信号Sdを計測対象とする。なお、第2設定においては、下限閾値が1.3Vであるため、必然的に3%RDは確保されている。   In addition, the AD converter 60 has an overlapping area as in the first embodiment. The overlapping area is the same as in the first embodiment. In the first setting, since the upper limit value of the reference voltage is 2V and the lower limit value is 0V, if the AD converter 60 is 11 bits, the resolution is about 0.977 mV to secure 3% RD. Further, an analog signal Sc of 48.828 mV or higher, that is, a digital signal Sd of “50” or higher is set as a measurement target. In the second setting, since the upper limit value of the reference voltage is 5 V and the lower limit value is 1 V, if the AD converter 60 is 11 bits, the resolution is about 1.95 mV, and 3% RD is secured. Therefore, an analog signal Sc of 97.66 mV or higher, that is, a digital signal Sd of “50” or higher is set as a measurement target. In the second setting, since the lower limit threshold is 1.3 V, 3% RD is necessarily secured.

さらに、第4実施形態に係る流体検出装置4は、48.828mV:4900mV≒1:100の計測範囲を有していることとなる。第4実施形態において、重複領域がない場合、ADコンバータは約12ビット以上の能力が必要となり、第4実施形態に係る流体検出装置4は、11ビットのADコンバータ60を用いており、ビット数を削減している。   Furthermore, the fluid detection device 4 according to the fourth embodiment has a measurement range of 48.828 mV: 4900 mV≈1: 100. In the fourth embodiment, when there is no overlapping area, the AD converter needs a capacity of about 12 bits or more, and the fluid detection device 4 according to the fourth embodiment uses the 11-bit AD converter 60, and the number of bits Have reduced.

このようにして、第4実施形態に係る流体検出装置4によれば、第1実施形態と同様に、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。また、バグの発生を抑制することができ、マイクロコンピュータ70の端子数についても減少させることができる。   In this way, according to the fluid detection device 4 according to the fourth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to reduce costs while suppressing the lengthening of measurement time and the decrease in responsiveness. Further, the occurrence of bugs can be suppressed, and the number of terminals of the microcomputer 70 can be reduced.

また、第1設定時において、基準電圧の上限値を第1上限電圧とすると共に基準電圧の下限値を第1下限電圧とし、第2設定時において、基準電圧の上限値を第2上限電圧とすると共に基準電圧の下限値を第2下限電圧としている。このため、基準電圧の上限値と下限値を設定できるADコンバータ60においても、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   In the first setting, the upper limit value of the reference voltage is the first upper limit voltage, the lower limit value of the reference voltage is the first lower limit voltage, and in the second setting, the upper limit value of the reference voltage is the second upper limit voltage. In addition, the lower limit value of the reference voltage is set as the second lower limit voltage. For this reason, even in the AD converter 60 in which the upper limit value and the lower limit value of the reference voltage can be set, cost reduction can be achieved while suppressing a decrease in responsiveness.

次に、本発明の第5実施形態を説明する。第5実施形態に係る流体検出装置は、第1実施形態のものと同様であるが、構成及び動作が一部異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The fluid detection device according to the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment, but is partially different in configuration and operation. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図10は、第5実施形態に係る流体検出装置5を示す構成図である。図10に示すように、流体検出装置5は、第1実施形態の増幅器30に代えて、アナログ信号Sbを増幅する増幅率が調整可能な増幅器33を備えている。また、切替スイッチ50は、第1設定時において増幅器33の増幅率を第1増幅率とし、第2設定時において増幅率を第1増幅率と異なる第2増幅率とする構成となっている。ここで、第1増幅率と第2増幅率との比は、10:1となっている。   FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a fluid detection device 5 according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 10, the fluid detection device 5 includes an amplifier 33 capable of adjusting an amplification factor for amplifying the analog signal Sb, instead of the amplifier 30 of the first embodiment. The changeover switch 50 has a configuration in which the amplification factor of the amplifier 33 is set to the first amplification factor at the first setting, and the amplification factor is set to the second amplification factor different from the first amplification factor at the second setting. Here, the ratio between the first amplification factor and the second amplification factor is 10: 1.

図11は、図10に示した増幅器33の詳細構成の一例を示す構成図である。図11に示すように、増幅器33は、抵抗R6を介して、アナログ信号Sbを反転入力端子に入力するようになっている。また、増幅器33から出力されるアナログ信号Scは、抵抗Rc又は抵抗Rdを介して増幅器33の非反転入力端子に入力するようになっている。また、非反転入力端子は、抵抗R7を介してグランド接続されている。切替スイッチ50は、抵抗Rc又はRdのいずれか一方を選択して、増幅器33から出力されるアナログ信号Scを、増幅器33の非反転入力端子に帰還させる構成となっている。この構成により、増幅器33は、第1設定時における増幅率と第2設定時における増幅率との比が10:1となっている。なお、増幅器33は、この構成に限らず、計装アンプなどで同様の構成をとってもよい。   FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example of a detailed configuration of the amplifier 33 illustrated in FIG. 10. As shown in FIG. 11, the amplifier 33 inputs the analog signal Sb to the inverting input terminal via the resistor R6. The analog signal Sc output from the amplifier 33 is input to the non-inverting input terminal of the amplifier 33 via the resistor Rc or the resistor Rd. The non-inverting input terminal is grounded via a resistor R7. The changeover switch 50 is configured to select either the resistor Rc or Rd and feed back the analog signal Sc output from the amplifier 33 to the non-inverting input terminal of the amplifier 33. With this configuration, the amplifier 33 has a 10: 1 ratio between the gain at the first setting and the gain at the second setting. The amplifier 33 is not limited to this configuration, and may be the same configuration as an instrumentation amplifier.

また、第5実施形態に係る増幅器30は、最大で2.9Vのアナログ信号Scを出力可能となっており、コンパレータ40は、下限閾値が0.25Vであり、上限閾値が2.75Vである。このようなコンパレータ40は、2.75Vまでのアナログ信号Scが出力されると第1信号を出力する。そして、コンパレータ40は、アナログ信号Scが2.75Vにまで上昇すると、第2信号を出力するように切り変わる。このとき、第2設定となって増幅率が1/10となるため、増幅器33から出力されるアナログ信号Scは、約0.275Vとなる。そして、第2信号が出力される状態から、アナログ信号Scが低下しても0.25Vに達するまでは、コンパレータ40は第2信号を出力し続ける。次に、アナログ信号Scが、0.25Vまで低下すると、コンパレータ40は第1信号を出力する。   The amplifier 30 according to the fifth embodiment can output an analog signal Sc of 2.9 V at the maximum, and the comparator 40 has a lower limit threshold value of 0.25 V and an upper limit threshold value of 2.75 V. . The comparator 40 outputs a first signal when the analog signal Sc up to 2.75V is output. Then, when the analog signal Sc rises to 2.75V, the comparator 40 switches to output the second signal. At this time, since the gain is 1/10 in the second setting, the analog signal Sc output from the amplifier 33 is about 0.275V. The comparator 40 continues to output the second signal from the state in which the second signal is output until the voltage reaches 0.25 V even if the analog signal Sc decreases. Next, when the analog signal Sc decreases to 0.25 V, the comparator 40 outputs the first signal.

なお、図10に示す回路構成において、参照電圧Vrefは1.5Vであり、電圧Vmaxは3Vであり、抵抗R1は50kΩであり、抵抗R2は10kΩである。他の構成は第1実施形態と同様である。   In the circuit configuration shown in FIG. 10, the reference voltage Vref is 1.5V, the voltage Vmax is 3V, the resistor R1 is 50 kΩ, and the resistor R2 is 10 kΩ. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

また、ADコンバータ60は、第1実施形態と同様に、重複領域を有している。重複領域については第3実施形態と同様である。なお、基準電圧が3Vであり、ADコンバータ60が11ビットであるとすると、分解能は約1.46mVとなり、3%RDを確保するために、73.24mV以上のアナログ信号Sc、すなわち「50」以上のデジタル信号Sdを計測対象とする。また、第2設定においては、下限閾値が0.25Vであるため、必然的に3%RDは確保されている。   In addition, the AD converter 60 has an overlapping area as in the first embodiment. The overlapping area is the same as in the third embodiment. If the reference voltage is 3V and the AD converter 60 is 11 bits, the resolution is about 1.46 mV, and an analog signal Sc of 73.24 mV or higher, that is, “50”, in order to secure 3% RD. The above digital signal Sd is a measurement target. In the second setting, since the lower limit threshold is 0.25 V, 3% RD is necessarily secured.

さらに、第5実施形態に係る流体検出装置5は、73.24mV:2900mV×10≒1:396の計測範囲を有していることとなる。第5実施形態において重複領域がない場合、ADコンバータは約15ビット以上の能力が必要となり、第5実施形態に係る流体検出装置5は、11ビットのADコンバータ60を用いており、ビット数を削減している。   Furthermore, the fluid detection device 5 according to the fifth embodiment has a measurement range of 73.24 mV: 2900 mV × 10≈1: 396. When there is no overlapping area in the fifth embodiment, the AD converter needs to have a capacity of about 15 bits or more, and the fluid detection device 5 according to the fifth embodiment uses the 11-bit AD converter 60 and sets the number of bits. Reduced.

このようにして、第5実施形態に係る流体検出装置5によれば、第1実施形態と同様に、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。また、バグの発生を抑制することができ、マイクロコンピュータ70の端子数についても減少させることができる。   As described above, according to the fluid detection device 5 according to the fifth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to reduce costs while suppressing an increase in measurement time and a decrease in responsiveness. Further, the occurrence of bugs can be suppressed, and the number of terminals of the microcomputer 70 can be reduced.

また、第1設定時において増幅器33の増幅率を第1増幅率とし、第2設定時において増幅器33の増幅率を第2増幅率としている。これにより、例えば、第1設定時においてフローセンサ10は、流速a1に対して値b1のアナログ信号Sbを出力する。増幅器33は、値b1のアナログ信号Sbを増幅して値cのアナログ信号Scを出力する。ADコンバータ60は、値cのアナログ信号Scを入力して、デジタル信号Sdを出力する。一方、第2設定時において、フローセンサ10は、流速a2に対して値b2のアナログ信号Sbを出力する。増幅器33は、値b2のアナログ信号Sbを増幅する。このとき、増幅率の値によって、出力されるアナログ信号Scの値は、上記値cのアナログ信号Scと同様にすることが可能となる。このため、ADコンバータ60は、値cのアナログ信号Scを入力して、デジタル信号Sdを出力する。このように、異なる流速a1,a2に対して同じデジタル信号Sdを出力している。このため、デジタル信号Sdは流速a1,a2に対応していることとなる。このように、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっている場合において、出力するデジタル信号の値を同じとする重複領域をつくることができる。従って、応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。   In addition, the amplification factor of the amplifier 33 is the first amplification factor at the first setting, and the amplification factor of the amplifier 33 is the second amplification factor at the second setting. Thereby, for example, at the time of the first setting, the flow sensor 10 outputs an analog signal Sb having a value b1 with respect to the flow velocity a1. The amplifier 33 amplifies the analog signal Sb having the value b1 and outputs the analog signal Sc having the value c. The AD converter 60 receives an analog signal Sc having a value c and outputs a digital signal Sd. On the other hand, at the time of the second setting, the flow sensor 10 outputs an analog signal Sb having a value b2 with respect to the flow velocity a2. The amplifier 33 amplifies the analog signal Sb having the value b2. At this time, the value of the analog signal Sc to be output can be made the same as the analog signal Sc having the value c depending on the value of the amplification factor. Therefore, the AD converter 60 receives the analog signal Sc having the value c and outputs a digital signal Sd. Thus, the same digital signal Sd is output for different flow rates a1 and a2. For this reason, the digital signal Sd corresponds to the flow velocities a1 and a2. Thus, when the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different, it is possible to create an overlapping region where the values of the output digital signals are the same. Therefore, it is possible to reduce the cost while suppressing a decrease in responsiveness.

次に、本発明の第6実施形態を説明する。第6実施形態に係る流体検出装置は、第1実施形態のものと同様であるが、構成及び動作が一部異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。   Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The fluid detection device according to the sixth embodiment is the same as that of the first embodiment, but is partially different in configuration and operation. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.

図12は、第6実施形態に係る流体検出装置6を示す構成図である。図12に示すように、流体検出装置6は、第1実施形態の温度センサ(第1温度センサ)12に加えて、第2温度センサ13を備えている。また、流体検出装置6は、2つの切替スイッチ53,54、2つの増幅器33,34、及び2つのADコンバータ63,64を備えている。温度センサ12は、第1実施形態と同様に、流体の流速に応じたアナログ信号Sbを出力するものである。第2温度センサ13は、温度センサ12からのアナログ信号Sbに基づいて算出される流体情報を補正するアナログ信号Sb’を出力するものである。この第2温度センサ13については、例えば特許文献2に記載された右側及び左側サーモパイルなどが該当する。   FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a fluid detection device 6 according to the sixth embodiment. As illustrated in FIG. 12, the fluid detection device 6 includes a second temperature sensor 13 in addition to the temperature sensor (first temperature sensor) 12 of the first embodiment. The fluid detection device 6 includes two changeover switches 53 and 54, two amplifiers 33 and 34, and two AD converters 63 and 64. Similarly to the first embodiment, the temperature sensor 12 outputs an analog signal Sb corresponding to the fluid flow velocity. The second temperature sensor 13 outputs an analog signal Sb ′ for correcting fluid information calculated based on the analog signal Sb from the temperature sensor 12. For the second temperature sensor 13, for example, the right and left thermopiles described in Patent Document 2 are applicable.

2つの切替スイッチ50は、第5実施形態と同様に、増幅器33,34の増幅率を可変とするものである。このうち、第1切替スイッチ53は、コンパレータ40から第1信号が出力された場合(すなわち低流量域において)、第1設定となり、コンパレータ40から第2信号が出力された場合(すなわち高流量域において)、第2設定となる。また、第2切替スイッチ54は、コンパレータ40から第1信号が出力された場合(すなわち低流量域において)、第3設定となり、コンパレータ40から第2信号が出力された場合(すなわち高流量域において)、第4設定となる。   The two changeover switches 50 change the amplification factors of the amplifiers 33 and 34 as in the fifth embodiment. Among these, the first changeover switch 53 is set to the first setting when the first signal is output from the comparator 40 (that is, in the low flow rate range), and is set when the second signal is output from the comparator 40 (that is, the high flow rate range). In the second setting). The second changeover switch 54 is set to the third setting when the first signal is output from the comparator 40 (that is, in the low flow rate range), and when the second signal is output from the comparator 40 (that is, in the high flow rate range). ), The fourth setting.

2つの増幅器33,34は、第5実施形態と同様に、切替スイッチ53,54によって増幅率が変化させられるものである。このうち、第1増幅器33は、例えば、第1切替スイッチ53が第1設定となっている場合の増幅率と、第1切替スイッチ53が第2設定となっている場合の増幅率との比が、3.2:1となっている。また、第2増幅器33についても、第2切替スイッチ54が第3設定となっている場合の増幅率と、第2切替スイッチ54が第4設定となっている場合の増幅率との比が、1:3.2となっている。すなわち、低流量域において、第1増幅器33は増幅率が大きくなるように切り替えられ、第2増幅器34は増幅率が小さくなるように切り替えられる。高流量域においては逆となる。なお、増幅率の比は、一方が2:1で、他方が1:5であってもよい。ここで、上記のように増幅率が設定される理由は以下の通りである。すなわち、温度センサ12は、流速の増加に対して出力するアナログ信号Sbが単調増加するからであり、第2温度センサ13は、流速の増加に対して出力するアナログ信号Sbが単調減少増加するからである。   As in the fifth embodiment, the amplification factors of the two amplifiers 33 and 34 are changed by the changeover switches 53 and 54. Among these, the first amplifier 33 is, for example, a ratio between an amplification factor when the first changeover switch 53 is set to the first setting and an amplification factor when the first changeover switch 53 is set to the second setting. Is 3.2: 1. In addition, for the second amplifier 33, the ratio between the amplification factor when the second changeover switch 54 is in the third setting and the amplification factor when the second changeover switch 54 is in the fourth setting is 1: 3.2. That is, in the low flow rate region, the first amplifier 33 is switched so that the gain is increased, and the second amplifier 34 is switched so that the gain is decreased. The reverse is true at high flow rates. Note that the ratio of amplification factors may be 2: 1 on one side and 1: 5 on the other side. Here, the reason why the amplification factor is set as described above is as follows. That is, the analog signal Sb output to the temperature sensor 12 increases monotonously with an increase in flow velocity, and the analog signal Sb output to the second temperature sensor 13 increases monotonously with an increase in flow velocity. It is.

また、第1ADコンバータ(第1アナログデジタル変換器)63は、温度センサ12出力され増幅されたアナログ信号Scを入力し、デジタル信号Sdに変換して出力するものである。第2ADコンバータ(第2アナログデジタル変換器)64は、第2温度センサ13から出力され増幅されたアナログ信号Sc’を入力し、デジタル信号Sd’に変換して出力するものである。   The first AD converter (first analog / digital converter) 63 inputs the analog signal Sc output from the temperature sensor 12 and converts it into a digital signal Sd and outputs it. The second AD converter (second analog / digital converter) 64 receives the amplified analog signal Sc ′ output from the second temperature sensor 13, converts it into a digital signal Sd ′, and outputs it.

また、マイクロコンピュータ70は、コンパレータ40から出力された第1信号又は第2信号と、第1ADコンバータ63により出力されたデジタル信号とに基づいて、流体情報を算出する構成となっている。さらに、マイクロコンピュータ70は、コンパレータ40から出力された第1信号又は第2信号と、第2ADコンバータ64により出力されたデジタル信号とに基づいて、算出した流体情報を補正する構成となっている。   The microcomputer 70 is configured to calculate fluid information based on the first signal or the second signal output from the comparator 40 and the digital signal output from the first AD converter 63. Further, the microcomputer 70 is configured to correct the calculated fluid information based on the first signal or the second signal output from the comparator 40 and the digital signal output by the second AD converter 64.

さらに、第1ADコンバータ63は、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっているにも拘わらず、第1設定時に出力するデジタル信号Sdと、第2設定時に出力するデジタル信号Sdとの値を同じとする重複領域を有している。同様に、第2ADコンバータ64は、マイクロコンピュータ70により算出される流体情報が異なっているにも拘わらず、第3設定時において出力するデジタル信号Sd’と、第4設定時において出力するデジタル信号Sd’との値を同じとする重複領域を有している。重複領域については、上述した各実施形態と同様である。   Further, the first AD converter 63 calculates the values of the digital signal Sd output at the first setting and the digital signal Sd output at the second setting, although the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different. It has overlapping areas that are the same. Similarly, although the fluid information calculated by the microcomputer 70 is different, the second AD converter 64 outputs a digital signal Sd ′ output at the third setting time and a digital signal Sd output at the fourth setting time. It has overlapping areas with the same value as'. The overlapping area is the same as that in each embodiment described above.

このような流体検出装置6では、増幅率の変化を小さくすることができる。すなわち、第5実施形態では、1つの増幅器33の増幅率を10:1で変化させていた。この場合、10倍もの増幅率の変化によって計測精度が低下してしまう可能性があるが、第6実施形態のように、10倍の変化を3.2倍ずつや、2倍及び5倍にわけることで、それぞれの増幅器33,34の増幅率変化が小さくなり、計測精度の低下を抑制することができる。なお、第6実施形態では、増幅率について説明したが、これに限らず、他の実施形態のように、基準電圧、加算電圧、及びヒータ温度についても適用可能である。さらに、第6実施形態ではコンパレータ40にアナログ信号Scが入力されたが、これに限らず、アナログ信号Sc’でも構わない。   In such a fluid detection device 6, the change in the amplification factor can be reduced. That is, in the fifth embodiment, the amplification factor of one amplifier 33 is changed by 10: 1. In this case, there is a possibility that the measurement accuracy is lowered by a change of the amplification factor of 10 times. However, as in the sixth embodiment, the change of 10 times is increased by 3.2 times, 2 times and 5 times. In other words, the change in the amplification factor of each of the amplifiers 33 and 34 is reduced, and a decrease in measurement accuracy can be suppressed. In the sixth embodiment, the amplification factor has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the reference voltage, the addition voltage, and the heater temperature as in other embodiments. Furthermore, in the sixth embodiment, the analog signal Sc is input to the comparator 40, but the present invention is not limited to this, and the analog signal Sc ′ may be used.

このようにして、第6実施形態に係る流体検出装置6によれば、第1実施形態と同様に、計測時間の長期化及び応答性の低下を抑制しつつ、コスト減を図ることができる。また、バグの発生を抑制することができ、マイクロコンピュータ70の端子数についても減少させることができる。   As described above, according to the fluid detection device 6 according to the sixth embodiment, as in the first embodiment, it is possible to reduce costs while suppressing an increase in measurement time and a decrease in responsiveness. Further, the occurrence of bugs can be suppressed, and the number of terminals of the microcomputer 70 can be reduced.

また、第1切替スイッチ53と第2切替スイッチ54とを有し、第1ADコンバータ63及び第2ADコンバータ64はそれぞれ重複領域を有している。このため、1つの切替スイッチにより、増幅率やヒータ温度などを切り替える場合と比較して、増幅率やヒータ温度などを大幅に切り替える必要がなく、それぞれに分散させることができる。従って、1つの切替スイッチによる大きな切替による計測精度の低下を抑制することができる。   Moreover, it has the 1st changeover switch 53 and the 2nd changeover switch 54, and the 1st AD converter 63 and the 2nd AD converter 64 each have an overlap area | region. For this reason, it is not necessary to switch the amplification factor, the heater temperature, or the like by a single changeover switch as compared with the case where the amplification factor, the heater temperature, or the like is switched. Therefore, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy due to a large switching by one switching switch.

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせてもよい。ここで、各実施形態を組み合わせた場合、コンパレータ40及び切替スイッチ50を2つ有し、それぞれのコンパレータ40によってそれぞれの切替スイッチ50を切り替えてもよいし、1つのコンパレータ40によって2つの切替スイッチ50を切り替えてもよい。これにより、一層計測精度を高めたり、計測範囲を広げたりすることができるからである。また、各実施形態を組み合わせた場合、変化させる対象が複数となるため、第5実施形態で説明したように、変化を分散させて急激な変化を防止し、大きな切替による計測精度の低下を抑制することができる。さらに、各実施形態を組み合わせるだけでなく、同じ実施形態を組み合わせて、同様に大きな変化を防止するようにしてもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, You may add a change in the range which does not deviate from the meaning of this invention, and combines each embodiment. Also good. Here, when the embodiments are combined, two comparators 40 and two changeover switches 50 may be provided, and each changeover switch 50 may be changed by each comparator 40, or two changeover switches 50 may be changed by one comparator 40. May be switched. This is because the measurement accuracy can be further increased and the measurement range can be expanded. In addition, when each embodiment is combined, there are a plurality of objects to be changed. Therefore, as described in the fifth embodiment, the change is dispersed to prevent a sudden change, and a decrease in measurement accuracy due to a large switching is suppressed. can do. Further, not only the embodiments may be combined, but the same embodiments may be combined to prevent a large change.

また、第1、第3及び第4実施形態では、増幅器30を有していたが、これに限らず、増幅器30を省略して回路を構成してもよい。さらに、上記実施形態において説明したヒステリシス範囲や電圧値や抵抗値などは、上記に限らず、種々の変更が可能である。   In the first, third, and fourth embodiments, the amplifier 30 is provided. However, the present invention is not limited to this, and the circuit may be configured by omitting the amplifier 30. Furthermore, the hysteresis range, voltage value, resistance value, and the like described in the above embodiment are not limited to the above, and various changes can be made.

本発明の第1実施形態に係る流体検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the fluid detection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示したコンパレータの動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the comparator shown in FIG. 重複領域を説明する図であり、(a)は基準電圧0.5Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示しており、(b)は基準電圧4Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示している。It is a figure explaining an overlap area, (a) has shown the relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd in the case of the reference voltage 0.5V, (b) is the analog signal Sc in the case of the reference voltage 4V, The relationship with the digital signal Sd is shown. 第2実施形態に係る流体検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the fluid detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る重複領域を示す図であり、(a)は加算電圧2.5Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示しており、(b)は加算電圧0.5Vの場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示している。It is a figure which shows the duplication area | region which concerns on 2nd Embodiment, (a) has shown the relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd in the case of the addition voltage 2.5V, (b) has added voltage 0.5V. The relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd in the case of FIG. 第3実施形態に係る流体検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the fluid detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 図6に示したヒータ駆動回路の構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the heater drive circuit shown in FIG. 第3実施形態に係る重複領域を示す図であり、(a)は駆動電力比「10」の場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示しており、(b)は駆動電力比「1」の場合におけるアナログ信号Scとデジタル信号Sdとの関係を示している。It is a figure which shows the duplication area | region which concerns on 3rd Embodiment, (a) has shown the relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd in the case of drive power ratio "10", (b) is drive power ratio " The relationship between the analog signal Sc and the digital signal Sd in the case of “1” is shown. 第4実施形態に係る流体検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the fluid detection apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る流体検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the fluid detection apparatus which concerns on 5th Embodiment. 図10に示した増幅器の詳細構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a detailed structure of the amplifier shown in FIG. 第6実施形態に係る流体検出装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the fluid detection apparatus which concerns on 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1〜6…流体検出装置
10…フローセンサ
11…ヒータ
12…温度センサ(第1温度センサ)
13…第2温度センサ
20,21…ヒータ駆動回路
30,31,33,34…増幅器
40…コンパレータ
50〜54…切替スイッチ(第1切替スイッチ、第2切替スイッチ)
60,63,64…ADコンバータ(アナログデジタル変換器、第1アナログデジタル変換器、第2アナログデジタル変換器)
70…マイクロコンピュータ
1 to 6 Fluid detection device 10 Flow sensor 11 Heater 12 Temperature sensor (first temperature sensor)
13 ... 2nd temperature sensor 20, 21 ... heater drive circuit 30, 31, 33, 34 ... amplifier 40 ... comparator 50-54 ... changeover switch (1st changeover switch, 2nd changeover switch)
60, 63, 64 ... AD converter (analog / digital converter, first analog / digital converter, second analog / digital converter)
70: Microcomputer

Claims (7)

流体の流速に応じたアナログ信号を出力するフローセンサと、
前記フローセンサからのアナログ信号を入力し、デジタル信号に変換して出力するアナログデジタル変換器と、
前記フローセンサからのアナログ信号及び所定電圧を入力して、これらの比較結果に応じて第1信号又は第2信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータからの前記第1信号が出力された場合に第1設定となり、前記コンパレータからの前記第2信号が出力された場合に第2設定となる切替スイッチと、
前記コンパレータから出力された前記第1信号又は前記第2信号と、前記アナログデジタル変換器により出力されたデジタル信号とに基づいて、流体の流速及び流量の少なくとも一方からなる流体情報を算出するマイクロコンピュータと、を備え、
前記アナログデジタル変換器は、前記マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、前記第1設定時に出力するデジタル信号と、前記第2設定時に出力するデジタル信号との値を同じとする重複領域を有する
ことを特徴とする流体検出装置。
A flow sensor that outputs an analog signal according to the flow velocity of the fluid;
An analog-to-digital converter that inputs an analog signal from the flow sensor, converts it to a digital signal, and outputs it,
A comparator that inputs an analog signal and a predetermined voltage from the flow sensor and outputs a first signal or a second signal according to the comparison result;
A changeover switch that has a first setting when the first signal from the comparator is output, and that has a second setting when the second signal from the comparator is output;
A microcomputer that calculates fluid information including at least one of a fluid flow velocity and a flow rate based on the first signal or the second signal output from the comparator and the digital signal output from the analog-digital converter. And comprising
In the analog-digital converter, when the fluid information calculated by the microcomputer is different, the digital signal output at the first setting and the digital signal output at the second setting have the same value. A fluid detection device having an overlapping region.
前記切替スイッチは、前記アナログデジタル変換器が前記アナログ信号を前記デジタル信号に変換する際の基準となる基準電圧を、前記第1設定時において第1基準電圧とし、前記第2設定時において前記第1基準電圧と異なる第2基準電圧とする
ことを特徴とする請求項1に記載の流体検出装置。
The changeover switch sets a reference voltage, which is a reference when the analog-to-digital converter converts the analog signal to the digital signal, as a first reference voltage at the time of the first setting, and at the time of the second setting. The fluid detection device according to claim 1, wherein the second reference voltage is different from the one reference voltage.
前記切替スイッチは、前記第1設定時において、前記基準電圧の上限値を第1上限電圧とすると共に前記基準電圧の下限値を前記第1上限電圧よりも小さい第1下限電圧とし、前記第2設定時において、前記基準電圧の上限値を第2上限電圧とすると共に前記基準電圧の下限値を前記第2上限値よりも小さい第2下限電圧とする
ことを特徴とする請求項2に記載の流体検出装置。
In the first setting, the changeover switch sets the upper limit value of the reference voltage to a first upper limit voltage, sets the lower limit value of the reference voltage to a first lower limit voltage smaller than the first upper limit voltage, and The upper limit value of the reference voltage is set as a second upper limit voltage and the lower limit value of the reference voltage is set as a second lower limit voltage smaller than the second upper limit value at the time of setting. Fluid detection device.
前記フローセンサからのアナログ信号を増幅すると共に、予め定められた電圧を加算して前記アナログデジタル変換器に供給する増幅器をさらに備え、
前記切替スイッチは、前記増幅器が加算する加算電圧を、前記第1設定時において第1加算電圧とし、前記第2設定時において前記第1加算電圧と異なる第2加算電圧とする
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の流体検出装置。
An amplifier that amplifies the analog signal from the flow sensor and adds a predetermined voltage to supply the analog signal to the analog-digital converter;
The changeover switch is configured such that an addition voltage added by the amplifier is a first addition voltage at the time of the first setting and a second addition voltage different from the first addition voltage at the time of the second setting. The fluid detection device according to any one of claims 1 to 3.
前記フローセンサからのアナログ信号を増幅して前記アナログデジタル変換器に供給する増幅器をさらに備え、
前記切替スイッチは、前記第1設定時において前記増幅器の増幅率を第1増幅率とし、前記第2設定時において前記増幅器の増幅率を前記第1増幅率と異なる第2増幅率とする
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の流体検出装置。
An amplifier for amplifying an analog signal from the flow sensor and supplying the analog signal to the analog-digital converter;
The changeover switch sets the amplification factor of the amplifier at the first setting to a first amplification factor, and sets the amplification factor of the amplifier to a second amplification factor different from the first amplification factor at the second setting. The fluid detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluid detection device is characterized.
前記切替スイッチは、前記フローセンサが有するヒータに供給する駆動電力を、前記第1設定時において第1電力値とし、前記第2設定時において前記第1電力値と異なる第2電力値とする
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の流体検出装置。
The changeover switch sets the drive power supplied to the heater of the flow sensor to a first power value at the time of the first setting and to a second power value different from the first power value at the time of the second setting. The fluid detection device according to claim 1, wherein:
前記フローセンサは、前記流体の流速に応じたアナログ信号を出力する第1センサと、前記第1センサからのアナログ信号に基づいて算出される流体の流速又は流量を補正する補正用アナログ信号を出力する第2センサと、を有し、
前記アナログデジタル変換器は、前記フローセンサのうち前記第1センサからのアナログ信号を入力し、デジタル信号に変換して出力する第1アナログデジタル変換器と、前記第2センサからの補正用アナログ信号を入力し、補正用デジタル信号に変換して出力する第2アナログデジタル変換器と、を有し、
前記コンパレータは、前記第1センサ又は第2センサからの信号と、所定電圧との比較結果に応じて、第1信号又は第2信号を出力し、
前記切替スイッチは、前記コンパレータからの前記第1信号が出力された場合に第1設定となり、前記コンパレータからの前記第2信号が出力された場合に第2設定となる第1切替スイッチと、前記コンパレータからの前記第1信号が出力された場合に第3設定となり、前記コンパレータからの前記第2信号が出力された場合に第4設定となる第2切替スイッチと、を有し、
前記第1アナログデジタル変換器は、前記マイクロコンピュータにより算出される流体情報が異なっている場合において、前記第1設定時に出力するデジタル信号と、前記第2設定時に出力するデジタル信号との値を同じとする重複領域を有し、
前記第2アナログデジタル変換器は、前記マイクロコンピュータにより算出される補正情報が異なっている場合において、前記第3設定時において出力する補正用デジタル信号と、前記第4設定時において出力する補正用デジタル信号との値を同じとする重複領域を有し、
前記マイクロコンピュータは、前記コンパレータから出力された前記第1信号又は前記第2信号と、前記第1アナログデジタル変換器により出力されたデジタル信号とに基づいて、流体情報を算出すると共に、前記コンパレータから出力された前記第1信号又は前記第2信号と、前記第2アナログデジタル変換器により出力された補正用デジタル信号とに基づいて、算出した流体情報を補正する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の流体検出装置。
The flow sensor outputs a first sensor that outputs an analog signal corresponding to the fluid flow velocity and a correction analog signal that corrects the fluid flow velocity or flow rate calculated based on the analog signal from the first sensor. A second sensor that
The analog-to-digital converter receives the analog signal from the first sensor in the flow sensor, converts the analog signal into a digital signal, and outputs the analog signal. The correction analog signal from the second sensor A second analog-to-digital converter that inputs and converts to a correction digital signal and outputs,
The comparator outputs a first signal or a second signal according to a comparison result between the signal from the first sensor or the second sensor and a predetermined voltage,
The changeover switch has a first setting when the first signal is output from the comparator and a second setting when the second signal from the comparator is output; and A second changeover switch having a third setting when the first signal from the comparator is output and a fourth setting when the second signal from the comparator is output;
When the fluid information calculated by the microcomputer is different, the first analog-digital converter has the same value as the digital signal output at the first setting and the digital signal output at the second setting. And has an overlapping area
When the correction information calculated by the microcomputer is different, the second analog-digital converter has a correction digital signal output at the time of the third setting and a correction digital signal output at the time of the fourth setting. Have overlapping areas with the same value as the signal,
The microcomputer calculates fluid information based on the first signal or the second signal output from the comparator and the digital signal output from the first analog-digital converter, and from the comparator The calculated fluid information is corrected based on the output first signal or the second signal and the correction digital signal output by the second analog-digital converter. The fluid detection device according to claim 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US12006667B2 (en) * 2011-01-03 2024-06-11 Sentinel Hydrosolutions, Llc Fluid leak detector with thermal dispersion flow meter and chronometric monitor

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