JP2599854B2 - 感熱式流量センサの設定方法 - Google Patents
感熱式流量センサの設定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、感熱抵抗体を用いて
流体の流量を検出する感熱式流量センサの設定方法に関
するものである。
流体の流量を検出する感熱式流量センサの設定方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】流体中に配設された感熱抵抗体を含むブ
リッジ回路の平衡状態から流量を検出する流量センサ
は、従来から例えば実開昭６１−１０８９３０号公報や
特開平１−２１６２１４号公報に示されている。
リッジ回路の平衡状態から流量を検出する流量センサ
は、従来から例えば実開昭６１−１０８９３０号公報や
特開平１−２１６２１４号公報に示されている。
【０００３】図２は従来の感熱式流量センサの構成を示
し、流体の主通路となるハウジング１の所定位置に検出
管２が設けられ、検出管２の所定位置に感熱抵抗体３及
び流体温センサ４が配設され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 と共にブ
リッジ回路が構成される。差動増幅器１０１の両入力は
ブリッジ回路の接続点ｂ，ｆに接続され、差動増幅器１
０１の出力はトランジスタ１０２のベースに接続され、
トランジスタ１０２のエミッタはブリッジ回路の一端ａ
に接続され、トランジスタ１０２のコレクタは電源１０
３に接続されている。
し、流体の主通路となるハウジング１の所定位置に検出
管２が設けられ、検出管２の所定位置に感熱抵抗体３及
び流体温センサ４が配設され、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 と共にブ
リッジ回路が構成される。差動増幅器１０１の両入力は
ブリッジ回路の接続点ｂ，ｆに接続され、差動増幅器１
０１の出力はトランジスタ１０２のベースに接続され、
トランジスタ１０２のエミッタはブリッジ回路の一端ａ
に接続され、トランジスタ１０２のコレクタは電源１０
３に接続されている。
【０００４】図３は感熱抵抗体３の支持構造を示し、平
板状の絶縁基材３０の表面に発熱部（温度依存性抵抗
膜）３１を有する感熱抵抗体３はその一端を支持する支
持部材５を介して検出管２に取付けられ、支持部材５に
挿通支持されたターミナル６と感熱抵抗体３とは給電用
のリードワイヤ３４によって接続されている。図４は感
熱抵抗体３の詳細構成を示し、３１は発熱部（温度依存
性抵抗膜）、３２は電極部、３３は支持部である。
板状の絶縁基材３０の表面に発熱部（温度依存性抵抗
膜）３１を有する感熱抵抗体３はその一端を支持する支
持部材５を介して検出管２に取付けられ、支持部材５に
挿通支持されたターミナル６と感熱抵抗体３とは給電用
のリードワイヤ３４によって接続されている。図４は感
熱抵抗体３の詳細構成を示し、３１は発熱部（温度依存
性抵抗膜）、３２は電極部、３３は支持部である。
【０００５】上記構成の従来の感熱式流量センサの動作
は公知であるので、詳細な説明は省略するが、接続点
ｂ，ｆの電圧が等しくなったときこの回路は平衡状態に
達し、このとき感熱抵抗体３には流量に対応した電流Ｉ
H が流れ、ｂ点の電圧Ｖ0 はＩH ×Ｒ1 となり、この電
圧Ｖ0 が流量信号として用いられる。
は公知であるので、詳細な説明は省略するが、接続点
ｂ，ｆの電圧が等しくなったときこの回路は平衡状態に
達し、このとき感熱抵抗体３には流量に対応した電流Ｉ
H が流れ、ｂ点の電圧Ｖ0 はＩH ×Ｒ1 となり、この電
圧Ｖ0 が流量信号として用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接続点
ｂ，ｆの電圧が等しくなったときの流量信号である電圧
Ｖ0 には誤差が生じる。その要因としては、各部の寸
法、形状の誤差やブリッジ回路を構成する各抵抗の定数
誤差があり、さらに感熱抵抗体３の発熱部３１の温度分
布変動がある。感熱抵抗体３はその抵抗値を一定とする
ため一般にトリミング領域Ｎが設けられるが、このトリ
ミング領域Ｎは抵抗体の素材や膜厚のバラツキのため非
トリミング領域Ｍと同一形状にまでトリミングされた
り、全くトリミングされなかったりする。
ｂ，ｆの電圧が等しくなったときの流量信号である電圧
Ｖ0 には誤差が生じる。その要因としては、各部の寸
法、形状の誤差やブリッジ回路を構成する各抵抗の定数
誤差があり、さらに感熱抵抗体３の発熱部３１の温度分
布変動がある。感熱抵抗体３はその抵抗値を一定とする
ため一般にトリミング領域Ｎが設けられるが、このトリ
ミング領域Ｎは抵抗体の素材や膜厚のバラツキのため非
トリミング領域Ｍと同一形状にまでトリミングされた
り、全くトリミングされなかったりする。
【０００７】今、トリミング領域Ｎが非トリミング領域
Ｍと同一形状にまでトリミングされたとすると、発熱部
３１の通電中の温度分布はほぼ均一となるが、全くトリ
ミングされない場合には発熱部３１の温度分布はトリミ
ング領域Ｎの部分が低くなることは明らかである。
Ｍと同一形状にまでトリミングされたとすると、発熱部
３１の通電中の温度分布はほぼ均一となるが、全くトリ
ミングされない場合には発熱部３１の温度分布はトリミ
ング領域Ｎの部分が低くなることは明らかである。
【０００８】図５は感熱抵抗体３の温度分布を示すもの
であり、（イ）は全域トリミングされた場合であり、
（ロ）は全域トリミングされない場合である。ｈ0 〜ｈ
9 は感熱抵抗体３の軸方向位置を示し、図４のｈ0 〜ｈ
9 に一致する。流量調整時には、一定流量を流したとき
の流量信号電圧Ｖ 0 が所定値になるように可変抵抗Ｒ 2
を調整するが、（イ）と（ロ）のようにトリミング量が
異なるものをこのように調整すると、温度分布に加えて
平均温度Ｔも異なったものになってしまう。従って、流
量信号電圧Ｖ 0 の流量特性が変わるため、調整時の流量
では所定の出力を得ることができるが、他の流量では誤
差が生じるという課題があった。また、温度特性による
誤差も大きくなるという課題があった。
であり、（イ）は全域トリミングされた場合であり、
（ロ）は全域トリミングされない場合である。ｈ0 〜ｈ
9 は感熱抵抗体３の軸方向位置を示し、図４のｈ0 〜ｈ
9 に一致する。流量調整時には、一定流量を流したとき
の流量信号電圧Ｖ 0 が所定値になるように可変抵抗Ｒ 2
を調整するが、（イ）と（ロ）のようにトリミング量が
異なるものをこのように調整すると、温度分布に加えて
平均温度Ｔも異なったものになってしまう。従って、流
量信号電圧Ｖ 0 の流量特性が変わるため、調整時の流量
では所定の出力を得ることができるが、他の流量では誤
差が生じるという課題があった。また、温度特性による
誤差も大きくなるという課題があった。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、流量信号電圧Ｖ 0 の温度特性
誤差が少なく、全測定流量範囲において精度が高い感熱
式流量センサの設定方法を得ることを目的とする。
めに成されたものであり、流量信号電圧Ｖ 0 の温度特性
誤差が少なく、全測定流量範囲において精度が高い感熱
式流量センサの設定方法を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る感熱式流
量センサの設定方法は、感熱抵抗体の形状を一定とし、
感熱抵抗体の発熱量が所定値に達した時にブリッジ回路
が平衡状態となるようにその抵抗の抵抗値を調整して感
熱抵抗体の通電電流を決め、かつこのときの感熱抵抗体
と第１の抵抗との接続点の電圧を所定の出力電圧に増幅
するためのゲイン調整を行うものである。
量センサの設定方法は、感熱抵抗体の形状を一定とし、
感熱抵抗体の発熱量が所定値に達した時にブリッジ回路
が平衡状態となるようにその抵抗の抵抗値を調整して感
熱抵抗体の通電電流を決め、かつこのときの感熱抵抗体
と第１の抵抗との接続点の電圧を所定の出力電圧に増幅
するためのゲイン調整を行うものである。
【００１１】
【作用】この発明においては、発熱抵抗体の形状を一定
にしてバラツキをなくす。又、ブリッジ回路の平衡状態
で感熱抵抗体の発熱量が所定値となるよう調整され、こ
のときの出力電圧が所定値となるようゲイン調整され
る。
にしてバラツキをなくす。又、ブリッジ回路の平衡状態
で感熱抵抗体の発熱量が所定値となるよう調整され、こ
のときの出力電圧が所定値となるようゲイン調整され
る。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
する。図１はこの実施例による感熱式流量センサの回路
図を示し、図２に示した回路に対して抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 と
差動増幅器１０４からなるゲイン調整回路を付加したも
のである。又、図６は感熱抵抗体３の構成を示し、発熱
部３１にはトリミング領域Ｎは設けられていない。
する。図１はこの実施例による感熱式流量センサの回路
図を示し、図２に示した回路に対して抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 と
差動増幅器１０４からなるゲイン調整回路を付加したも
のである。又、図６は感熱抵抗体３の構成を示し、発熱
部３１にはトリミング領域Ｎは設けられていない。
【００１３】上記構成において、流量制御動作は従来と
同様であるが、流量信号Ｖ0 の設定方法が異なる。即
ち、まず、接続点ｂ，ｆの電圧が等しくなった時、感熱
抵抗体３の発熱量即ち感熱抵抗体３の抵抗値をＲ3 とし
てＲ3 ・ＩH 2 が所定値となるように可変抵抗Ｒ2 を調
整する。Ｒ3 ・ＩH 2 は（１）式に明らかなように接続
点ａの電圧Ｖa と接続点ｂの電圧Ｖbと抵抗Ｒ1 に置換
されるため、抵抗Ｒ1 が既知であれば電圧Ｖa ，Ｖb を
計測し、（Ｖa −Ｖb）・Ｖb が一定値となるよう抵抗
Ｒ2 を調整することにより、感熱抵抗体３の発熱量は一
定となる。 Ｒ3 ・ＩH 2 ＝（Ｖa −Ｖb ）・ＩH ＝（Ｖa −Ｖb ）・Ｖb ／Ｒ1 (1)
同様であるが、流量信号Ｖ0 の設定方法が異なる。即
ち、まず、接続点ｂ，ｆの電圧が等しくなった時、感熱
抵抗体３の発熱量即ち感熱抵抗体３の抵抗値をＲ3 とし
てＲ3 ・ＩH 2 が所定値となるように可変抵抗Ｒ2 を調
整する。Ｒ3 ・ＩH 2 は（１）式に明らかなように接続
点ａの電圧Ｖa と接続点ｂの電圧Ｖbと抵抗Ｒ1 に置換
されるため、抵抗Ｒ1 が既知であれば電圧Ｖa ，Ｖb を
計測し、（Ｖa −Ｖb）・Ｖb が一定値となるよう抵抗
Ｒ2 を調整することにより、感熱抵抗体３の発熱量は一
定となる。 Ｒ3 ・ＩH 2 ＝（Ｖa −Ｖb ）・ＩH ＝（Ｖa −Ｖb ）・Ｖb ／Ｒ1 (1)
【００１４】上記のような調整を行なうと、感熱抵抗体
３の発熱量は一定となるが、接続点ｂの電圧Ｖb は所定
値にならない。このため、電圧Ｖb を差動増幅器１０４
と抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 からなるゲイン調整回路に入力し、ゲ
イン調整して所定の流量信号電圧Ｖ0 に補正しなければ
ならない。このゲイン調整は、電圧Ｖb の大きさに応じ
て可変抵抗Ｒ5 を調整することにより行なわれる。この
ような調整により、感熱抵抗体３の抵抗値トリミングを
行なわずに抵抗値に誤差を生じても感熱抵抗体３の発熱
部３１からの発熱量は一定となった。又、トリミング領
域Ｎがないので発熱部３１の発熱面積も一定となり、図
７に示すように感熱抵抗体３の表面温度Ｔも温度分布も
一定となり、流体への放熱量も変化することはない。従
って、流量特性誤差はもちろんのこと、流量特性の温度
特性誤差も小さくなる。
３の発熱量は一定となるが、接続点ｂの電圧Ｖb は所定
値にならない。このため、電圧Ｖb を差動増幅器１０４
と抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 からなるゲイン調整回路に入力し、ゲ
イン調整して所定の流量信号電圧Ｖ0 に補正しなければ
ならない。このゲイン調整は、電圧Ｖb の大きさに応じ
て可変抵抗Ｒ5 を調整することにより行なわれる。この
ような調整により、感熱抵抗体３の抵抗値トリミングを
行なわずに抵抗値に誤差を生じても感熱抵抗体３の発熱
部３１からの発熱量は一定となった。又、トリミング領
域Ｎがないので発熱部３１の発熱面積も一定となり、図
７に示すように感熱抵抗体３の表面温度Ｔも温度分布も
一定となり、流体への放熱量も変化することはない。従
って、流量特性誤差はもちろんのこと、流量特性の温度
特性誤差も小さくなる。
【００１５】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、感熱抵
抗体の形状を一定とし、感熱抵抗体の発熱量が所定値に
達した時にブリッジ回路が平衡状態となるようにその抵
抗の抵抗値を調整して感熱抵抗体の通電電流を決め、か
つこのときの感熱抵抗体と第１の抵抗との接続点の電圧
を所定の出力電圧に増幅するためのゲイン調整を行うよ
うにしたので、流量センサの流量特性やその温度特性の
誤差を小さくすることができ、極めて精度の高い高熱式
流量センサが得られる。
抗体の形状を一定とし、感熱抵抗体の発熱量が所定値に
達した時にブリッジ回路が平衡状態となるようにその抵
抗の抵抗値を調整して感熱抵抗体の通電電流を決め、か
つこのときの感熱抵抗体と第１の抵抗との接続点の電圧
を所定の出力電圧に増幅するためのゲイン調整を行うよ
うにしたので、流量センサの流量特性やその温度特性の
誤差を小さくすることができ、極めて精度の高い高熱式
流量センサが得られる。
【図１】この発明による感熱式流量センサの回路図であ
る。
る。
【図２】従来の感熱式流量センサの構成図である。
【図３】感熱抵抗体の支持構造図である。
【図４】従来の感熱抵抗体の構成図である。
【図５】従来の感熱抵抗体の発熱時の温度分布図であ
る。
る。
【図６】この発明による感熱抵抗体の構成図である。
【図７】この発明による感熱抵抗体の発熱時の温度分布
図である。
図である。
３ 感熱抵抗体 ４ 流体温センサ ３１ 発熱部 １０１，１０４ 差動増幅器 Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ5 ，Ｒ6 抵抗 Ｍ 非トリミング領域
Claims (1)
- 【請求項１】 被測定流体中に設けられた感熱抵抗体と
第１の抵抗の直列回路と第２及び第３の抵抗の直列回路
を並列に接続してブリッジ回路を構成し、このブリッジ
回路に通電して感熱抵抗体を発熱させたときの放熱量に
よって流量を検出する感熱式流量センサの設定方法にお
いて、感熱抵抗体はトリミング領域を設けずに形状を一
定とし、感熱抵抗体の発熱量が所定値に達した時にブリ
ッジ回路が平衡状態となるように上記抵抗の抵抗値を調
整して感熱抵抗体の通電電流を決め、かつ平衡状態に達
した時の電圧を所定の出力電圧に増幅するためのゲイン
調整手段を設けたことを特徴とする感熱式流量センサの
設定方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328705A JP2599854B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 感熱式流量センサの設定方法 |
| KR1019920023625A KR960006308B1 (ko) | 1991-12-12 | 1992-12-08 | 감열식 유량센서 |
| DE4241892A DE4241892C2 (de) | 1991-12-12 | 1992-12-11 | Thermosensitiver Flußmesser und Einstellverfahren dafür |
| US08/254,418 US5460040A (en) | 1991-12-12 | 1994-06-06 | Thermosetting flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3328705A JP2599854B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 感熱式流量センサの設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164582A JPH05164582A (ja) | 1993-06-29 |
| JP2599854B2 true JP2599854B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=18213259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3328705A Expired - Lifetime JP2599854B2 (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 感熱式流量センサの設定方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5460040A (ja) |
| JP (1) | JP2599854B2 (ja) |
| KR (1) | KR960006308B1 (ja) |
| DE (1) | DE4241892C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10012309B4 (de) * | 1999-09-01 | 2010-01-28 | Mitsubishi Denki K.K. | Thermisches Wärmefluss-Messgerät |
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| NL9201906A (nl) * | 1992-11-02 | 1994-06-01 | Huiberts Albertus T | Werkwijze en inrichting voor het meten van het debiet van een mediumstroom. |
| JP2934380B2 (ja) * | 1994-06-10 | 1999-08-16 | 株式会社日立製作所 | 熱式空気流量計 |
| US6131463A (en) * | 1996-06-04 | 2000-10-17 | Flow Safe, Inc. | Apparatus and method to optimize fume containment by a hood |
| DE10003436B4 (de) * | 1999-02-18 | 2009-08-13 | Ifm Electronic Gmbh | Wärmeübergangskontroll- und/oder -meßgerät |
| KR100498645B1 (ko) * | 2000-02-23 | 2005-07-01 | 유도준 | 음주 측정기용 반도체식 알콜센서 |
| CA2437912A1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Sit La Precisa S.P.A. | A device for measuring gas flow-rate, particularly for burners |
| JP4268520B2 (ja) * | 2001-09-10 | 2009-05-27 | マイクロブリッジ テクノロジーズ インコーポレイテッド | パルス加熱および熱局所化を使用する抵抗体の効果的なトリミング方法 |
| US7049875B2 (en) * | 2004-06-10 | 2006-05-23 | Theta Microelectronics, Inc. | One-pin automatic tuning of MOSFET resistors |
| JP5159383B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-03-06 | アズビル株式会社 | 熱式流量計およびその初期調整方法と初期調整装置 |
| JP5178263B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-04-10 | アズビル株式会社 | 熱式流量計およびその初期調整方法と初期調整装置 |
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| US3363462A (en) * | 1964-09-30 | 1968-01-16 | Cullen M. Sabin | Fluid anemometer system |
| JPS57184923A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-13 | Hitachi Ltd | Hot-wire type flowmeter |
| US4450719A (en) * | 1982-10-13 | 1984-05-29 | Hitachi, Ltd. | Air flow meter |
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| US4523462A (en) * | 1983-05-16 | 1985-06-18 | Tsi Incorporated | Constant temperature anemometer having an enhanced frequency response |
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1991
- 1991-12-12 JP JP3328705A patent/JP2599854B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1992
- 1992-12-08 KR KR1019920023625A patent/KR960006308B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-12-11 DE DE4241892A patent/DE4241892C2/de not_active Expired - Lifetime
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1994
- 1994-06-06 US US08/254,418 patent/US5460040A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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