JP3759377B2

JP3759377B2 - Flow rate detector for gas meter

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Publication number: JP3759377B2
Application number: JP2000170197A
Authority: JP
Inventors: 真一田中; 鋭博原田
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: JP2001349760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガスメータ用信号発生装置及び、ガスメータ用流速検出装置に係わり、特に、流速に応じた流速アナログ信号をアナログ／ディジタル変換して流速ディジタル信号を出力するガスメータ用信号発生装置及び、流速ディジタル信号に基づいて流速を演算することにより流速を検出するガスメータ用流速検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガスメータ用信号発生装置及び、ガスメータ用流速検出装置として、図４に示すようなものが知られている。同図は、信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置である。
【０００３】
図中、ガスメータ用流速検出装置（以下、流速検出装置と略す。）は、流速に応じた流速アナログ信号Ｓ１をアナログ／ディジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換と略す。）した流速ディジタル信号Ｄ１を出力する信号発生装置１を備える。流速検出装置はさらに、流速ディジタル信号Ｄ１に基づき、流速を演算するディジタル信号処理を行うマイクロコンピュータ２（以下、μＣＯＭ２と略す。）を備える。
【０００４】
信号発生装置１は、上記流速アナログ信号Ｓ１を出力する流速検知回路１１ａと、流速アナログ信号Ｓ１をＡ／Ｄ変換して流速ディジタル信号Ｄ１を出力するＡ／Ｄ変換器Ａ１１ｂとを有する。
【０００５】
上記流速検知回路１１ａの一例としては、ガス流路内を加熱するヒータと、ガス流路の上下流方向にそれぞれ設けられた温度センサとを有する熱式流速センサを備えたものがある。上記流速検知回路１１ａは、ヒータの発する熱の上下流方向への伝達が流速の大きさによって変化することを利用して、ヒータの上下流に設けた温度センサの温度差に応じたアナログ信号を流速アナログ信号Ｓ１として出力する。
【０００６】
ところで、上述した温度センサの温度差は、流速だけでなく、ガス流路内に供給されるガス温度に応じても変化してしまう。このため、流速アナログ信号Ｓ１には、ガス温度の変動に応じた分の誤差が生じ、流速検出装置の検出精度が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、このような誤差を除去するために、流速検出装置は、ガス温度に応じたガス温度アナログ信号Ｓ２を出力するガス温度検知回路１２ａと、ガス温度アナログ信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換し、ガス温度ディジタル信号Ｄ２を出力するＡ／Ｄ変換器Ｂ１２ｂとをさらに備える。
【０００８】
そして、μＣＯＭ２が、ガス温度ディジタル信号Ｄ２に基づき、演算された流速の温度補正を行うことにより、ガス温度の影響による流速の誤差を除去している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した流速検出装置においては、計測精度を高めるためにガス温度アナログ信号Ｓ２を出力するガス温度検知回路１２ｂをさらに備える必要がある。なお、流速アナログ信号は、ガス温度だけでなく、各種の物理量に依存して変動することがある。
【００１０】
したがって、精度を向上させるために、μＣＯＭ２は、ガス温度を含めた各種の物理量の影響を除去した流速を流速ディジタル信号Ｄ１から演算する必要がある。このため、上記流速検出装置は、各種の物理量を検知する補正用検知回路を備える必要がある。またそれだけでなく、各検知回路が出力するアナログ信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器も各々備える必要があり、コスト的に問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、計測精度の向上を図るために流速アナログ信号に変動を与える各種物理量に応じた補正アナログ信号を出力する補正アナログ信号出力手段を備える必要があるときであっても、部品点数を抑え、コストダウンを図ることができるガスメータ用信号発生装置及び、該信号発生装置から得たディジタル信号に基づき、流速を演算するガスメータ用流速検出装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、ガス流路内に設けられたガスを加熱すると共に間欠的に駆動されるヒータと、該ヒータにより暖められたガスの温度を検知する第１の温度センサとを有する流速センサを備え、流速に応じた流速アナログ信号を出力する流速アナログ信号出力手段と、前記ガス流路を通過するガス温度を検知すると共に前記流速センサが形成された支持基台と同一支持基台上に形成された第２の温度センサを備え、前記ガス温度に応じたガス温度アナログ信号を出力するガス温度アナログ信号出力手段と、ガスの物性値を検知する物性値センサを有し、前記物性値に応じた物性値アナログ信号を出力する物性値アナログ信号出力手段と、前記ヒータの駆動時に前記流速アナログ信号及び前記物性値アナログ信号の何れか１つを順次選択すると共に、前記ヒータの非駆動時に前記ガス温度アナログ信号を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された前記アナログ信号をアナログ／ディジタル変換して流速ディジタル信号、ガス温度ディジタル信号又は物性値ディジタル信号として出力するアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段により出力されたディジタル信号を順次記憶する記憶手段と、前記流速ディジタル信号、ガス温度ディジタル信号及び物性値ディジタル信号に基づき、流速を演算するディジタル信号処理を行う演算手段とを備えたガスメータ用流速検出装置に存する。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、流速アナログ信号出力手段が、ガス流路内に設けられたガスを加熱すると共に間欠的に駆動されるヒータと、該ヒータにより暖められたガスの温度を検知する第１の温度センサとを有する流速センサを備え、流速に応じた流速アナログ信号を出力する。ガス温度アナログ信号出力手段が、ガス流路を通過するガス温度を検知すると共に流速センサが形成された支持基台と同一支持基台上に形成された第２の温度センサを備え、ガス温度に応じたガス温度アナログ信号を出力する。物性値アナログ信号出力手段が、ガスの物性値を検知する物性値センサを有し、物性値に応じた物性値アナログ信号を出力する。選択手段が、ヒータの駆動時に流速アナログ信号及び物性値アナログ信号の何れか１つを順次選択すると共に、ヒータの非駆動時にガス温度アナログ信号を選択する。アナログ／ディジタル変換手段が、選択手段により選択されたアナログ信号をアナログ／ディジタル変換して流速ディジタル信号、ガス温度ディジタル信号又は物性値ディジタル信号として出力する。記憶手段が、アナログ／ディジタル変換手段により出力されたディジタル信号を順次記憶する。演算手段が、流速ディジタル信号、ガス温度ディジタル信号及び物性値ディジタル信号に基づき、流速を演算するディジタル信号処理を行う。
【００１４】
従って、単一のアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと略す。）変換手段が、順次選択されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換することにより、流速アナログ信号用のＡ／Ｄ変換手段を流用して、ガス温度アナログ信号及び物性値アナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせることができる。
【００２０】
また、請求項１記載の発明によれば、流速アナログ信号出力手段として上記熱式の流速センサを有するものにおいて、その流速アナログ信号は、ガス温度又はガスの物性値によって変動することに着目し、ガス温度アナログ信号出力手段及び物性値アナログ信号出力手段を備えている。従って、流速ディジタル信号、ガス温度ディジタル信号及び物性値ディジタル信号に基づき、流速を演算することができる。
【００２３】
また、請求項１記載の発明によれば、流速センサと、第２の温度センサを同一支持基台上に形成する場合、すなわち第２の温度センサとヒータとが接近している場合であっても、ヒータが間欠的に駆動されるものを用いて、ヒータの非駆動時にガス温度アナログ信号を選択することにより、第２の温度センサにより確実にガス温度を検知することができる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のガスメータ用流速検出装置であって、前記選択手段は、前記ヒータの非駆動時に前記物性値アナログ信号をさらに含めたアナログ信号の何れか１つを順次選択し、前記演算手段は、前記ヒータの駆動時に得た物性値ディジタル信号から非駆動時に得た物性値ディジタル信号を除いた値を真の物性値ディジタル信号とすることを特徴とするガスメータ用流速検出装置に存する。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、選択手段が、ヒータの非駆動時に物性値アナログ信号をさらに含めたアナログ信号の何れか１つを順次選択し、演算手段が、ヒータの駆動時に得た物性値ディジタル信号から非駆動時に得た物性値ディジタル信号を除いた値を真の物性値ディジタル信号とする。従って、物性値に応じて出力される物性値アナログ信号がロット間でばらついていたとしても、駆動時に得た物性値ディジタル信号から非駆動時に得た物性値ディジタル信号を差し引いた値を真の物性値ディジタル信号とすることにより、物性値ディジタル信号のロット間でのバラツキを補正することができる。
【００２６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のガスメータ用流速検出装置であって、前記選択手段は、前記ヒータの非駆動時に前記流速アナログ信号をさらに含めたアナログ信号の何れか１つを順次選択し、前記演算手段は、前記ヒータの駆動時に得た流速ディジタル信号から非駆動時に得た流速ディジタル信号を除いた値を真の流速ディジタル信号とすることを特徴とするガスメータ用流速検出装置に存する。
【００２７】
請求項３記載の発明によれば、選択手段が、ヒータの非駆動時に流速アナログ信号をさらに含めたアナログ信号の何れか１つを順次選択し、演算手段が、ヒータの駆動時に得た流速ディジタル信号から非駆動時に得た流速ディジタル信号を除いた値を真の流速ディジタル信号とする。従って、流速に応じて出力される流速アナログ信号がロット間でばらついていたとしても、駆動時に得た流速ディジタル信号から非駆動時に得た流速ディジタル信号を差し引いた値を真の流速ディジタル信号とすることにより、流速ディジタル信号のロット間でのバラツキを補正することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のガスメータ用信号発生装置を組み込んだガスメータ用流速検出装置を示す回路図である。同図において、ガスメータ用流速検出装置は、ガスの流速検出に関するディジタル信号を出力する信号発生装置１と、該信号発生装置１から得たディジタル信号に基づき、流速を演算するマイクロコンピュータ２（以下、μＣＯＭ２）とを備える。
【００２９】
上記信号発生装置１は、流速に応じた流速アナログ信号Ｓ１を出力する流速検知回路１１ａと、ガス温度に応じたガス温度アナログ信号Ｓ２を出力するガス温度検知回路１２ａと、ガスの物性値に応じた物性値アナログ信号Ｓ３を出力する物性値検知回路１３ａとを備える。すなわち、上述した流速検知回路１１ａが流速アナログ信号出力手段を、ガス温度検知回路１２ａがガス温度アナログ信号出力手段を、物性値検知回路１３ａが物性値アナログ信号出力手段をそれぞれ構成している。
【００３０】
上記流速アナログ信号Ｓ１、ガス温度アナログ信号Ｓ２及び、物性値アナログ信号Ｓ３は各々、スイッチングトランジスタ（以下、ＳＷトランジスタと略す。）Ｔｒ１、Ｔｒ２及び、Ｔｒ３のエミッターコレクタ間を介してＡ／Ｄ変換器Ａ１２ｂに供給されている。そして、このＡ／Ｄ変換器Ａ１２ｂは、供給されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換したディジタル信号をμＣＯＭ２に対して供給している。従って、Ａ／Ｄ変換器Ａ１２ｂがアナログ／ディジタル変換手段を構成していることがわかる。また、ＳＷトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２及び、Ｔｒ３のベースは、μＣＯＭ２に接続されている。
【００３１】
上記μＣＯＭ２は、予め定めた制御プログラムに従って動作するＣＰＵ２ａと、該ＣＰＵ２ａの制御プログラムを保持するＲＯＭ２ｂと、ＣＰＵ２ａの演算実行時に必要なデータを一時的に保存するＲＡＭ２ｃとから構成されている。このＣＰＵ２ａは、演算手段として働き、Ａ／Ｄ変換器Ａ１２ｂから得たディジタル信号に基づき、流速を演算する演算処理を行う。ＣＰＵ２ａはまた、上記ＳＷトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２及び、Ｔｒ３の何れか１つを選択してオンすることにより、流速アナログ信号Ｓ１、ガス温度アナログ信号Ｓ２及び、物性値アナログ信号Ｓ３の何れか１つを選択してＡ／Ｄ変換器Ａ１２ｂに対して出力する選択処理を行う。すなわち、ＣＰＵ２ａと、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２及び、Ｔｒ３とは、選択手段を構成することがわかる。
【００３２】
次に、上記流速検知回路１１ａ、ガス温度検知回路１２ａ及び、物性値検知回路１３ａの詳細について説明する。上記流速検知回路１１ａは流速を検知する流速センサ１１１ａを、ガス温度検知回路１２ａはガス温度を検知するガス温度センサ１２１ａを、物性値検知回路１３ａは物性値を検知する物性値センサ１３１ａを各々有している。
【００３３】
上記流速センサ１１１ａ、ガス温度センサ１２１ａ及び、物性値センサ１３１ａは、図２に示すように、単一のＳｉ基板３１（＝支持基台）上に形成され、マイクロフローセンサ３を構成している。このＳｉ基板３１には、異方性エッチングによりその中央部に薄肉状のダイヤフラム３１ａが形成されている。そして、流速を検出すべきガスが、このダイヤフラム３１ａ上を矢印Ｘ方向に流れている。
【００３４】
また、同図に示すように、流速センサ１１１ａは、ヒータとしてのガスを加熱するマイクロヒータＨと、第１の温度センサとしてのマイクロヒータＨの上流側に形成された上流側サーモパイルＴＰ１及び、下流側に形成された下流側サーモパイルＴＰ２とを備えている。上記マイクロヒータＨには、図示しない電源から電流を供給するための電源端子Ｈ１、Ｈ２が設けられている。マイクロヒータＨへの電流の供給は、ＣＰＵ２ａにより制御され、通常１０〜２０ミリの矩形パルス電流が供給されることとなる。このため、マイクロヒータＨは、電源端子Ｈ１、Ｈ２に矩形電流が供給されるたびに駆動し、加熱を開始する。
【００３５】
また、上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２は、熱電対を直列に多数接続することにより、その感度の向上を図ったものである。上記熱電対は、その温接点がダイヤフラム３１ａに、冷接点がダイヤフラム３１ａ以外のＳｉ基台３１に相当する肉厚状部３１ｂにそれぞれ配置されている。
【００３６】
このように、冷接点を熱伝導率の高い肉厚状部３１ｂに設けると、冷接点に伝わる熱は肉厚状部３１ｂに吸収される。このため、冷接点温度は、一定温度を保つこととなる。一方、熱伝導率の低いダイヤフラム３１ａに設けられた温接点の温度は、ガスの温度と等しくなる。従って、上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２には、マイクロヒータＨにより暖められたガスが流れると、温接点−冷接点間に温度差が生じ、この温度差に応じた熱起電力が発生する。
【００３７】
また、ガス温度センサ１２１ａは、肉厚状部３１ｂ上に温度の上昇に伴い抵抗値が増大する第２の温度センサとしての測温抵抗Ｒｔを備えている。さらに、物性値センサ１３１ａは、マイクロヒータＨの両側にガスの流れ方向（Ｘ方向）と略直交方向に配置された左側サーモパイルＴＰ３及び、右側サーモパイルＴＰ４とを備えている。
【００３８】
この左右側サーモパイルＴＰ３及び、ＴＰ４も上記上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２と同様に、複数の熱電対から構成され、その温接点がダイヤフラム３１ａに、冷接点が肉厚状部３１ｂにそれぞれ設けられている。
【００３９】
このように構成されたマイクロフローセンサ３によれば、マイクロヒータＨが加熱を開始すると、マイクロヒータＨから発生した熱がガスを媒体として上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２の温接点に各々伝達される。ガスを媒体として伝達される熱は、ガスの熱拡散効果とＸ方向に向かって流れるガスの流速との相乗効果によって、それぞれのサーモパイルに伝達される。
【００４０】
すなわち、流速がない場合には、熱拡散によって上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２に各々均等に伝達され、上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２は各々等しい熱起電力を発生する。一方、ガスに流速が発生すると、流速によって上流側サーモパイルＴＰ１の温接点に伝達される熱量が多くなる。このため、上流側サーモパイルＴＰ１が発生する熱起電力と、下流側サーモパイルＴＰ２が発生する熱起電力とに流速に応じた差が生じる。
【００４１】
一方、マイクロヒータＨから発生した熱は、ガスの流速の影響を受けずにガスの熱拡散効果のみによって、左右側サーモパイルＴＰ３及び、ＴＰ４に伝達される。このため、左右側サーモパイルＴＰ３及び、ＴＰ４に生じる熱起電力は各々、ガス種に応じた熱伝導、熱拡散及び、比熱等によって決定される熱拡散定数等のガスの物性値に応じた値となる。
【００４２】
上記上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２の熱起電力は、図１に示すように、上流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２の熱起電力の差を増幅する差動アンプ１１２ａの入力端に供給されている。従って、差動アンプ１１２ａからは、流速に応じた流速アナログ信号Ｓ１が出力される。
【００４３】
上記左右側サーモパイルＴＰ３及び、ＴＰ４は、図１に示すように、直列接続されると共に、増幅器１３２ａの入力端に接続されている。すなわち、増幅器１３２ａには左右側サーモパイルＴＰ３及び、ＴＰ４が発生する合計熱起電力が供給されることとなる。従って、この合計熱起電力を増幅する増幅器１３２ａからは、ガスの物性値に応じた物性値アナログ信号Ｓ３が出力される。
【００４４】
なお、ガス温度検知回路１２ａは、測温抵抗Ｒｔと共に、電源電圧Ｖを分圧する抵抗Ｒを備え、測温抵抗Ｒｔと抵抗Ｒとの接点電圧をガス温度アナログ信号Ｓ２として出力している。
【００４５】
上述した構成の流速検出装置の動作をＣＰＵ２ａの処理手順を示す図３のフローチャートを参照して以下説明する。
ＣＰＵ２ａは、例えば電池電源の投入によって動作を開始し、図示しない初期ステップにおいて、μＣＯＭ２内のＲＡＭ２ｃに形成した各種のエリアの初期設定を行ってからその最初のステップ１に進む。
【００４６】
まず、ＣＰＵ２ａは、ＳＷトランジスタＴｒ２→Ｔｒ１→Ｔｒ３の順に順次Ｈレベルのオン信号を出力する（ステップＳ１、３、５）。このオン信号の出力に応じてＳＷトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３は、Ｔｒ２→Ｔｒ１→Ｔｒ３の順にオンする。このためＡ／Ｄ変換器Ａ１２ｂには、ガス温度アナログ信号Ｓ２→流速アナログ信号Ｓ１→物性値アナログ信号Ｓ３の順にアナログ信号が供給される。従って、Ａ／Ｄ変換器Ａ１２ｂは、各アナログ信号をＡ／Ｄ変換したディジタル信号を、ガス温度ディジタル信号→流速ディジタル信号→物性値ディジタル信号の順に出力する。
【００４７】
ＣＰＵ２ａは、このディジタル信号を順次取り込み、ＲＡＭ２ｃ内に格納する。すなわち、ＣＰＵ２ａは、ＲＡＭ２ｃ内に形成したガス温度エリアＥ１にガス温度ディジタル信号を（ステップＳ２）、非駆動／流速エリアＥ２に流速ディジタル信号を（ステップＳ４）、非駆動／物性値エリアＥ３に物性値ディジタル信号を各々格納する（ステップＳ６）。なお、上記ステップＳ１〜５までの動作を行っている間、マイクロヒータＨはオフとなっている。
【００４８】
次に、ＣＰＵ２ａは、マイクロヒータＨの電源端子Ｈ１、Ｈ２に対して電流を流し、加熱を開始させる（ステップＳ７）。そして、ガスがマイクロヒータＨに加熱されるまでの間、すなわちＴ１時間待機する。Ｔ１時間待機した後（ステップＳ８でＹＥＳ）、ＣＰＵ２ａは、ＳＷトランジスタＴｒ１→Ｔｒ３の順にオン信号を出力する（ステップＳ９、１１）。このオン信号の出力に応じてＳＷトランジスタＴｒ１及び、Ｔｒ３は、Ｔｒ１→Ｔｒ３の順にオンする。
【００４９】
このため、Ａ／Ｄ変換器Ａ１２ｂには、流速アナログ信号Ｓ１→物性値アナログ信号Ｓ３の順にアナログ信号が供給される。従って、Ａ／Ｄ変換器Ａ１２ｂは、各アナログ信号をＡ／Ｄ変換したディジタル信号を、流速ディジタル信号→物性値ディジタル信号の順に出力する。
【００５０】
ＣＰＵ２ａは、このディジタル信号を順次取り込み、ＲＡＭ２ｃ内に格納する。すなわち、ＣＰＵ２ａは、ＲＡＭ２ｃ内に形成した駆動／流速エリアＥ４に流速ディジタル信号を（ステップＳ１０）、駆動／物性値エリアＥ５に物性値ディジタル信号を各々格納する（ステップＳ１２）。上記ステップＳ２、４、６、１０、１２によりＡ／Ｄ変換器Ａ１２ｂから出力されるディジタル信号は全て記憶手段としてのＲＡＭ２ｃ内に格納される。その後、ＣＰＵ２ａはマイクロヒータＨの電源端子Ｈ１、Ｈ２に対する電流を停止し、加熱を停止させる（ステップＳ１３）。
【００５１】
次に、ＣＰＵ２ａは、駆動／流速エリアＥ４に格納された流速ディジタル信号から、非駆動／流速エリアＥ２に格納された流速ディジタル信号を差し引いた値を真の流速ディジタル信号として流速エリアＥ６内に格納する（ステップＳ１４）。
【００５２】
流速センサ１１１ａを構成する上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２は、理想的には同じ温度においたとき、等しい熱起電力を発生するはずである。しかしながら、実際には同じ温度においたとしても両者の間にはズレが生じてしまう。このズレ量はロット間でバラツキがある。従って、流速センサ１１１ａに同じ流速のガスを流したとしても流速アナログ信号Ｓ１及び、流速ディジタル信号は、ロット間でバラツキが生じてしまう。
【００５３】
そこで、上述したようにマイクロヒータＨの駆動時に得た流速ディジタル信号から、非駆動時に得た流速ディジタル信号を差し引くことにより、上記ズレ量を相殺することができる。このため、ロット間での流速ディジタル信号のバラツキを補正することができ、より一層計測精度を向上させることができる。
【００５４】
その後、ＣＰＵ２ａは、駆動／物性値エリアＥ５に格納された物性値ディジタル信号から、非駆動／物性値エリアＥ３に格納された物性値ディジタル信号を差し引いた値を真の物性値ディジタル信号として物性値エリアＥ７内に格納する（ステップＳ１５）。
【００５５】
物性値センサ１３１ａを構成する左右側サーモパイルＴＰ３及び、ＴＰ４は、基準温度で基準熱起電力を出力するように製作したとしても、実際には基準熱起電力から少し上下にずれた出力となってしまう。このズレは、ロット間毎にばらつきがあり、物性値アナログ信号Ｓ３及び、物性値ディジタル信号もロット間でばらついてしまう。
【００５６】
そこで、上述したようにマイクロヒータＨの駆動時に得た物性値ディジタル信号から、非駆動に得た物性値ディジタル信号を差し引くことにより、上記ズレを相殺して、ロット間での物性値ディジタル信号のバラツキを補正することができる。このため、より一層計測精度を向上させることができる。
【００５７】
次に、流速エリアＥ６内に格納された真の流速ディジタル信号を、物性値エリアＥ７に格納された真の物性値ディジタル信号で除算する（ステップＳ１６）。流速センサ１１１ａから出力される流速アナログ信号Ｓ１は、ガスの熱伝導率と熱拡散、比熱によって決定される熱拡散定数（ガスの物性値の一つ）の大小に応じて変化してしまう。
【００５８】
すなわち、熱拡散定数が増加すると、上下流側サーモパイルＴＰ１及び、ＴＰ２に移動する熱量が減少し、この減少した分が誤差となってしまう。上述したように真の流速ディジタル信号を熱拡散定数に応じた真の物性値ディジタル信号で除することにより、熱拡散の変化の影響を排除した流速演算が可能となり、流速検出装置の計測精度を向上させることができる。
【００５９】
ＣＰＵ２ａはさらに、上記除算を行った流速ディジタル信号に、ガス温度ディジタル信号に基いた温度補正係数と、流速を流量に換算する流量補正係数とを乗じて流量を演算する（ステップＳ１６）。従って、ガス自体の温度の影響を排除した流速演算が可能となり、流速検出装置の計測精度を向上させることができる。
【００６０】
上述したように、単一のＡ／Ｄ変換器Ａ１２ｂが、ＣＰＵ２ａにより順次選択されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換することにより、流速アナログ信号Ｓ１用のＡ／Ｄ変換器Ａ１２ｂを流用して、ガス温度アナログ信号Ｓ２及び、物性値アナログ信号Ｓ３のＡ／Ｄ変換も行わせることができる。従って、計測精度の向上を図るためにガス温度、物性値に応じたアナログ信号を出力する回路を備える必要があったときでも、部品点数を抑え、コストダウンを図ることができる。
【００６１】
また、上記実施例のように流速センサ１１１ａと、測温抵抗Ｒｔを同一のＳｉ基板３１上に形成する場合、すなわち測温抵抗ＲｔとマイクロヒータＨとが接近している場合であっても、マイクロヒータＨが間欠的に駆動されるものを用いて、マイクロヒータＨの非駆動時にガス温度アナログ信号Ｓ２を選択することにより、測温抵抗Ｒｔにより確実にガス温度を検知することができる。従って、流速センサ１１１ａと、測温抵抗Ｒｔとを同一半導体プロセスで形成することができ、コストダウンを図ることができる。
【００６２】
なお、上述した実施例では、補正アナログ信号出力手段として、ガス温度アナログ信号、物性値アナログ信号を出力するものを挙げていたが、流速アナログ信号に変動を与える物理量であれば、上記２つに限ったものではない。
【００６３】
また、上述した実施例では、流速センサ１１１ａ及び、ガス温度センサ１２１ａを単一のＳｉ基板３１上に形成していたが、ガス温度センサ１２１ａを構成する測温抵抗をマイクロヒータＨの影響を受けない場所に設ければ、マイクロヒータＨを常時駆動しておいても良い。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、単一のアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと略す。）変換手段が、順次選択されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換することにより、流速アナログ信号用のＡ／Ｄ変換手段を流用して、ガス温度アナログ信号及び物性値アナログ信号のＡ／Ｄ変換を行わせることができるので、計測精度の向上を図るためにガス温度アナログ信号出力手段及び物性値アナログ信号出力手段を備える必要があるときであっても、部品点数を抑え、コストダウンを図ることができる信号発生装置又は、流速検出装置を得ることができる。
【００６５】
また、請求項１記載の発明によれば、流速ディジタル信号、ガス温度ディジタル信号及び物性値ディジタル信号に基づき、流速を演算することができるので、計測精度の向上を図った流速検出装置を得ることができる。
【００６６】
また、請求項１記載の発明によれば、流速センサと、第２の温度センサを同一支持基台上に形成する場合、すなわち第２の温度センサとヒータとが接近している場合であっても、ヒータが間欠的に駆動されるものを用いて、ヒータの非駆動時にガス温度アナログ信号を選択することにより、第２の温度センサにより確実にガス温度を検知することができるので、流速センサと、第２の温度センサとを同一半導体プロセスで形成することができ、コストダウンを図ることができる流速検出装置を得ることができる。
【００６７】
請求項２記載の発明によれば、物性値に応じて出力される物性値アナログ信号がロット間でばらついていたとしても、駆動時に得た物性値ディジタル信号から非駆動時に得た物性値ディジタル信号を差し引いた値を真の物性値ディジタル信号とすることにより、物性値ディジタル信号のロット間でのバラツキを補正することができるので、より一層計測精度を向上させた流速検出装置を得ることができる。
【００６８】
請求項３記載の発明によれば、流速に応じて出力される流速アナログ信号がロット間でばらついていたとしても、駆動時に得た流速ディジタル信号から非駆動時に得た流速ディジタル信号を差し引いた値を真の流速ディジタル信号とすることにより、流速ディジタル信号のロット間でのバラツキを補正することができるので、より一層計測精度を向上させた流速検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信号発生装置を組み込んだ流速検出装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】図１の流速検出装置を構成する流速センサ、ガス温度センサ及び、物性値センサの詳細を説明するための図である。
【図３】図１の流速検出装置を構成するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】従来の信号発生装置を組み込んだ流速検出装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ａ流速検知回路（流速アナログ信号出力手段）
１２ａガス温度検知回路（ガス温度アナログ信号出力手段）
１３ａ物性値検知回路（物性値アナログ信号出力手段）
Ｓ１流速アナログ信号
Ｓ２ガス温度アナログ信号
Ｓ３物性値アナログ信号
１２ｂアナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換手段）
２ｃＲＡＭ（記憶手段）
２ａＣＰＵ（演算手段）
Ｈマイクロヒータ（ヒータ）
ＴＰ１上流側サーモパイル（第１の温度センサ）
ＴＰ２下流側サーモパイル（第１の温度センサ）
１１１ａ流速センサ
Ｒｔ測温抵抗（第２の温度センサ）
１３１ａ物性値センサ
３１Ｓｉ基板（支持基台）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas meter signal generation device and a gas meter flow rate detection device, and more particularly, to a gas meter signal generation device that performs analog / digital conversion of a flow rate analog signal corresponding to a flow rate and outputs a flow rate digital signal, and a flow rate digital signal. The present invention relates to a gas meter flow velocity detection device that detects a flow velocity by calculating a flow velocity based on a signal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of gas meter signal generation device and gas meter flow velocity detection device, those shown in FIG. 4 are known. The figure is a gas meter flow velocity detection device incorporating a signal generator.
[0003]
In the drawing, a gas meter flow velocity detection device (hereinafter abbreviated as a flow velocity detection device) uses a flow velocity digital signal D1 obtained by analog / digital conversion (hereinafter abbreviated as A / D conversion) of a flow velocity analog signal S1 corresponding to the flow velocity. An output signal generator 1 is provided. The flow velocity detection device further includes a microcomputer 2 (hereinafter abbreviated as μCOM2) that performs digital signal processing for calculating a flow velocity based on the flow velocity digital signal D1.
[0004]
The signal generator 1 includes a flow velocity detection circuit 11a that outputs the flow velocity analog signal S1 and an A / D converter A11b that A / D converts the flow velocity analog signal S1 and outputs a flow velocity digital signal D1.
[0005]
An example of the flow velocity detection circuit 11a includes a thermal flow velocity sensor having a heater for heating the inside of the gas flow path and temperature sensors respectively provided in the upstream and downstream directions of the gas flow path. The flow rate detection circuit 11a uses the fact that the heat generated by the heater in the upstream / downstream direction changes depending on the magnitude of the flow rate, and outputs an analog signal corresponding to the temperature difference between the temperature sensors provided upstream and downstream of the heater. Output as a flow velocity analog signal S1.
[0006]
By the way, the temperature difference of the temperature sensor mentioned above changes not only according to the flow velocity but also according to the gas temperature supplied into the gas flow path. For this reason, the flow velocity analog signal S1 has an error corresponding to the fluctuation of the gas temperature, and there is a problem that the detection accuracy of the flow velocity detection device is lowered.
[0007]
Therefore, in order to remove such an error, the flow velocity detection device performs A / D conversion on the gas temperature analog signal S2 and the gas temperature detection circuit 12a that outputs the gas temperature analog signal S2 corresponding to the gas temperature, and gas. And an A / D converter B12b for outputting the temperature digital signal D2.
[0008]
Then, μCOM2 performs temperature correction of the calculated flow velocity based on the gas temperature digital signal D2, thereby removing the flow velocity error due to the influence of the gas temperature.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described flow velocity detection device, it is necessary to further include a gas temperature detection circuit 12b that outputs a gas temperature analog signal S2 in order to increase measurement accuracy. Note that the flow velocity analog signal may fluctuate depending on not only the gas temperature but also various physical quantities.
[0010]
Therefore, in order to improve accuracy, the μCOM 2 needs to calculate a flow velocity from which the influence of various physical quantities including the gas temperature is removed from the flow velocity digital signal D1. For this reason, the flow velocity detection device needs to include a correction detection circuit that detects various physical quantities. In addition, it is necessary to provide A / D converters for A / D conversion of analog signals output from the detection circuits, which causes a problem in cost.
[0011]
Therefore, the present invention pays attention to the above-mentioned problems, and it is necessary to provide a correction analog signal output means for outputting a correction analog signal corresponding to various physical quantities that cause fluctuations in the flow velocity analog signal in order to improve measurement accuracy. A gas meter signal generator that can reduce the number of parts and reduce costs even when there is a gas meter, and a gas meter flow velocity detector that calculates the flow velocity based on the digital signal obtained from the signal generator The task is to do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The invention of claim 1 made to solve the above problemsA flow rate sensor having a heater that heats the gas provided in the gas flow path and is driven intermittently; and a first temperature sensor that detects the temperature of the gas heated by the heater;A flow velocity analog signal output means for outputting a flow velocity analog signal corresponding to the flow velocity;A gas temperature analog corresponding to the gas temperature, comprising: a second temperature sensor formed on the same support base as the support base on which the flow velocity sensor is formed and detecting the temperature of the gas passing through the gas flow path; A gas temperature analog signal output means for outputting a signal; a physical property value sensor for detecting a physical property value of the gas; a physical property value analog signal output means for outputting a physical property value analog signal corresponding to the physical property value; and A selection means for sequentially selecting one of the flow velocity analog signal and the physical property value analog signal during driving, and for selecting the gas temperature analog signal when the heater is not driven;Analog / digital conversion of the analog signal selected by the selection means to obtain a flow velocity digital signal,Gas temperature digital signal or physical property digital signalAnalog / digital conversion means for outputting as, storage means for sequentially storing the digital signals output by the analog / digital conversion means, the flow velocity digital signal,Gas temperature digital signal and physical property digital signalAnd a calculation means for performing digital signal processing for calculating the flow velocity based on the above.
[0013]
  Claim1According to the described invention,The flow velocity analog signal output means includes a heater that heats the gas provided in the gas flow path and is intermittently driven, and a first temperature sensor that detects the temperature of the gas heated by the heater. A sensor is provided to output a flow velocity analog signal corresponding to the flow velocity. The gas temperature analog signal output means includes a second temperature sensor formed on the same support base as the support base on which the flow rate sensor is formed while detecting the gas temperature passing through the gas flow path. The corresponding gas temperature analog signal is output. The physical property value analog signal output means has a physical property value sensor for detecting the physical property value of the gas, and outputs a physical property value analog signal corresponding to the physical property value. The selection means sequentially selects one of the flow velocity analog signal and the physical property value analog signal when the heater is driven, and selects the gas temperature analog signal when the heater is not driven. The analog / digital conversion means performs analog / digital conversion on the analog signal selected by the selection means and outputs it as a flow velocity digital signal, a gas temperature digital signal, or a physical property value digital signal. Storage means sequentially stores the digital signals output by the analog / digital conversion means. The calculation means performs digital signal processing for calculating the flow velocity based on the flow velocity digital signal, the gas temperature digital signal, and the physical property digital signal.
[0014]
  Therefore, a single analog / digital (hereinafter abbreviated as A / D) conversion means A / D converts the analog signals that are sequentially selected, thereby diverting the A / D conversion means for the flow velocity analog signal. AndGas temperature analog signal and physical property analog signalA / D conversion can be performed.
[0020]
  According to the invention of claim 1,Pay attention to the fact that the flow velocity analog signal varies depending on the gas temperature or the physical property value of the gas in the one having the thermal flow velocity sensor as the flow velocity analog signal output means.,Temperature analog signal output meansas well asPhysical property value analog signal output means is provided. Therefore,Flow velocity digital signal, gas temperature digital signal and physical property value digital signalBased on the above, the flow velocity can be calculated.
[0023]
  According to the invention of claim 1,Even when the flow rate sensor and the second temperature sensor are formed on the same support base, that is, when the second temperature sensor and the heater are close to each other, the heater is intermittently driven. By using the gas temperature analog signal when the heater is not driven, the gas temperature can be reliably detected by the second temperature sensor.
[0024]
  Claim2The described invention is claimed.1The gas meter flow rate detection device according to claim 1, wherein the selection unit sequentially selects any one of analog signals further including the physical property value analog signal when the heater is not driven, and the calculation unit includes the heater In the gas flow velocity detecting apparatus, the true physical property value digital signal is obtained by subtracting the physical property value digital signal obtained during non-driving from the physical property value digital signal obtained during driving.
[0025]
  Claim2According to the described invention, the selecting means sequentially selects any one of the analog signals further including the physical property value analog signal when the heater is not driven, and the calculating means is the physical property value digital signal obtained when the heater is driven. A value obtained by removing the physical property value digital signal obtained when the motor is not driven from is taken as a true physical property value digital signal. Therefore, even if the physical property value analog signal output according to the physical property value varies between lots, the value obtained by subtracting the physical property value digital signal obtained during non-driving from the physical property value digital signal obtained during driving is the true physical property. By using the value digital signal, it is possible to correct the variation among the lots of the physical property value digital signal.
[0026]
  Claim3The described invention is claimed.1The gas meter flow rate detection device according to claim 1, wherein the selection unit sequentially selects any one of the analog signals further including the flow rate analog signal when the heater is not driven, and the calculation unit is configured to The present invention resides in a gas meter flow velocity detecting device characterized in that a true flow velocity digital signal is obtained by subtracting a flow velocity digital signal obtained during non-driving from a flow velocity digital signal obtained during driving.
[0027]
  Claim3According to the described invention, the selection means sequentially selects any one of the analog signals further including the flow velocity analog signal when the heater is not driven, and the calculation means does not select from the flow velocity digital signal obtained when the heater is driven. A value excluding the flow velocity digital signal obtained during driving is regarded as a true flow velocity digital signal. Therefore, even if the flow velocity analog signal output according to the flow velocity varies between lots, the value obtained by subtracting the flow velocity digital signal obtained during non-driving from the flow velocity digital signal obtained during driving is the true flow velocity digital signal. As a result, it is possible to correct variations in the flow velocity digital signal between lots.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a gas meter flow velocity detection apparatus incorporating the gas meter signal generator of the present invention. In the figure, a gas meter flow velocity detection device includes a signal generator 1 that outputs a digital signal relating to gas flow velocity detection, and a microcomputer 2 that calculates a flow velocity based on the digital signal obtained from the signal generator 1 (hereinafter, referred to as a gas flow velocity detector). μCOM2).
[0029]
The signal generator 1 includes a flow velocity detection circuit 11a that outputs a flow velocity analog signal S1 corresponding to the flow velocity, a gas temperature detection circuit 12a that outputs a gas temperature analog signal S2 corresponding to the gas temperature, and a physical property value of the gas. And a physical property value detection circuit 13a for outputting the physical property value analog signal S3. That is, the flow velocity detection circuit 11a described above constitutes a flow velocity analog signal output means, the gas temperature detection circuit 12a constitutes a gas temperature analog signal output means, and the physical property value detection circuit 13a constitutes a physical property value analog signal output means.
[0030]
The flow velocity analog signal S1, the gas temperature analog signal S2, and the physical property analog signal S3 are respectively A / D converters via switching transistors (hereinafter abbreviated as SW transistors) Tr1, Tr2, and between the emitter and collector of Tr3. A12b is supplied. The A / D converter A12b supplies a digital signal obtained by A / D converting the supplied analog signal to the μCOM2. Therefore, it can be seen that the A / D converter A12b constitutes an analog / digital conversion means. The bases of the SW transistors Tr1, Tr2, and Tr3 are connected to μCOM2.
[0031]
The μCOM 2 includes a CPU 2a that operates according to a predetermined control program, a ROM 2b that stores the control program of the CPU 2a, and a RAM 2c that temporarily stores data necessary when the CPU 2a performs operations. The CPU 2a functions as a calculation means, and performs calculation processing for calculating the flow velocity based on the digital signal obtained from the A / D converter A12b. The CPU 2a also selects any one of the SW transistors Tr1, Tr2, and Tr3 and turns it on, so that any one of the flow velocity analog signal S1, the gas temperature analog signal S2, and the physical property value analog signal S3 is obtained. A selection process of selecting and outputting to the A / D converter A12b is performed. That is, it can be seen that the CPU 2a and the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 constitute selection means.
[0032]
Next, details of the flow velocity detection circuit 11a, the gas temperature detection circuit 12a, and the physical property value detection circuit 13a will be described. The flow velocity detection circuit 11a has a flow velocity sensor 111a that detects a flow velocity, the gas temperature detection circuit 12a has a gas temperature sensor 121a that detects a gas temperature, and the physical property value detection circuit 13a has a physical property value sensor 131a that detects a physical property value. is doing.
[0033]
The flow velocity sensor 111a, the gas temperature sensor 121a, and the physical property sensor 131a are formed on a single Si substrate 31 (= support base) as shown in FIG. . A thin diaphragm 31a is formed at the center of the Si substrate 31 by anisotropic etching. A gas whose flow rate is to be detected flows in the direction of the arrow X on the diaphragm 31a.
[0034]
As shown in the figure, the flow velocity sensor 111a includes a microheater H that heats a gas as a heater, an upstream thermopile TP1 formed on the upstream side of the microheater H as a first temperature sensor, and a downstream side. And a downstream thermopile TP2 formed on the side. The microheater H is provided with power supply terminals H1 and H2 for supplying current from a power supply (not shown). The supply of current to the microheater H is controlled by the CPU 2a, and usually a rectangular pulse current of 10 to 20 mm is supplied. For this reason, the microheater H is driven each time a rectangular current is supplied to the power supply terminals H1 and H2, and starts heating.
[0035]
The upstream and downstream side thermopiles TP1 and TP2 are intended to improve sensitivity by connecting a large number of thermocouples in series. The thermocouple has a hot junction disposed on the diaphragm 31a and a cold junction disposed on the thick portion 31b corresponding to the Si base 31 other than the diaphragm 31a.
[0036]
As described above, when the cold junction is provided in the thick portion 31b having high thermal conductivity, the heat transmitted to the cold junction is absorbed by the thick portion 31b. For this reason, the cold junction temperature is kept constant. On the other hand, the temperature of the hot junction provided in the diaphragm 31a having a low thermal conductivity is equal to the temperature of the gas. Therefore, when the gas heated by the microheater H flows through the upstream and downstream thermopiles TP1 and TP2, a temperature difference is generated between the hot junction and the cold junction, and a thermoelectromotive force corresponding to the temperature difference is generated.
[0037]
Further, the gas temperature sensor 121a includes a temperature measuring resistor Rt as a second temperature sensor whose resistance value increases as the temperature rises on the thick portion 31b. Further, the physical property sensor 131a includes a left thermopile TP3 and a right thermopile TP4 disposed on both sides of the microheater H in a direction substantially orthogonal to the gas flow direction (X direction).
[0038]
The left and right side thermopiles TP3 and TP4 are also composed of a plurality of thermocouples, similar to the upstream and downstream side thermopiles TP1 and TP2, and the hot junctions are provided on the diaphragm 31a and the cold junctions are provided on the thick portion 31b. ing.
[0039]
According to the microflow sensor 3 configured as described above, when the microheater H starts heating, the heat generated from the microheater H is transmitted to the upstream and downstream side thermopile TP1 and the hot junction of the TP2 using gas as a medium. The The heat transferred using the gas as a medium is transferred to each thermopile by a synergistic effect of the thermal diffusion effect of the gas and the flow velocity of the gas flowing in the X direction.
[0040]
That is, when there is no flow velocity, the heat is diffused equally to the upstream and downstream thermopiles TP1 and TP2, and the upstream and downstream thermopiles TP1 and TP2 generate equal thermoelectromotive forces. On the other hand, when a flow rate is generated in the gas, the amount of heat transferred to the hot junction of the upstream thermopile TP1 increases due to the flow rate. For this reason, a difference corresponding to the flow velocity occurs between the thermoelectromotive force generated by the upstream thermopile TP1 and the thermoelectromotive force generated by the downstream thermopile TP2.
[0041]
On the other hand, the heat generated from the microheater H is transmitted to the left and right thermopiles TP3 and TP4 only by the thermal diffusion effect of the gas without being affected by the gas flow velocity. For this reason, the thermoelectromotive force generated in the left and right side thermopiles TP3 and TP4 is a value corresponding to a physical property value of the gas such as a thermal diffusion constant determined by heat conduction, thermal diffusion, specific heat, etc. Become.
[0042]
As shown in FIG. 1, the thermoelectromotive forces of the upstream and downstream thermopiles TP1 and TP2 are supplied to the input terminals of a differential amplifier 112a that amplifies the difference between the thermoelectromotive forces of the upstream thermopiles TP1 and TP2. . Accordingly, the differential amplifier 112a outputs a flow velocity analog signal S1 corresponding to the flow velocity.
[0043]
As shown in FIG. 1, the left and right side thermopiles TP3 and TP4 are connected in series and connected to the input terminal of the amplifier 132a. That is, the total thermoelectromotive force generated by the left and right thermopiles TP3 and TP4 is supplied to the amplifier 132a. Therefore, the amplifier 132a that amplifies the total thermoelectromotive force outputs the physical property value analog signal S3 corresponding to the physical property value of the gas.
[0044]
The gas temperature detection circuit 12a includes a resistance R that divides the power supply voltage V together with the temperature measurement resistance Rt, and outputs a contact voltage between the temperature measurement resistance Rt and the resistance R as a gas temperature analog signal S2.
[0045]
The operation of the flow velocity detection apparatus having the above-described configuration will be described below with reference to the flowchart of FIG. 3 showing the processing procedure of the CPU 2a.
For example, the CPU 2a starts operation when the battery power is turned on. In an initial step (not shown), the CPU 2a performs initial setting of various areas formed in the RAM 2c in the μCOM 2, and then proceeds to the first step 1.
[0046]
First, the CPU 2a sequentially outputs H level ON signals in the order of the SW transistors Tr2-> Tr1-> Tr3 (steps S1, 3, 5). In response to the output of the ON signal, the SW transistors Tr1 to Tr3 are turned on in the order of Tr2 → Tr1 → Tr3. For this reason, analog signals are supplied to the A / D converter A12b in the order of the gas temperature analog signal S2, the flow velocity analog signal S1, and the physical property value analog signal S3. Therefore, the A / D converter A12b outputs digital signals obtained by A / D converting each analog signal in the order of gas temperature digital signal → flow velocity digital signal → physical property value digital signal.
[0047]
The CPU 2a sequentially takes in the digital signals and stores them in the RAM 2c. That is, the CPU 2a outputs the gas temperature digital signal to the gas temperature area E1 formed in the RAM 2c (step S2), the flow velocity digital signal to the non-drive / flow velocity area E2 (step S4), and the physical property to the non-drive / physical property value area E3. Each value digital signal is stored (step S6). Note that the microheater H is turned off while the operations of steps S1 to S5 are performed.
[0048]
Next, the CPU 2a causes a current to flow through the power terminals H1 and H2 of the microheater H to start heating (step S7). And it waits for T1 time until gas is heated by the microheater H, ie, T1 time. After waiting for T1 time (YES in step S8), the CPU 2a outputs an ON signal in the order of the SW transistor Tr1 → Tr3 (steps S9 and S11). In response to the output of the ON signal, the SW transistors Tr1 and Tr3 are turned on in the order of Tr1 → Tr3.
[0049]
For this reason, analog signals are supplied to the A / D converter A12b in the order of the flow velocity analog signal S1 → the physical property value analog signal S3. Therefore, the A / D converter A12b outputs the digital signal obtained by A / D converting each analog signal in the order of the flow velocity digital signal → the physical property value digital signal.
[0050]
The CPU 2a sequentially takes in the digital signals and stores them in the RAM 2c. That is, the CPU 2a stores the flow velocity digital signal in the drive / flow velocity area E4 formed in the RAM 2c (step S10), and stores the physical property value digital signal in the drive / physical property value area E5 (step S12). All the digital signals output from the A / D converter A12b in the above steps S2, 4, 6, 10, and 12 are stored in the RAM 2c as storage means. Thereafter, the CPU 2a stops the current to the power terminals H1 and H2 of the microheater H and stops heating (step S13).
[0051]
Next, the CPU 2a stores a value obtained by subtracting the flow velocity digital signal stored in the non-drive / flow velocity area E2 from the flow velocity digital signal stored in the drive / flow velocity area E4 in the flow velocity area E6 as a true flow velocity digital signal. (Step S14).
[0052]
The upstream and downstream thermopiles TP1 and TP2 constituting the flow rate sensor 111a should ideally generate equal thermoelectromotive forces when placed at the same temperature. However, even if the temperature is actually the same, there will be a gap between the two. This amount of deviation varies from lot to lot. Therefore, even if the gas having the same flow rate is caused to flow through the flow rate sensor 111a, the flow rate analog signal S1 and the flow rate digital signal vary between lots.
[0053]
Therefore, as described above, the deviation amount can be canceled by subtracting the flow velocity digital signal obtained when the microheater H is driven from the flow velocity digital signal obtained when the microheater H is driven. For this reason, variation in the flow velocity digital signal between lots can be corrected, and the measurement accuracy can be further improved.
[0054]
Thereafter, the CPU 2a obtains a physical property value as a true physical property value digital signal by subtracting the physical property value digital signal stored in the non-driving / physical property value area E3 from the physical property value digital signal stored in the driving / physical property value area E5. Store in the area E7 (step S15).
[0055]
Even if the left and right thermopiles TP3 and TP4 constituting the physical property sensor 131a are manufactured so as to output the reference thermoelectromotive force at the reference temperature, the output actually deviates slightly from the reference thermoelectromotive force. End up. This deviation varies from lot to lot, and the physical property value analog signal S3 and the physical property value digital signal also vary from lot to lot.
[0056]
Therefore, as described above, by subtracting the physical property value digital signal obtained in the non-drive state from the physical property value digital signal obtained when the microheater H is driven, the above-described deviation is canceled out, and the physical property value digital signal between lots is eliminated. Variations can be corrected. For this reason, measurement accuracy can be further improved.
[0057]
Next, the true flow velocity digital signal stored in the flow velocity area E6 is divided by the true physical property value digital signal stored in the physical property value area E7 (step S16). The flow velocity analog signal S1 output from the flow velocity sensor 111a changes depending on the thermal conductivity of the gas, the thermal diffusion, and the thermal diffusion constant (one of the physical property values of the gas) determined by the specific heat.
[0058]
That is, when the thermal diffusion constant increases, the amount of heat transferred to the upstream / downstream thermopile TP1 and TP2 decreases, and the decreased amount becomes an error. By dividing the true flow velocity digital signal by the true physical property value digital signal according to the thermal diffusion constant as described above, it becomes possible to calculate the flow velocity without the influence of changes in thermal diffusion, and to improve the measurement accuracy of the flow velocity detector. Can be improved.
[0059]
The CPU 2a further calculates a flow rate by multiplying the flow velocity digital signal obtained by the above division by a temperature correction coefficient based on the gas temperature digital signal and a flow rate correction coefficient for converting the flow velocity into a flow rate (step S16). Therefore, it is possible to perform a flow velocity calculation that eliminates the influence of the temperature of the gas itself, and the measurement accuracy of the flow velocity detector can be improved.
[0060]
As described above, the single A / D converter A12b A / D converts the analog signals sequentially selected by the CPU 2a, thereby diverting the A / D converter A12b for the flow velocity analog signal S1, A / D conversion of the gas temperature analog signal S2 and the physical property value analog signal S3 can also be performed. Therefore, even when it is necessary to provide a circuit that outputs an analog signal corresponding to the gas temperature and physical property value in order to improve the measurement accuracy, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
[0061]
Further, even when the flow rate sensor 111a and the temperature measuring resistor Rt are formed on the same Si substrate 31 as in the above embodiment, that is, when the temperature measuring resistor Rt and the micro heater H are close to each other, By using the one in which the microheater H is driven intermittently and selecting the gas temperature analog signal S2 when the microheater H is not driven, the gas temperature can be reliably detected by the temperature measuring resistor Rt. Therefore, the flow velocity sensor 111a and the temperature measuring resistor Rt can be formed by the same semiconductor process, and the cost can be reduced.
[0062]
In the above-described embodiment, the correction analog signal output means outputs a gas temperature analog signal and a physical property value analog signal. However, if the physical quantity gives a fluctuation to the flow velocity analog signal, the above two are used. It is not limited.
[0063]
In the above-described embodiment, the flow rate sensor 111a and the gas temperature sensor 121a are formed on the single Si substrate 31, but the temperature measuring resistor constituting the gas temperature sensor 121a is affected by the micro heater H. The micro heater H may be always driven if it is provided in a place that is not present.
[0064]
【The invention's effect】
  As explained above, the claims1According to the described invention, a single analog / digital (hereinafter abbreviated as A / D) conversion means performs A / D conversion on sequentially selected analog signals, whereby an A / D for a flow velocity analog signal is obtained. Diverting conversion means,Gas temperature analog signal and physical property analog signalA / D conversion can be performed to improve measurement accuracy.Gas temperature analog signal output means and physical property value analog signal output meansEven when it is necessary to provide the signal generating device, it is possible to obtain a signal generating device or a flow velocity detecting device capable of reducing the number of parts and reducing the cost.
[0065]
  Also,Claim1According to the described invention,Flow velocity digital signal, gas temperature digital signal and physical property value digital signalSince the flow velocity can be calculated based on the above, it is possible to obtain a flow velocity detector that improves the measurement accuracy.
[0066]
  Claims1According to the described invention, even when the flow rate sensor and the second temperature sensor are formed on the same support base, that is, when the second temperature sensor and the heater are close to each other, the heater is intermittent. The gas temperature can be reliably detected by the second temperature sensor by selecting the gas temperature analog signal when the heater is not driven by using the one that is driven, so that the flow rate sensor, A temperature sensor can be formed by the same semiconductor process as the temperature sensor, and a flow velocity detection device capable of reducing costs can be obtained.
[0067]
  Claim2According to the described invention, even if the physical property value analog signal output according to the physical property value varies between lots, the physical property value digital signal obtained during non-driving is subtracted from the physical property value digital signal obtained during driving. By making the value a true physical property value digital signal, it is possible to correct the variation of the physical property value digital signal between lots, so that it is possible to obtain a flow velocity detection device with further improved measurement accuracy.
[0068]
  Claim3According to the described invention, even if the flow velocity analog signal output according to the flow velocity varies between lots, the value obtained by subtracting the flow velocity digital signal obtained during non-driving from the flow velocity digital signal obtained during driving is true. By using the flow velocity digital signal, it is possible to correct the variation of the flow velocity digital signal between lots, so that it is possible to obtain a flow velocity detection device with further improved measurement accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a flow velocity detection device incorporating a signal generation device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining details of a flow velocity sensor, a gas temperature sensor, and a physical property sensor that constitute the flow velocity detection apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a CPU constituting the flow velocity detection device of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a flow velocity detection device incorporating a conventional signal generation device.
[Explanation of symbols]
11a Flow velocity detection circuit (flow velocity analog signal output means)
12a Gas temperature detection circuit (gas temperature analog signal output means)
13a Physical property value detection circuit (physical property value analog signal output means)
S1 Flow velocity analog signal
S2 Gas temperature analog signal
S3 Physical property value analog signal
12b Analog / digital converter (A / D conversion means)
2c RAM (storage means)
2a CPU (calculation means)
H Micro heater (heater)
TP1 upstream thermopile (first temperature sensor)
TP2 Downstream thermopile (first temperature sensor)
111a Flow rate sensor
Rt Resistance thermometer (second temperature sensor)
131a Physical property sensor
31 Si substrate (support base)

Claims

A flow rate sensor having a heater that heats the gas provided in the gas flow path and that is intermittently driven, and a first temperature sensor that detects the temperature of the gas heated by the heater is provided. A flow velocity analog signal output means for outputting a flow velocity analog signal,
A gas temperature analog according to the gas temperature, comprising a second temperature sensor that detects a gas temperature passing through the gas flow path and is formed on the same support base as the support base on which the flow rate sensor is formed. Gas temperature analog signal output means for outputting a signal;
A physical property value sensor for detecting a physical property value of gas, and a physical property value analog signal output means for outputting a physical property value analog signal corresponding to the physical property value;
A selection means for sequentially selecting any one of the flow velocity analog signal and the physical property value analog signal when the heater is driven, and for selecting the gas temperature analog signal when the heater is not driven;
Analog / digital conversion means for analog / digital conversion of the analog signal selected by the selection means to output as a flow velocity digital signal, a gas temperature digital signal or a physical property value digital signal ;
Storage means for sequentially storing digital signals output by the analog / digital conversion means;
A gas flow velocity detecting device comprising: a digital signal processing for calculating a flow velocity based on the flow velocity digital signal, the gas temperature digital signal, and the physical property digital signal .

A flow rate detection device for a gas meter according to claim 1,
The selection means sequentially selects any one of the analog signals further including the physical property value analog signal when the heater is not driven,
The gas meter flow velocity detecting device according to claim 1, wherein the arithmetic means uses a value obtained by removing a physical property value digital signal obtained when the heater is not driven from a physical property value digital signal obtained when the heater is driven as a true physical property value digital signal .

A flow rate detection device for a gas meter according to claim 1,
The selecting means sequentially selects any one of the analog signals further including the flow velocity analog signal when the heater is not driven,
The gas flow rate detection device according to claim 1, wherein the arithmetic means uses a value obtained by removing a flow rate digital signal obtained when the heater is not driven from a flow rate digital signal obtained when the heater is driven as a true flow rate digital signal .