JP4820174B2 - Heater control circuit and thermal conductivity measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、ヒータ制御回路及び熱伝導率測定装置に関し、特にヒータを発熱させて、ヒータから奪われる熱量や移動する熱量を計測することで、気体や液体の熱伝導率や流量を測定する技術分野に関するものである。   The present invention relates to a heater control circuit and a thermal conductivity measuring device, and in particular, a technique for measuring the thermal conductivity and flow rate of a gas or liquid by measuring the amount of heat taken away from or moved by heating the heater. It is related to the field.

従来から、気体や液体の熱伝導率を測定することによって特定物質濃度を計測する湿度計測器、ガス濃度計測器、液体濃度計測器等が知られ、また測定された熱伝導率を用いて気体や液体の流れを計測する流速計やその計測値から流量を計測する流量計測器が知られている。   Conventionally, humidity measuring devices, gas concentration measuring devices, liquid concentration measuring devices, etc. that measure the concentration of specific substances by measuring the thermal conductivity of gases and liquids are known, and gas is measured using the measured thermal conductivity. In addition, an anemometer that measures the flow of liquid and a flow rate measuring device that measures a flow rate from the measured value are known.

熱伝導率は、等方性物体内の所定断面の上下面を通り法線方向に単位時間に流れる熱量が法線方向の温度傾斜と断面積に比例する定数である。例えば、熱伝導率が気体分子量に関係することに着目し、気体の熱伝導率の違いを利用した湿度計においては、加熱された発熱抵抗体から雰囲気中に放熱される放熱量の差によって生ずる発熱抵抗体の抵抗値変化量から湿度を求める。   The thermal conductivity is a constant in which the amount of heat that flows through the upper and lower surfaces of a predetermined cross section in an isotropic object per unit time in the normal direction is proportional to the temperature gradient in the normal direction and the cross sectional area. For example, paying attention to the fact that the thermal conductivity is related to the molecular weight of the gas, in a hygrometer using the difference in the thermal conductivity of the gas, it is caused by the difference in the amount of heat released from the heated heating resistor into the atmosphere. The humidity is obtained from the amount of change in the resistance value of the heating resistor.

また、例えば感熱式の流速計においては、発熱抵抗体の上流と下流に測温抵抗体を配置し、発熱抵抗体を流体より一定温度だけ高温に発熱させた状態で上流と下流の測温抵抗体により流体の温度をそれぞれ測定し、この温度差、すなわち上流から下流へ移動した熱量により流体の流速を求める。   In addition, for example, in a thermosensitive type anemometer, temperature measuring resistors are arranged upstream and downstream of the heating resistor, and the heating resistor is heated upstream and downstream by a certain temperature above the fluid, and the upstream and downstream temperature measuring resistors. The temperature of each fluid is measured by the body, and the flow velocity of the fluid is obtained from this temperature difference, that is, the amount of heat transferred from upstream to downstream.

このように、発熱抵抗体であるヒータを発熱させて、ヒータから奪われる熱量や移動する熱量を計測することにより、気体等の熱伝導率や流れを測定することができ、その技術に関して多くの技術が開示されている。   In this way, by making the heater, which is a heating resistor, generate heat, and measuring the amount of heat taken away from the heater and the amount of heat that moves, it is possible to measure the thermal conductivity and flow of gas, etc. Technology is disclosed.

例えば、特許文献1では、ヒータを発熱させて、ヒータから移動する熱量を計測することで、気体の流れを計測する流量計測装置のヒータ制御方法に関し、特にヒータ温度を周囲気体温度に対して、一定温度高い温度に制御するヒータ制御方式に関する発明で、ヒータが経年劣化し抵抗値が変化した場合においても、ヒータに加わるエネルギー(ワッテージ)を一定に制御することで、常に周囲温度に対してヒータ発熱温度を一定温度高くする手段について開示されている。   For example, Patent Document 1 relates to a heater control method for a flow rate measuring device that measures the flow of gas by causing the heater to generate heat and measuring the amount of heat that moves from the heater, and particularly the heater temperature with respect to the ambient gas temperature. This invention relates to a heater control system that controls a constant temperature to a higher temperature. Even when the heater has deteriorated over time and its resistance value has changed, the heater always has an ambient temperature by controlling the energy (wattage) applied to the heater at a constant level. A means for increasing the heat generation temperature by a certain temperature is disclosed.

また、例えば特許文献2では、雰囲気の熱伝導率を計測する雰囲気計のヒータ駆動方法で、雰囲気の熱伝導率を計測する装置の中で、特に大気中の水分量(湿度)を計測する方法に関する発明で、ヒータを発熱させるのに、三角波の電流を用いて発熱のピーク温度で周囲気体の熱伝導率を計測することで、ヒータに加わるエネルギーを小さくする方法が提案されている。   Further, for example, in Patent Document 2, a method for measuring the moisture content (humidity) in the atmosphere, among the devices for measuring the thermal conductivity of the atmosphere, in the heater driving method of the atmosphere meter that measures the thermal conductivity of the atmosphere. In the invention, a method for reducing the energy applied to the heater by measuring the thermal conductivity of the surrounding gas at the peak temperature of the heat generation using a triangular wave current is proposed to cause the heater to generate heat.

また、例えば特許文献3では、ヒータの抵抗値がヒータ温度を示す特性を利用して、ホイートストンブリッチ等を用いてヒータを一定温度で発熱させて周囲気体に奪われる熱量から湿度を計測する方法に関し、特に温度補償方法に関する発明で、ヒータの発熱温度を高温と低温に切り換えられるようにして、低温時にヒータに生じる電圧と高温時にヒータに生じる電圧との差をとることで温度補償を行う方法が開示されている。   Further, for example, Patent Document 3 relates to a method of measuring humidity from the amount of heat taken away by the surrounding gas by heating the heater at a constant temperature using Wheatstone Blitch or the like using the characteristic that the resistance value of the heater indicates the heater temperature. In particular, in the invention relating to the temperature compensation method, there is a method for performing temperature compensation by taking the difference between the voltage generated in the heater at a low temperature and the voltage generated in the heater at a high temperature so that the heat generation temperature of the heater can be switched between a high temperature and a low temperature. It is disclosed.

また、例えば特許文献4や特許文献5では、気体や液体の熱伝導率の温度依存性を利用し、気体や液体の成分を特定して濃度を計測する技術が提案されている。特許文献4では、周囲温度が変化しても一定温度になるようにヒータを制御して、発熱に要したエネルギーから周囲雰囲気の熱伝導率を計測するガス分析方法が提案されており、発熱させる温度を多段階に変化させて、各温度における周囲気体の熱伝導率の違いから、気体の成分を特定し濃度を計測している。また、特許文献5では、液体、特に液化天然ガス中の成分を検出する方法に関して述べられており、その制御は、ホイートストンブリッチの構成で、ブリッチの抵抗バランスをスイッチによって変えることで、ヒータ発熱温度を切り換える方法を用いている。
特開平9−306637号公報 特許第2889909号公報 特許第3537595号公報 特開平8−50109号公報 特表2002−543385号公報
Further, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5 propose a technique for measuring the concentration by specifying the gas or liquid component using the temperature dependence of the thermal conductivity of the gas or liquid. In Patent Document 4, a gas analysis method is proposed in which a heater is controlled so that a constant temperature is maintained even when the ambient temperature changes, and the thermal conductivity of the ambient atmosphere is measured from the energy required for heat generation. By changing the temperature in multiple stages, the concentration of the gas component is determined from the difference in thermal conductivity of the surrounding gas at each temperature. Patent Document 5 describes a method for detecting components in a liquid, particularly liquefied natural gas, and the control thereof is a Wheatstone blitch configuration, and the heater heat generation temperature is changed by changing the resistance balance of the blitch with a switch. Is used.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-306737 Japanese Patent No. 2889909 Japanese Patent No. 3533795 JP-A-8-50109 Special Table 2002-543385

特許文献1の発明は、ヒータが経年劣化してもヒータの発熱温度を周囲温度に対して一定温度高い温度に保つヒータ制御手段に関して述べられているが、ヒータの劣化を防ぐものではなく限度がある。   The invention of Patent Document 1 describes a heater control means for maintaining the heater heat generation temperature at a constant temperature higher than the ambient temperature even if the heater deteriorates over time, but it does not prevent the heater deterioration but has a limit. is there.

また、特許文献2の発明は、三角波の電流を用いてヒータを発熱させ、発熱のピーク温度で周囲気体の熱伝導率を計測する方法であるが、この方法は、ヒータへの通電開始から終了までの時間を固定することでヒータに加える電流の最大値を固定としているためヒータの発熱温度が周囲温度によって変動することになる。このような計測原理によるものにおいては、熱伝導率に温度依存性があるために誤差が生じる。また、このヒータ制御方式を上述したヒータ劣化を防ぐ手段として用いることも考えられるが、ヒータの発熱温度の制御方法が異なるため、対応させることは困難である。   Further, the invention of Patent Document 2 is a method in which a heater is heated using a triangular wave current, and the thermal conductivity of the surrounding gas is measured at the peak temperature of the heat generation. This method ends from the start of energization to the heater. Since the maximum value of the current applied to the heater is fixed by fixing the time until the heater is heated, the heating temperature of the heater varies depending on the ambient temperature. In such a measurement principle, an error occurs because the thermal conductivity has temperature dependence. Although it is conceivable to use this heater control method as a means for preventing the above-described heater deterioration, it is difficult to cope with this because the method for controlling the heat generation temperature of the heater is different.

また、特許文献3の発明は、ヒータの発熱温度を高温と低温に切り換え、これらの出力差により温度補償が行われているが、通常、このような回路による温度切換えでは、ヒータの熱容量や熱伝達速度によってヒータに熱的な応答遅れが生じ、片や回路では抵抗バランスが取れるように大電流を印加するように動作するため、ヒータに過電流が流されることになる。他の従来技術では、上記の事象への対策として、抵抗やコンデンサを使った過電流防止方法が行われているが、この場合、抵抗とコンデンサによる時定数をヒータの熱時定数より十分大きくする必要があるため、計測に要する時間が長くかかることになってしまう。   In the invention of Patent Document 3, the heat generation temperature of the heater is switched between a high temperature and a low temperature, and temperature compensation is performed based on a difference between these outputs. A thermal response delay occurs in the heater depending on the transmission speed, and the piece or circuit operates so as to apply a large current so as to achieve resistance balance, so that an overcurrent flows through the heater. In other conventional techniques, as a countermeasure against the above-described event, an overcurrent prevention method using a resistor or a capacitor is used. In this case, the time constant of the resistor and the capacitor is made sufficiently larger than the thermal time constant of the heater. This requires a long time for measurement.

特許文献3による発熱温度の切換方法を図16に示す。図16は、小さな電源電圧で有効にヒータを加熱でき、不確定で大きな内部抵抗を有する半導体スイッチ等で回路切換えを行う際の半導体スイッチ等の内部抵抗が無視できるように構成されたものであるが、このような構成においては、温度切換えごとにオペアンプが必要であり、発熱温度を決定する固定抵抗等も複数必要になる。   FIG. 16 shows a method of switching the heat generation temperature according to Patent Document 3. FIG. 16 is configured such that the heater can be heated effectively with a small power supply voltage, and the internal resistance of the semiconductor switch or the like when the circuit is switched with a semiconductor switch or the like having an uncertain and large internal resistance can be ignored. However, in such a configuration, an operational amplifier is required for each temperature switching, and a plurality of fixed resistors and the like that determine the heat generation temperature are also required.

特許文献4や特許文献5の発明は、ホイートストンブリッチ回路を用いた制御方法で、測定を行うヒータ温度ごとにホイートストンブリッチのバランスを崩しているため、ヒータ温度が安定するのに時間を要し、測定を行うヒータ温度が増えるほど計測時間も長くなる。   The inventions of Patent Literature 4 and Patent Literature 5 are control methods using a Wheatstone Brich circuit, and because the Wheatstone Brich balance is broken for each heater temperature to be measured, it takes time for the heater temperature to stabilize, As the heater temperature for measurement increases, the measurement time becomes longer.

そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、ヒータに加えるエネルギーを必要最小限にして熱的ストレスや電気的ストレスを低減しヒータの劣化を防止するとともに、計測時間を短縮してヒータを所定の温度に制御するヒータ制御回路等を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above circumstances, the present invention reduces the thermal stress and electrical stress by minimizing the energy applied to the heater to prevent the heater from deteriorating, shortens the measurement time, and sets the heater to a predetermined value. An object of the present invention is to provide a heater control circuit or the like that controls the temperature.

かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明は、ヒータ制御回路において、通電により発熱した温度に基づいて抵抗値が変化する発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体が所定の温度において示す抵抗値と等価な値の抵抗体と、前記抵抗体と直列に接続された温度補償用の発熱抵抗体である温度補償抵抗体と、電圧を増幅する増幅手段と、電圧発生手段による電圧を基準として2つの電流を発生させる電流発生手段を備えた通電手段と、前記発熱抵抗体の両端に生じる電圧である発熱抵抗体電圧と前記抵抗体の両端に生じる電圧である抵抗体電圧とを比較する比較手段とを有し、前記比較手段は、前記発熱抵抗体電圧と前記抵抗体電圧とが等しくなるタイミングを検出して検出信号を出力し、前記通電手段は、前記電流発生手段により発生させた2つの電流を前記発熱抵抗体及び前記抵抗体に通電し、前記検出信号に基づいて通電をリセットし、前記通電手段は、前記温度補償抵抗体が発熱しない大きさの微小ランプ電流を前記温度補償抵抗体及び前記抵抗体に通電し、前記増幅手段は、前記発熱抵抗体へのランプ電流と前記微小ランプ電流との比率に基づいて、前記温度補償抵抗体及び前記抵抗体の両端に生じる電圧である温度補償抵抗体電圧を増幅することを特徴とする。 In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is a heater control circuit in which a heating resistor whose resistance value changes based on a temperature generated by energization and a resistance that the heating resistor exhibits at a predetermined temperature. A resistor having a value equivalent to the value , a temperature compensating resistor which is a heating resistor for temperature compensation connected in series with the resistor, an amplifying means for amplifying the voltage, and a voltage generated by the voltage generating means Comparison of comparing energizing means having current generating means for generating two currents with a heating resistor voltage that is a voltage generated at both ends of the heating resistor and a resistor voltage that is a voltage generated at both ends of the resistor The comparison means detects a timing at which the heating resistor voltage becomes equal to the resistor voltage and outputs a detection signal, and the energization means is generated by the current generation means. Two current supplying an electric current to the heat generating resistor and the resistor, to reset the power on the basis of the detection signal, the energization means, said temperature compensating a minute ramp current having a magnitude that the temperature compensating resistor is not exothermic The resistor and the resistor are energized, and the amplifying means is a voltage generated across the temperature compensation resistor and the resistor based on the ratio of the lamp current to the heating resistor and the minute lamp current. A certain temperature compensation resistor voltage is amplified .

本請求項に記載の発明は、発熱温度を決定する発熱抵抗体、発熱温度を示す抵抗値の抵抗体、これらの抵抗へ電流を流す通電手段、これらの抵抗に生じる電圧を比較する比較手段を具備するヒータ制御回路であり、通電手段により同等のランプ電流が同一のタイミングで上記抵抗へ通電され、比較手段により両抵抗に発生した電圧が等しくなる時点を検出し、通電をリセットすることで、必要最小限のエネルギーを用いて目標の発熱温度となるように制御できるものである。   The invention described in this claim includes a heating resistor for determining a heat generation temperature, a resistor having a resistance value indicating the heat generation temperature, an energizing means for passing a current to these resistors, and a comparing means for comparing voltages generated in these resistors. It is a heater control circuit provided, and the same lamp current is energized to the resistor at the same timing by the energizing means, the time point when the voltages generated in both resistors are equalized by the comparing means, and the energization is reset, It can be controlled to achieve the target heat generation temperature using the minimum necessary energy.

また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載のヒータ制御回路において、前記通電手段は、前記電流発生手段により発生させた大きさの等しい2つのランプ電流を前記発熱抵抗体及び前記抵抗体に通電することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the heater control circuit according to the first aspect, the energizing unit generates two lamp currents having the same magnitude generated by the current generating unit and the heating resistor and the resistor. It is characterized by energizing the body.

また、請求項記載の発明は、熱伝導率測定装置において、請求項1又は2に記載のヒータ制御回路と、前記比較手段による前記検出信号の出力までの時間を計測する計時手段を備える制御手段とを有し、前記比較手段は、前記制御手段へ前記検出信号を出力し、前記制御手段は、前記比較手段からの検出信号を入力したときに前記計時手段による時間の計測を停止し、前記通電手段へリセット信号を出力し、前記通電手段は、前記制御手段からのリセット信号に基づいて通電をリセットすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the thermal conductivity measuring device, the heater control circuit according to the first or second aspect , and a control including a time measuring unit that measures a time until the detection signal is output by the comparison unit. And the comparison means outputs the detection signal to the control means, and the control means stops the time measurement by the time measuring means when the detection signal from the comparison means is input, A reset signal is output to the energization unit, and the energization unit resets energization based on a reset signal from the control unit.

また、請求項記載の発明は、請求項に記載の熱伝導率測定装置において、回路動作を自由に切り換え可能な切換手段を有し、前記抵抗体は、複数が直列に接続され、かつ、1つに通電するか又は複数に通電するかを前記切換手段により切り換えでき、前記比較手段は、1つの前記抵抗体及び複数の前記抵抗体に通電した場合に、前記発熱抵抗体電圧と前記抵抗体電圧とが等しくなるタイミングをそれぞれ検出して前記制御手段へ前記検出信号を出力し、前記制御手段は、1つの前記抵抗体及び複数の前記抵抗体に通電した場合の前記比較手段からの検出信号に基づく計測結果をそれぞれ記憶し、前記計測結果から時間差を求めることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the thermal conductivity measuring apparatus according to the third aspect , further comprising switching means capable of freely switching a circuit operation, wherein the resistors are connected in series, and The switching means can switch between energizing one or a plurality of energies, and the comparing means, when energizing the one resistor and the plurality of resistors, the heating resistor voltage and the The timing at which the resistor voltage becomes equal to each other is detected and the detection signal is output to the control means. The control means outputs the detection signal from the comparison means when one resistor and a plurality of the resistors are energized. Each measurement result based on the detection signal is stored, and a time difference is obtained from the measurement result.

また、請求項記載の発明は、請求項に記載の熱伝導率測定装置において、回路動作を自由に切り換え可能な切換手段を有し、前記抵抗体は、複数が並列に接続され、かつ、いずれの前記抵抗体に通電するかを前記切換手段により切り換えでき、前記比較手段は、いずれの前記抵抗体にも通電した場合に、前記発熱抵抗体電圧と前記抵抗体電圧とが等しくなるタイミングをそれぞれ検出して前記制御手段へ前記検出信号を出力し、前記制御手段は、いずれの前記抵抗体にも通電した場合の前記比較手段からの検出信号に基づく計測結果をそれぞれ記憶し、前記計測結果から時間差を求めることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the thermal conductivity measuring device according to claim 3 , further comprising switching means capable of freely switching the circuit operation, wherein the plurality of resistors are connected in parallel, and The switching means can switch which of the resistors is energized, and the comparing means is a timing at which the heating resistor voltage becomes equal to the resistor voltage when any of the resistors is energized. , And outputs the detection signal to the control means, and the control means stores the measurement results based on the detection signals from the comparison means when any of the resistors is energized, and the measurement The time difference is obtained from the result.

また、請求項記載の発明は、請求項又はに記載の熱伝導率測定装置において、複数の前記切換手段により、前記比較手段や前記増幅手段を共通して使用できることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is characterized in that, in the thermal conductivity measuring device according to claim 4 or 5 , the comparing means and the amplifying means can be used in common by a plurality of the switching means.

また、請求項記載の発明は、請求項に記載の熱伝導率測定装置において、前記電流発生手段によるランプ電流のオフセット調整を行うオフセット調整手段と、前記電流発生手段によるランプ電流の傾き調整を行う傾き調整手段とを有することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the thermal conductivity measuring apparatus according to the sixth aspect , an offset adjusting means for adjusting an offset of the lamp current by the current generating means, and an inclination adjustment of the lamp current by the current generating means. And an inclination adjusting means for performing.

また、請求項記載の発明は、請求項からのいずれか1項に記載の熱伝導率測定装置において、前記制御手段は、計測された時間又は求められた時間差に基づいて雰囲気の熱伝導率を算出することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the thermal conductivity measuring apparatus according to any one of claims 3 to 7 , wherein the control means is configured to measure the heat of the atmosphere based on the measured time or the obtained time difference. It is characterized by calculating conductivity.

本発明によれば、ヒータに加えるエネルギーを必要最小限にして熱的ストレスや電気的ストレスを低減しヒータの劣化を防止するとともに、計測時間を短縮しヒータを所定の温度に制御するヒータ制御回路等が実現される。   According to the present invention, the heater control circuit that reduces the thermal stress and electrical stress by minimizing the energy applied to the heater to prevent deterioration of the heater, shortens the measurement time, and controls the heater to a predetermined temperature. Etc. are realized.

以下、本発明の実施形態におけるヒータ制御回路及び熱伝導率測定装置について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a heater control circuit and a thermal conductivity measuring device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<実施形態1>
本実施形態のヒータ制御回路は、経年劣化の原因の1つである熱的ストレスや電気的ストレスを低減できるもので、特にヒータの発熱温度を所定の温度に制御するヒータ制御方式に関する。
<Embodiment 1>
The heater control circuit of the present embodiment can reduce thermal stress and electrical stress, which are one cause of aging, and particularly relates to a heater control system that controls the heat generation temperature of the heater to a predetermined temperature.

図1は、本実施形態のヒータ制御回路の概略構成を示すブロック回路図である。本実施形態のヒータ制御回路は、ヒータ11、R1(以下、固定抵抗という)12、コンパレータ13、ランプ電流源14から構成され、ランプ電流源14は、ランプ電圧発生回路15、電圧電流変換回路16及び17を備えている。   FIG. 1 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the heater control circuit of the present embodiment. The heater control circuit of the present embodiment includes a heater 11, R1 (hereinafter referred to as a fixed resistor) 12, a comparator 13, and a lamp current source 14. The lamp current source 14 includes a lamp voltage generation circuit 15 and a voltage / current conversion circuit 16. And 17.

ヒータ11は、温度に応じて抵抗値が正の変化をする白金抵抗体である。また、固定抵抗12の抵抗値は、ヒータ11が所定の温度時に示す抵抗値と同じものとしている。ランプ電圧発生回路15で発生した電圧は、電圧電流変換回路16及び17でランプ電流に変換され、また、ヒータ11に通電するランプ電流と固定抵抗12に通電するランプ電流は、同じ電流値を示すものが使用される。コンパレータ13は、ヒータ11で生じる電圧と固定抵抗12で生じる電圧の高低を比較しその比較結果を出力する。   The heater 11 is a platinum resistor whose resistance value changes positively according to temperature. The resistance value of the fixed resistor 12 is the same as the resistance value that the heater 11 shows at a predetermined temperature. The voltage generated by the lamp voltage generation circuit 15 is converted into a lamp current by the voltage / current conversion circuits 16 and 17, and the lamp current supplied to the heater 11 and the lamp current supplied to the fixed resistor 12 have the same current value. Things are used. The comparator 13 compares the voltage generated by the heater 11 with the voltage generated by the fixed resistor 12 and outputs the comparison result.

本実施形態では、ヒータを発熱させる通電手段にランプ電流を用いることでヒータの温度上昇速度を制限し、かつ、ヒータの発熱温度を決定する抵抗にも同等のランプ電流を同一タイミングで通電し、ヒータで生じる電圧と抵抗で生じる電圧が交差する点をコンパレータで捉えてランプ電流をリセットすることで、ヒータ発熱温度の最大値を抵抗で決められた発熱温度とし、ヒータに加えるエネルギーを少なくしている。   In the present embodiment, the lamp current is used as the energizing means for generating heat from the heater to limit the rate of temperature rise of the heater, and an equivalent lamp current is also applied to the resistor that determines the heat generation temperature of the heater at the same timing. By detecting the point where the voltage generated by the heater and the voltage generated by the resistor intersect with a comparator and resetting the lamp current, the maximum value of the heater heat generation temperature is set to the heat generation temperature determined by the resistance, and the energy applied to the heater is reduced. Yes.

本実施形態のヒータ制御回路の動作について図2を参照して説明する。図2は、ヒータとR1(固定抵抗12)で生じる電圧特性のグラフと、タイミングチャートを示したものである。   The operation of the heater control circuit of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a graph of voltage characteristics generated by the heater and R1 (fixed resistor 12), and a timing chart.

ヒータ11は通電によって発熱し、発熱することで抵抗値が増加する素子であるため、ヒータ11に生じる電圧は電流の増加に伴って、図2のヒータ・R1電圧特性のグラフに示すような電圧波形になり、いずれは固定抵抗12で生じる電圧と交差する。この交点をコンパレータ13で捉えて、コンパレータ13の出力信号によって、ランプ電流のリセットが行なわれる。   Since the heater 11 is an element that generates heat when energized and the resistance value increases due to heat generation, the voltage generated in the heater 11 is a voltage as shown in the heater / R1 voltage characteristic graph of FIG. 2 as the current increases. It becomes a waveform and eventually crosses the voltage generated by the fixed resistor 12. The intersection is caught by the comparator 13 and the lamp current is reset by the output signal of the comparator 13.

このときにコンパレータ13の入力は不定となってしまうのだが、固定抵抗12に並列にコンデンサを接続したり(不図示)、コンパレータ13の出力に微分回路を挿入したり(不図示)することで、コンパレータ13の入力は、ランプ電流通電開始時の状態に戻る。このように対応することで、グラフに示すような繰り返し動作になる。   At this time, the input of the comparator 13 becomes indefinite, but by connecting a capacitor in parallel to the fixed resistor 12 (not shown), or by inserting a differentiation circuit in the output of the comparator 13 (not shown). The input of the comparator 13 returns to the state at the start of lamp current energization. By responding in this way, it becomes a repetitive operation as shown in the graph.

上述した一連の動作において、ヒータ11と固定抵抗12とで生じる電圧が交差する点では、ヒータ11と固定抵抗12に流す電流が同じであるので、ヒータ11の抵抗値と固定抵抗12の抵抗値は同じ抵抗値となっている。よって、ヒータ11が示す抵抗値はヒータ11の温度を示すものであるので、この交点でのヒータ発熱温度は固定抵抗12で定められた一定温度になっている。   In the series of operations described above, since the currents flowing through the heater 11 and the fixed resistor 12 are the same at the point where the voltages generated by the heater 11 and the fixed resistor 12 intersect, the resistance value of the heater 11 and the resistance value of the fixed resistor 12 are the same. Have the same resistance value. Therefore, since the resistance value indicated by the heater 11 indicates the temperature of the heater 11, the heater heat generation temperature at this intersection is a constant temperature determined by the fixed resistor 12.

<実施形態2>
本発明の別の実施形態を図3に示す。図3は本実施形態のヒータ制御回路の概略構成を示すブロック回路図で、ヒータの発熱温度が周囲温度より一定温度高い温度となるように制御するヒータ制御回路を表している。本実施形態では、同一特性で同一形状の2つの白金抵抗体を使用し1つを温度補償用として用いており(以下、温度補償素子という)、また増幅器を用いる点で実施形態1と異なる。そして、固定抵抗側の電圧電流変換回路で微小電流に変換している点において相違する。上記の相違点以外の構成は実施形態1と共通するため、共通点の説明は省略する。
<Embodiment 2>
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 3 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the heater control circuit according to the present embodiment, and represents the heater control circuit that controls the heater so that the heat generation temperature of the heater becomes a constant temperature higher than the ambient temperature. This embodiment is different from the first embodiment in that two platinum resistors having the same characteristics and the same shape are used and one is used for temperature compensation (hereinafter referred to as a temperature compensation element), and an amplifier is used. And it is different in that it is converted into a minute current by the voltage-current conversion circuit on the fixed resistance side. Since the configuration other than the above differences is the same as that of the first embodiment, description of the common points is omitted.

ヒータ11と比較する固定抵抗12を「温度補償素子+R1」として用い、温度補償素子31が発熱しないように「温度補償素子+R1」に通電するランプ電流を微小電流(ヒータ11に流す電流の1/10)とする。そして、「温度補償素子+R1」で生じる電圧を、ヒータ11に流すランプ電流と「温度補償素子+R1」に流すランプ電流の比率に応じて増幅器32により増幅(10倍)し、コンパレータ13で比較できるようにしている。   The fixed resistor 12 to be compared with the heater 11 is used as the “temperature compensation element + R1”, and the lamp current energized to the “temperature compensation element + R1” is set to be a minute current (1/1 of the current flowing through the heater 11) so that the temperature compensation element 31 does not generate heat. 10). The voltage generated at “temperature compensation element + R1” is amplified (10 times) by the amplifier 32 in accordance with the ratio of the lamp current flowing through the heater 11 and the lamp current flowing through “temperature compensation element + R1”, and can be compared by the comparator 13. I am doing so.

上記のように回路を構成することにより、ヒータ11は「温度補償素子+R1」の抵抗値が示す温度まで発熱することになる。すなわち、温度補償素子31の抵抗値は、ヒータ11が発熱していない状態での周囲温度に依存した抵抗値を示すものであるから、ヒータ11は、周囲温度より固定抵抗12で定められた一定温度の分だけ高い温度まで発熱することになる。   By configuring the circuit as described above, the heater 11 generates heat up to the temperature indicated by the resistance value of “temperature compensation element + R1”. That is, the resistance value of the temperature compensation element 31 indicates a resistance value depending on the ambient temperature when the heater 11 is not generating heat. Therefore, the heater 11 has a constant value determined by the fixed resistor 12 from the ambient temperature. It will generate heat up to a higher temperature.

以上述べたように、実施形態1と本実施形態のヒータ制御回路は、連続して発熱を得られるものではなく、発熱のピークにおいて一定温度あるいは一定温度差を得るものであるから、ヒータに加えるエネルギーを少なくできる。さらには、ヒータが急激に温度上昇することもないので、ヒートショックによる劣化を押さえることができ、また消費電流を少なくすることにもつながる。   As described above, the heater control circuit according to the first embodiment and the present embodiment does not obtain heat continuously, and obtains a constant temperature or a constant temperature difference at the peak of heat generation. Energy can be reduced. Furthermore, since the temperature of the heater does not rise suddenly, deterioration due to heat shock can be suppressed, and current consumption can be reduced.

また、本実施形態のヒータ制御回路を流速計測に用いる場合、ヒータ発熱温度がピークを示すタイミングはコンパレータの出力から容易に得られるので、このタイミングを利用して、測温抵抗体で生じる電圧をサンプルホールド回路等で保持すれば計測が可能になる。また、雰囲気の熱伝導率計測に実施形態1のヒータ制御回路を用いる場合にも、ヒータ発熱温度がピークとなる時点のヒータ電圧をサンプルホールド回路等により保持するようにしてもよい。   In addition, when the heater control circuit of this embodiment is used for flow velocity measurement, the timing at which the heater heat generation temperature reaches a peak can be easily obtained from the output of the comparator. If held by a sample hold circuit or the like, measurement becomes possible. Even when the heater control circuit of the first embodiment is used for measuring the thermal conductivity of the atmosphere, the heater voltage at the time when the heater heat generation temperature reaches a peak may be held by a sample hold circuit or the like.

<実施形態3>
次に、本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態1あるいは実施形態2のヒータ駆動回路を用いて、ランプ電流の通電開始からヒータの発熱温度が所定温度に達するまでの時間をマイコンのタイマ等で計測することによって、ヒータに生じる電圧を求められるようにしている。
<Embodiment 3>
Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the heater driving circuit of the first or second embodiment is used to measure the time from the start of lamp current energization until the heat generation temperature of the heater reaches a predetermined temperature by using a timer of a microcomputer or the like. The voltage generated in the circuit can be obtained.

図4は、本実施形態のヒータ制御回路の概略構成を示すブロック回路図である。図4の回路は、実施形態1の回路に加えてマイコン41を具備している。マイコン41は、外部割込み機能と出力ポート制御機能とタイマ機能を内蔵しており、実施形態1におけるランプ電流のリセット制御を行う。その他の構成は実施形態1と同様であるため、共通する構成の説明は省略する。   FIG. 4 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the heater control circuit of the present embodiment. The circuit of FIG. 4 includes a microcomputer 41 in addition to the circuit of the first embodiment. The microcomputer 41 has a built-in external interrupt function, output port control function, and timer function, and performs lamp current reset control in the first embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description of common configurations is omitted.

本実施形態のヒータ制御回路の動作について図5を参照して説明する。図5は、ヒータとR1(固定抵抗12)で生じる電圧特性のグラフと、タイミングチャートを示したものである。   The operation of the heater control circuit of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a graph of a voltage characteristic generated by the heater and R1 (fixed resistor 12), and a timing chart.

マイコン41は、任意のタイミングでリセット信号を解除し、タイマをスタートする。これにより、ヒータ11と固定抵抗12にランプ電流が流れる。ヒータ11で生じる電圧と固定抵抗12で生じる電圧は、ヒータ・R1特性のグラフに示すように時間とともに推移する。ヒータ11は通電により発熱して、発熱による温度上昇で抵抗値が増加する白金抵抗素子であるため、電流の増加に伴って、グラフに示すような電圧波形になる。また、ヒータ11で生じる電圧は、グラフで示すように時間が経過していくと固定抵抗12で生じる電圧と交差する。   The microcomputer 41 releases the reset signal at an arbitrary timing and starts a timer. As a result, a lamp current flows through the heater 11 and the fixed resistor 12. The voltage generated by the heater 11 and the voltage generated by the fixed resistor 12 change with time as shown in the graph of the heater / R1 characteristic. Since the heater 11 is a platinum resistance element that generates heat when energized and the resistance value increases as the temperature rises due to heat generation, the voltage waveform is as shown in the graph as the current increases. Further, the voltage generated in the heater 11 intersects the voltage generated in the fixed resistor 12 as time passes as shown in the graph.

コンパレータ13は、電圧が交差した点を捉えてマイコン41の割込み入力に信号を出力する。マイコン41は割込みを受けて、リセット信号を出力しタイマを停止する。   The comparator 13 captures the point where the voltages cross and outputs a signal to the interrupt input of the microcomputer 41. In response to the interrupt, the microcomputer 41 outputs a reset signal and stops the timer.

ヒータ11で生じる電圧と固定抵抗12で生じる電圧が交差する点は、ヒータ11と固定抵抗12に同一のランプ電流が流されているため、ヒータ11と固定抵抗12の抵抗値も同じ抵抗値になっている。固定抵抗12の抵抗値は、ヒータを所定の高温で発熱させたときの抵抗値に設定されているものであるので、この交点でヒータ温度は所定の温度に達したことになる。   Since the same lamp current flows through the heater 11 and the fixed resistor 12 at the point where the voltage generated by the heater 11 and the voltage generated by the fixed resistor 12 intersect, the resistance values of the heater 11 and the fixed resistor 12 also have the same resistance value. It has become. Since the resistance value of the fixed resistor 12 is set to a resistance value when the heater is heated at a predetermined high temperature, the heater temperature has reached a predetermined temperature at this intersection.

このように、交点におけるヒータ抵抗値は一定であり、ランプ電流の時間に対する傾きも常に一定であるので、マイコン41のタイマが示す値はヒータ電圧に比例した値になる(時間=電流であり、抵抗値は固定なので時間=電圧になる)。つまり、マイコン41のタイマ値から、ヒータが所定の温度(抵抗値)になった時点の電圧を計測することができる。   Thus, since the heater resistance value at the intersection is constant and the slope of the lamp current with respect to time is always constant, the value indicated by the timer of the microcomputer 41 is proportional to the heater voltage (time = current, The resistance value is fixed, so time = voltage). That is, the voltage at the time when the heater reaches a predetermined temperature (resistance value) can be measured from the timer value of the microcomputer 41.

本実施形態において、ヒータ11の温度上昇速度はランプ電流の傾きと周囲環境で決定されるものであり、高性能なランプ電流源を用いることで、繰り返し計測による再現性が優れたものとなり、かつ、ヒータ温度が上昇していく過程でヒータ発熱温度が所定温度になる電圧を時間により検出できるので、ヒータの発熱が平衡状態になるまでの時間を待たずして繰り返し計測が行うことが可能である。   In this embodiment, the temperature rise rate of the heater 11 is determined by the slope of the lamp current and the ambient environment, and by using a high-performance lamp current source, the reproducibility by repeated measurement is excellent, and Since the voltage at which the heater heat generation temperature reaches a predetermined temperature can be detected by time as the heater temperature rises, repeated measurements can be performed without waiting for the heater heat generation to reach equilibrium. is there.

<実施形態4>
次に、本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態では、2つの固定抵抗を用いて2つの異なる温度制御を行うとともに、実施形態3におけるマイコンのタイマ機能により計測した2つの時間差から2つの温度時の差電圧を求められるようにしている。
<Embodiment 4>
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, two different temperature controls are performed using two fixed resistors, and a difference voltage at two temperatures can be obtained from two time differences measured by the timer function of the microcomputer in the third embodiment. .

図6は、本実施形態のヒータ制御回路の概略構成を示すブロック回路図である。図6の回路は、実施形態3の回路に加えてR2(以下、固定抵抗という)62及び2つのアナログスイッチを具備している。固定抵抗62は、固定抵抗12に直列して接続され、S1(以下、スイッチという)63及びS2(以下、スイッチという)64はマイコン61の出力を受けてON/OFFが切り換えられる。その他の構成は実施形態3と同様であるため、共通する構成の説明は省略する。   FIG. 6 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the heater control circuit of the present embodiment. The circuit of FIG. 6 includes an R2 (hereinafter referred to as a fixed resistor) 62 and two analog switches in addition to the circuit of the third embodiment. The fixed resistor 62 is connected in series with the fixed resistor 12, and S1 (hereinafter referred to as a switch) 63 and S2 (hereinafter referred to as a switch) 64 are turned ON / OFF in response to the output of the microcomputer 61. Since other configurations are the same as those of the third embodiment, description of common configurations is omitted.

固定抵抗12のみではヒータが所定の低温度時に示す抵抗値に等価な値であるが、固定抵抗62を直列に接続することでヒータが所定の高温度時に示す抵抗値に等価な値となる。また、各々の抵抗で生じる電圧をスイッチ63及び64によって切り換えられるようにして、コンパレータ13にて各々の固定抵抗で生じる電圧とヒータで生じる電圧との比較ができるようにしている。そして、これらの固定抵抗にヒータに流すランプ電流と等価なランプ電流を流して、ヒータで生じる電圧とこれらの固定抵抗で生じる電圧とをコンパレータ13で比較することによって、ヒータ温度が所定の低温度になる点と所定の高温度になる点を検出することができ、これらの点が発生する時間差をタイマにより計測することで、高温時にヒータに生じる電圧と低温時にヒータに生じる電圧の差電圧を求めることを可能にしている。   Only the fixed resistor 12 has a value equivalent to the resistance value that the heater exhibits at a predetermined low temperature, but by connecting the fixed resistor 62 in series, the heater has a value equivalent to the resistance value that the heater exhibits at a predetermined high temperature. In addition, the voltage generated by each resistor is switched by switches 63 and 64 so that the comparator 13 can compare the voltage generated by each fixed resistor with the voltage generated by the heater. Then, a lamp current equivalent to the lamp current passed through the heater is passed through these fixed resistors, and the voltage generated by the heater and the voltage generated by these fixed resistors are compared by the comparator 13, whereby the heater temperature is a predetermined low temperature. The difference between the voltage generated at the heater at a high temperature and the voltage generated at the heater at a low temperature can be obtained by measuring the time difference between these points and a point at which the temperature reaches a predetermined high temperature. Making it possible to seek.

また、上述した動作は、ランプ電流を流すことによるヒータ発熱の温度上昇過程でなされるものであり、ヒータに対して発熱温度の切り替え動作がなく、ヒータに過度電流が流れることもないので、特許文献3における問題は生じない。   In addition, the above-described operation is performed in the process of increasing the temperature of heat generation by heating the lamp current, and there is no switching operation of the heat generation temperature for the heater, and no excessive current flows through the heater. The problem in Document 3 does not occur.

本実施形態のヒータ制御回路の動作について図7を参照してさらに説明する。図7は、ヒータとR1(固定抵抗12)とR2(固定抵抗62)で生じる電圧特性のグラフと、タイミングチャートを示したものである。   The operation of the heater control circuit of this embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 7 shows a graph of a voltage characteristic generated by the heater and R1 (fixed resistor 12) and R2 (fixed resistor 62), and a timing chart.

マイコン61は、任意のタイミングでリセット信号を解除し、さらにスイッチ63をON、スイッチ64をOFFにする。これにより、ヒータ11と固定抵抗12と固定抵抗62にランプ電流が流れる。ヒータ11で生じる電圧と、固定抵抗12で生じる電圧と、固定抵抗12及び62で生じる電圧は、図7のヒータ・R1・R2特性のグラフに示すように時間とともに推移する。ヒータ11は、発熱による温度上昇で抵抗値が増加する白金抵抗素子であるため、通電により発熱し、電流の増加に伴って、グラフのような電圧波形になる。   The microcomputer 61 releases the reset signal at an arbitrary timing, and further turns on the switch 63 and turns off the switch 64. As a result, a lamp current flows through the heater 11, the fixed resistor 12, and the fixed resistor 62. The voltage generated in the heater 11, the voltage generated in the fixed resistor 12, and the voltage generated in the fixed resistors 12 and 62 change with time as shown in the heater / R1 / R2 characteristic graph of FIG. Since the heater 11 is a platinum resistance element whose resistance value increases as the temperature rises due to heat generation, the heater 11 generates heat when energized, and has a voltage waveform as shown in the graph as the current increases.

ヒータ11で生じる電圧は、時間が経過していくと、t1でR1(固定抵抗12)に生じる電圧と交差する。そして、コンパレータ13は、電圧が交差した点を捉えてマイコン61に割込み信号を出力する。すると、マイコン61は、割込みを受けて、スイッチ63をOFF、スイッチ64をONにしてタイマをスタートする。   The voltage generated in the heater 11 crosses the voltage generated in R1 (fixed resistor 12) at t1 as time passes. Then, the comparator 13 captures the point where the voltages cross and outputs an interrupt signal to the microcomputer 61. Then, the microcomputer 61 receives the interrupt, turns off the switch 63, turns on the switch 64, and starts the timer.

さらに時間が経過することによって、ヒータ11に生じる電圧は、「R1(固定抵抗12)+R2(固定抵抗62)」で生じる電圧とt2で交差する。そして、コンパレータ13は、電圧が交差した点を捉えてマイコンに割込み信号を出力する。すると、マイコン61は、割込みを受けてリセット信号を出力し、タイマを停止する。   As time further elapses, the voltage generated in the heater 11 intersects with the voltage generated at “R1 (fixed resistor 12) + R2 (fixed resistor 62)” at t2. Then, the comparator 13 captures the point where the voltages cross and outputs an interrupt signal to the microcomputer. Then, the microcomputer 61 receives an interrupt, outputs a reset signal, and stops the timer.

ヒータ11で生じる電圧が固定抵抗12で生じる電圧と交差する点t1と、「固定抵抗12+固定抵抗62」で生じる電圧と交差する点t2において、ヒータ11と固定抵抗12と固定抵抗62には同一のランプ電流が流されているのだから、ヒータの抵抗値は、固定抵抗12及び「固定抵抗12+固定抵抗62」の抵抗値と同じ抵抗値になる。そして、固定抵抗12の抵抗値は、ヒータ11を所定の低温で発熱させたときの抵抗値に設定されており、また、「固定抵抗12+固定抵抗62」の抵抗値は、ヒータ11を所定の高温で発熱させたときの抵抗値に設定されているので、これらの交点でヒータ温度は所定の低温と高温になっている。   The heater 11, the fixed resistor 12, and the fixed resistor 62 are the same at a point t 1 where the voltage generated by the heater 11 intersects the voltage generated by the fixed resistor 12 and a point t 2 where the voltage generated by “fixed resistor 12 + fixed resistor 62” intersects. Therefore, the resistance value of the heater becomes the same resistance value as that of the fixed resistor 12 and “fixed resistor 12 + fixed resistor 62”. The resistance value of the fixed resistor 12 is set to a resistance value when the heater 11 is heated at a predetermined low temperature, and the resistance value of “fixed resistor 12 + fixed resistor 62” is a predetermined value. Since the resistance value when the heat is generated at a high temperature is set, the heater temperature is a predetermined low temperature and high temperature at these intersections.

ランプ電流の時間に対する傾きは常に一定であるので、マイコンのタイマが示す値は、「高温時のヒータ電圧−低温時のヒータ電圧」に比例した値になる。このようにして得られたタイマ値をマイコンの演算機能で電圧値に、あるいは直接周囲気体の熱伝導率に変換することが容易にできる。   Since the slope of the lamp current with respect to time is always constant, the value indicated by the timer of the microcomputer is a value proportional to “heater voltage at high temperature−heater voltage at low temperature”. The timer value thus obtained can be easily converted into a voltage value or directly into the thermal conductivity of the surrounding gas by the calculation function of the microcomputer.

<実施形態5>
本発明の別の実施形態を図8に示す。図8は、本実施形態のヒータ制御回路の概略構成を示すブロック回路図で、実施形態4で直列に設けられた2つの固定抵抗を並列に接続されたヒータ制御回路が表されている。図8では、固定抵抗82の抵抗値は図6の「固定抵抗12+固定抵抗62」と同等としている。
<Embodiment 5>
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 8 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the heater control circuit of the present embodiment, and shows a heater control circuit in which two fixed resistors provided in series in the fourth embodiment are connected in parallel. In FIG. 8, the resistance value of the fixed resistor 82 is equivalent to “fixed resistor 12 + fixed resistor 62” in FIG.

本実施形態では、実施形態4と同様にランプ電流駆動であるので、電流を切り換えるスイッチを入れてもスイッチのインピーダンスに影響されることなく、実施形態4の回路と同様の動作が可能である。   In the present embodiment, since the lamp current is driven as in the fourth embodiment, even if a switch for switching the current is inserted, the same operation as the circuit of the fourth embodiment is possible without being affected by the impedance of the switch.

<実施形態6>
次に、本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態では、半導体スイッチ等を複数用いてコンパレータ等の比較検出器を共通で使用できるようにし、また傾き調整回路及びオフセット調整回路を設けて傾き調整やオフセット調整ができるようにしている。
<Embodiment 6>
Next, another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a plurality of semiconductor switches or the like are used so that a comparison detector such as a comparator can be used in common, and an inclination adjustment circuit and an offset adjustment circuit are provided so that inclination adjustment and offset adjustment can be performed.

図9は、本実施形態のヒータ制御回路の概略構成を示すブロック回路図である。図9の回路は、図6の回路にランプ電流のオフセット調整回路と傾き調整回路を付加し、さらにヒータで温度計測を行えるようにしたものである。調整回路の制御には、マイコン内臓のDAコンバータを用いている。また、実施形態2のように固定抵抗側の電圧電流回路では微小電流に変換し、増幅器を用いてヒータ側の電圧と比較可能に増幅させている。本回路においては、スイッチの組み合わせによって複数の動作状態が実現できるものであり、代表的な4つの状態に関して以下説明する。   FIG. 9 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the heater control circuit of the present embodiment. The circuit of FIG. 9 is obtained by adding a lamp current offset adjusting circuit and a slope adjusting circuit to the circuit of FIG. 6 and further enabling temperature measurement with a heater. A DA converter with a built-in microcomputer is used to control the adjustment circuit. Further, in the voltage / current circuit on the fixed resistance side as in the second embodiment, the voltage is converted into a minute current and amplified by an amplifier so as to be comparable with the voltage on the heater side. In this circuit, a plurality of operation states can be realized by a combination of switches, and four typical states will be described below.

図10は熱伝導率計測状態を示す図で、(a)は制御状態、(b)はヒータや固定抵抗の電圧特性を表す。図9の回路と図6の回路との違いは、温度計測を行えるようにするためには、微弱のランプ電流源が必要であるため、R1(固定抵抗12)とR2(固定抵抗62)に流す電流をヒータ11に流れる電流の1/10にして、固定抵抗12と固定抵抗62で生じる電圧と、ヒータ11で生じる電圧との比較が行えるように10倍の増幅器を用いて増幅している点である。   10A and 10B are diagrams showing the thermal conductivity measurement state, where FIG. 10A shows the control state, and FIG. 10B shows the voltage characteristics of the heater and fixed resistance. The difference between the circuit of FIG. 9 and the circuit of FIG. 6 is that a weak lamp current source is required to enable temperature measurement, so that R1 (fixed resistor 12) and R2 (fixed resistor 62) are different. The current flowing is set to 1/10 of the current flowing through the heater 11 and amplified using a 10-fold amplifier so that the voltage generated by the fixed resistor 12 and the fixed resistor 62 can be compared with the voltage generated by the heater 11. Is a point.

マイコン91は、まず任意のタイミングでリセット信号を解除し、電圧電流変換回路16及び33をONにして、S1(スイッチ101)、S4(スイッチ104)、S7(スイッチ107)、S10(スイッチ110)及びS13(スイッチ113)のみをONにする。これにより、ヒータ11と固定抵抗12と固定抵抗62にランプ電流が流れ、ヒータで生じる電圧と、固定抵抗12で生じる電圧と、固定抵抗62で生じる電圧は図10(b)のグラフに示すように時間とともに推移する。   First, the microcomputer 91 cancels the reset signal at an arbitrary timing, turns on the voltage-current conversion circuits 16 and 33, and switches S1 (switch 101), S4 (switch 104), S7 (switch 107), and S10 (switch 110). Only S13 (switch 113) is turned ON. As a result, a lamp current flows through the heater 11, the fixed resistor 12, and the fixed resistor 62, and the voltage generated in the heater, the voltage generated in the fixed resistor 12, and the voltage generated in the fixed resistor 62 are as shown in the graph of FIG. Over time.

ヒータ11で生じる電圧は時間が経過すると固定抵抗12で生じる電圧と交差する。そして、コンパレータ13は電圧が交差した点を捉えてマイコン91に割込み信号を出力し、マイコン91は、割込みを受け、スイッチ107をOFF、スイッチ106をONにし、タイマをスタートする。   The voltage generated by the heater 11 crosses the voltage generated by the fixed resistor 12 over time. Then, the comparator 13 captures the point where the voltages intersect and outputs an interrupt signal to the microcomputer 91. The microcomputer 91 receives the interrupt, turns off the switch 107, turns on the switch 106, and starts a timer.

さらに時間が経過すると、ヒータ11に生じる電圧は「固定抵抗12+固定抵抗62」で生じる電圧と交差する。コンパレータ32は、電圧が交差した点を捉えマイコン91に割込み信号を出力し、マイコン91は割込みを受けてリセット信号を出力し、タイマを停止する。   When the time further elapses, the voltage generated in the heater 11 crosses the voltage generated by the “fixed resistor 12 + fixed resistor 62”. The comparator 32 captures the point where the voltages intersect and outputs an interrupt signal to the microcomputer 91. The microcomputer 91 receives the interrupt, outputs a reset signal, and stops the timer.

このようにして得られたタイマ値について、実施形態4と同様に、マイコンの演算機能を用いて直接周囲気体の熱伝導率に変換することができる。   The timer value thus obtained can be directly converted into the thermal conductivity of the surrounding gas using the calculation function of the microcomputer as in the fourth embodiment.

図11は温度計測状態を示す図で、(a)は制御状態、(b)は基準電源電圧とヒータで生じる電圧の関係を表す。図11では、ヒータ11に1/10のランプ電流が流れるようにスイッチを切り換えている。   11A and 11B are diagrams showing the temperature measurement state, where FIG. 11A shows the control state, and FIG. 11B shows the relationship between the reference power supply voltage and the voltage generated by the heater. In FIG. 11, the switch is switched so that a lamp current of 1/10 flows through the heater 11.

すなわち、マイコン91は、任意のタイミングでリセット信号を解除し、電圧電流変換回路16及び33をONにして、S3(スイッチ103)、S5(スイッチ105)、S9(スイッチ109)及びS11(スイッチ111)のみをONにする。これにより、ヒータ11に1/10のランプ電流が流れるが、1/10のランプ電流では、ヒータ11はほとんど発熱しないので、ヒータ11の抵抗値は周囲温度に依存した値となり、ヒータ11で生じる電圧は、図11(b)のグラフに示すように、ランプ電流の電流増加に伴って単調増加する波形を示す。   That is, the microcomputer 91 releases the reset signal at an arbitrary timing, turns on the voltage-current conversion circuits 16 and 33, and performs S3 (switch 103), S5 (switch 105), S9 (switch 109), and S11 (switch 111). ) Only ON. As a result, a 1/10 lamp current flows through the heater 11, but at a 1/10 lamp current, the heater 11 hardly generates heat, so the resistance value of the heater 11 depends on the ambient temperature and is generated in the heater 11. As shown in the graph of FIG. 11B, the voltage shows a waveform that monotonously increases as the lamp current increases.

また、ランプ電流を1/10としたことで、ヒータ11で発生する電圧も1/10となるため、熱伝導率計測時に用いた10倍の増幅器32にて増幅を行っている。コンパレータ13は、こうして増幅した電圧を基準電源94の電圧と比較し、ヒータ11の電圧が基準電源の電圧と交差する点でマイコン91に対し割込み信号を出力する。   Further, since the lamp current is set to 1/10, the voltage generated in the heater 11 is also reduced to 1/10. Therefore, amplification is performed by the amplifier 32 of 10 times used at the time of measuring the thermal conductivity. The comparator 13 compares the voltage thus amplified with the voltage of the reference power supply 94, and outputs an interrupt signal to the microcomputer 91 at the point where the voltage of the heater 11 intersects the voltage of the reference power supply.

マイコン91は、リセット信号の解除によるランプ電流の通電開始から、コンパレータ13からの割込み信号が入力されるまでの時間を計測することで、ヒータの抵抗値を求めて周囲温度を計測する(時間=電流値であり、基準電源94の電圧値が固定であることから、(基準電源の電圧値/時間)×係数で求められる)。   The microcomputer 91 measures the ambient temperature by obtaining the resistance value of the heater by measuring the time from the start of energization of the lamp current due to the release of the reset signal to the input of the interrupt signal from the comparator 13 (time = Since it is a current value and the voltage value of the reference power source 94 is fixed, it is obtained by (voltage value of reference power source / time) × coefficient).

図12はオフセット調整状態を示す図で、(a)は制御状態、(b)はタイミングチャート、(c)は調整制御のフローチャートを表す。ランプ電流がリセット状態のときに「R1(固定抵抗12)+R2(固定抵抗62)」に生じた電圧とGNDレベルをコンパレータ13で比較し、マイコン91でコンパレータ13の出力を監視して、マイコン91のDAコンバータによって調整するものである。   12A and 12B are diagrams showing an offset adjustment state, where FIG. 12A shows a control state, FIG. 12B shows a timing chart, and FIG. 12C shows a flowchart of adjustment control. When the lamp current is in the reset state, the voltage generated at “R1 (fixed resistor 12) + R2 (fixed resistor 62)” is compared with the GND level by the comparator 13, the microcomputer 91 monitors the output of the comparator 13, and the microcomputer 91 It is adjusted by the DA converter.

図12(a)に示すとおり、マイコン91は、任意のタイミングでリセット信号を解除して電圧電流変換回路16をONにするときは、S2(スイッチ102)、S8(スイッチ108)及びS12(スイッチ112)のみをONにする。電圧電流変換回路33をONにするときは、S4(スイッチ104)、S6(スイッチ106)、S8(スイッチ108)及びS11(スイッチ111)のみをONにする。   As shown in FIG. 12A, when the microcomputer 91 cancels the reset signal and turns on the voltage-current conversion circuit 16 at an arbitrary timing, S2 (switch 102), S8 (switch 108), and S12 (switch Only 112) is turned ON. When the voltage-current conversion circuit 33 is turned on, only S4 (switch 104), S6 (switch 106), S8 (switch 108), and S11 (switch 111) are turned on.

また、マイコン91の行うオフセット調整の制御を図12(c)に基づいて説明する。まず、3種類の変数n、m、aを0に設定する(ステップS101)。後述するが、nはDAコンバータデータに対する減算カウント、mは加算カウント、aはn及びmが1以上のときのカウントを表す。   Further, offset adjustment control performed by the microcomputer 91 will be described with reference to FIG. First, three types of variables n, m, and a are set to 0 (step S101). As will be described later, n represents a subtraction count for DA converter data, m represents an addition count, and a represents a count when n and m are 1 or more.

次に、コンパレータ13の出力を判定し、出力Highの場合(ステップS102/YES)はDAコンバータデータから1減算するためn=n+1とし(ステップs103)、出力Lowの場合(ステップS102/NO)はDAコンバータデータに1加算するためm=m+1とカウントする(ステップs103)。   Next, the output of the comparator 13 is determined. When the output is high (step S102 / YES), 1 is subtracted from the DA converter data, so that n = n + 1 (step s103). When the output is low (step S102 / NO) Since 1 is added to the DA converter data, m = m + 1 is counted (step s103).

次に、n≧1かつm≧1である場合(ステップS105/YES)はa=a+1とカウントするとともに、nとmを0に設定する(ステップs106)。n≧1かつm≧1でない場合(ステップS105/NO)はコンパレータ13の出力判定に戻る(ステップS102)。そして、a≧5である場合(ステップS107/YES)は終了となり、a<5の場合(ステップS107/NO)はコンパレータ13の出力判定に戻る(ステップS102)。   Next, if n ≧ 1 and m ≧ 1 (step S105 / YES), a = a + 1 is counted, and n and m are set to 0 (step s106). If n ≧ 1 and m ≧ 1 are not satisfied (step S105 / NO), the process returns to the output determination of the comparator 13 (step S102). If a ≧ 5 (step S107 / YES), the process ends. If a <5 (step S107 / NO), the process returns to the output determination of the comparator 13 (step S102).

なお、上記の場合、DAコンバータの出力電圧範囲は、回路オフセットが変動する範囲でよいため、DAコンバータの出力電圧範囲を絞り込むことで、精度が悪いものでも充分に活用できる。また、回路の温度変化によってDAコンバータの出力が変化したとしても、定期的にオフセット調整を行うことでDAコンバータの温度依存性に左右されることなく使用することが可能である。   In the above case, since the output voltage range of the DA converter may be a range in which the circuit offset fluctuates, narrowing the output voltage range of the DA converter can sufficiently utilize even the one with poor accuracy. Even if the output of the DA converter changes due to the temperature change of the circuit, it can be used without being influenced by the temperature dependence of the DA converter by performing offset adjustment periodically.

図13は傾き調整状態を示す図で、(a)は制御状態、(b)は基準電源電圧と固定抵抗で生じる電圧の関係、(c)は調整制御のフローチャートを表す。ランプ電流を「R1(固定抵抗12)+R2(固定抵抗62)」に流して、これらの固定抵抗に生じた電圧と基準電源の電圧との交点をコンパレータ13で検出して、マイコン91に対して割込み信号を出力する。マイコン91は、ランプ電流の通電開始からコンパレータ13からの割込み信号が入力されるまでの時間を計測することで、ランプ電流の傾きを求め、あらかじめ決められた傾きと比較して、誤差に見合った補正値をDAコンバータから出力して再度調整を実行する。この動作を複数回繰り返すことで完全な補正を行うことができる。   13A and 13B are diagrams showing the tilt adjustment state, where FIG. 13A shows a control state, FIG. 13B shows a relationship between a reference power supply voltage and a voltage generated by a fixed resistor, and FIG. 13C shows a flowchart of adjustment control. The lamp current is caused to flow through “R1 (fixed resistor 12) + R2 (fixed resistor 62)”, and an intersection between the voltage generated in these fixed resistors and the voltage of the reference power supply is detected by the comparator 13, and the microcomputer 91 is detected. Output an interrupt signal. The microcomputer 91 calculates the slope of the lamp current by measuring the time from the start of energization of the lamp current until the interrupt signal is input from the comparator 13, and compares it with a predetermined slope to meet the error. The correction value is output from the DA converter and adjusted again. Complete correction can be performed by repeating this operation a plurality of times.

図13(a)に示すとおり、マイコン91は、任意のタイミングでリセット信号を解除して電圧電流変換回路16をONにするときは、S2(スイッチ102)、S9(スイッチ109)及びS12(スイッチ112)のみをONにする。電圧電流変換回路33をONにするときは、S4(スイッチ104)、S6(スイッチ106)、S9(スイッチ109)及びS11(スイッチ111)のみをONにする。   As shown in FIG. 13A, when the microcomputer 91 cancels the reset signal and turns on the voltage-current conversion circuit 16 at an arbitrary timing, S2 (switch 102), S9 (switch 109), and S12 (switch Only 112) is turned ON. When the voltage-current conversion circuit 33 is turned on, only S4 (switch 104), S6 (switch 106), S9 (switch 109) and S11 (switch 111) are turned on.

また、マイコン91が行う傾き調整の制御を図13(c)に基づいて説明する。まず、DAコンバータのデータ値を7FH、カウンタを0に設定したうえで、ON/OFF制御をONにし(ステップS201)、外部割込み許可を行う(ステップS202)。   Further, the tilt adjustment control performed by the microcomputer 91 will be described with reference to FIG. First, after setting the data value of the DA converter to 7FH and the counter to 0, the ON / OFF control is turned on (step S201) and the external interrupt is permitted (step S202).

次に、割込みが発生したら(ステップS203)、割込みの禁止を行いON/OFF制御をOFFにする(ステップS204)。そして、「カウンタ値−基準値」が0となった場合(ステップS205/YES)は、DA値を確定し終了となる(ステップS206)。一方、「カウンタ値−基準値」が0とならなかった場合(ステップS205/NO)は、「カウンタ値−基準値」からDA設定値を求め(ステップS207)、例えばDAをxxFに、カウンタを0に設定し、ON/OFF制御をONにし(ステップS208)、外部割込み許可を行う(ステップS209)。   Next, when an interruption occurs (step S203), the interruption is prohibited and the ON / OFF control is turned off (step S204). When “counter value−reference value” becomes 0 (step S205 / YES), the DA value is determined and the process ends (step S206). On the other hand, if “counter value−reference value” is not 0 (step S205 / NO), the DA setting value is obtained from “counter value−reference value” (step S207), for example, DA is set to xxF, and the counter is set. It is set to 0, ON / OFF control is turned on (step S208), and external interrupt permission is performed (step S209).

なお、上記の調整は、先に述べたオフセット調整状態と同様の理由で精度があまりよくないDAコンバータでも充分に活用できるものである。   It should be noted that the above-described adjustment can be fully utilized even by a DA converter whose accuracy is not so good for the same reason as the offset adjustment state described above.

以上述べたように本実施形態では、回路に半導体スイッチ等を自由に入れることによってランプ電流のオフセットや傾きを容易に補正することができ、精度が要求される部品点数を少なくして、計測精度を高めることが可能である。さらに、ヒータで温度計測することができ、また、上述した制御状態でスイッチの組み合わせを変えることで、別の目的で利用することも可能である。例えば、図12のオフセット調整の状態を利用して、ランプ電流がリセット状態時におけるヒータ抵抗値を固定抵抗12とバランスが取れるようにDAコンバータで調整し、リセット状態におけるヒータ温度を低温発熱状態にしたり、図13で示すランプ電流の傾き調整状態を利用して、傾きを意図的に変化させることで計測分解能を変更したりすることもできる。   As described above, in the present embodiment, the offset and inclination of the lamp current can be easily corrected by freely inserting a semiconductor switch or the like in the circuit, and the number of parts required for accuracy is reduced, and the measurement accuracy is reduced. It is possible to increase. Furthermore, the temperature can be measured with a heater, and it can be used for another purpose by changing the combination of switches in the control state described above. For example, using the offset adjustment state shown in FIG. 12, the heater resistance value when the lamp current is in the reset state is adjusted by the DA converter so as to balance with the fixed resistor 12, and the heater temperature in the reset state is changed to the low temperature heating state. Alternatively, the measurement resolution can be changed by intentionally changing the inclination using the lamp current inclination adjustment state shown in FIG.

<実施形態7>
次に、本発明の別の実施形態について説明する。本実施形態では、実施形態4の回路にさらにヒータと比較する固定抵抗を複数個使用することにより、1度のランプ電流の通電で複数の温度でのヒータ電圧を計測できるようにしている。
<Embodiment 7>
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a plurality of fixed resistors to be compared with the heater are further used in the circuit of the fourth embodiment, so that the heater voltage at a plurality of temperatures can be measured by supplying a single lamp current.

図14は、本実施形態のヒータ制御回路の概略構成を示すブロック回路図である。固定抵抗がR1からRnまでn個直列に接続されており、それぞれマイコン61によりON/OFF切換えがなされる複数個のアナログスイッチが設けられている。その他の構成は実施形態4と同様である。図14では、図6の回路をもとにしているが、もちろん図9をもとにして構成することも可能であり、その場合にはより高性能化することができる。   FIG. 14 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of the heater control circuit of the present embodiment. N fixed resistors are connected in series from R1 to Rn, and a plurality of analog switches that are turned ON / OFF by the microcomputer 61 are provided. Other configurations are the same as those of the fourth embodiment. FIG. 14 is based on the circuit of FIG. 6, but it is of course possible to configure based on FIG. 9, and in that case, higher performance can be achieved.

本実施形態のヒータ制御回路の動作について図15を参照してさらに説明する。図15は、ヒータと固定抵抗で生じる電圧特性のグラフと、タイミングチャートを示したものである。   The operation of the heater control circuit of this embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 15 shows a graph of voltage characteristics generated by the heater and the fixed resistance, and a timing chart.

本回路の起動は、マイコン201によりリセット信号を解除して、ヒータ11と固定抵抗(R1〜Rn)にランプ電流を通電し、スイッチ211をONにすることで開始される(この段階では他のスイッチはOFF)。ランプ電流の通電が開始され、時間経過に伴う電流の増加によって、ヒータ11で生じる電圧と固定抵抗12で生じる電圧がt1で交差し、コンパレータ13からマイコン201に対して割込み信号が発生する。これを受けてマイコン201ではタイマをスタートしてスイッチ211をOFF、スイッチ212をONにする。   The activation of this circuit is started by canceling the reset signal by the microcomputer 201, energizing the lamp 11 with the heater 11 and the fixed resistors (R1 to Rn), and turning on the switch 211 (at this stage, other circuits are activated). The switch is OFF). The energization of the lamp current is started, and as the current increases with time, the voltage generated in the heater 11 and the voltage generated in the fixed resistor 12 intersect at t1, and an interrupt signal is generated from the comparator 13 to the microcomputer 201. In response to this, the microcomputer 201 starts a timer to turn off the switch 211 and turn on the switch 212.

さらに時間が経過することで、電流が増加し、ヒータ11で生じる電圧と「R1(固定抵抗12)+R2(固定抵抗202)」で生じる電圧がt2で交差し、コンパレータ13からマイコン201に対して割込み信号が発生する。これを受けてマイコン201は、タイマ値をメモリに保存して、スイッチ212をOFF、スイッチ213をONにする。   As the time further elapses, the current increases, and the voltage generated by the heater 11 and the voltage generated by “R1 (fixed resistor 12) + R2 (fixed resistor 202)” intersect at t2, and the comparator 13 sends the voltage to the microcomputer 201. An interrupt signal is generated. In response to this, the microcomputer 201 stores the timer value in the memory, turns off the switch 212, and turns on the switch 213.

このような動作を繰り返して、最終的にR1(固定抵抗12)+R2(固定抵抗202)+・・・・+Rn(固定抵抗203)で生じる電圧とヒータ11で生じる電圧がtnで交差し、コンパレータ13からマイコン201に割込み信号が発生して、マイコン201はタイマ値をメモリに保存後、スイッチ213をOFFにしてタイマを停止し、リセット信号をセットすることで、ランプ電流を停止する。   By repeating such an operation, the voltage finally generated at R1 (fixed resistor 12) + R2 (fixed resistor 202) +... + Rn (fixed resistor 203) and the voltage generated at the heater 11 intersect at tn. 13 generates an interrupt signal to the microcomputer 201. After the timer value is stored in the memory, the microcomputer 201 stops the timer by turning off the switch 213 and stops the lamp current by setting the reset signal.

メモリに保存されている数値は、ヒータの温度が所定の温度(抵抗値)に到達したときの電流値であるわけだから容易に電圧値に変換することができる。このように、本実施形態においては、1度のランプ電流の通電により、複数の温度でのヒータ電圧を計測でき、温度切換えごとにヒータ温度が安定する時間を待つ必要がなく、また連続した時間としてAD変換が行えるので、計測に無駄な時間を要さない。さらには、コンパレータ1つで複数の温度を検出できるのでコンパレータのオフセットばらつき等を考慮する必要がない。   Since the numerical value stored in the memory is a current value when the heater temperature reaches a predetermined temperature (resistance value), it can be easily converted into a voltage value. As described above, in this embodiment, the heater voltage at a plurality of temperatures can be measured by supplying the lamp current once, and it is not necessary to wait for the heater temperature to stabilize every time the temperature is switched. As a result, AD conversion can be performed, so that unnecessary time is not required for measurement. Furthermore, since a plurality of temperatures can be detected by a single comparator, it is not necessary to consider offset variations of the comparator.

上記の実施形態によれば、ヒータに加わる電力を小さくすることができ、これにより電気的及び熱的ストレスを低減することが可能となる。   According to the above embodiment, it is possible to reduce the electric power applied to the heater, thereby reducing electrical and thermal stress.

また、上記の実施形態によれば、ヒータが所定の温度に発熱したときの電圧を時間により計測することで、周囲気体の熱伝導率を計測することが可能となる。   Moreover, according to said embodiment, it becomes possible to measure the thermal conductivity of surrounding gas by measuring the voltage when a heater heat | fever-generates to predetermined temperature with time.

また、上記の実施形態によれば、ヒータの発熱温度を切り換える際に発生するヒータへの過電流を流すことなく、高速に計測することが可能となる。   Further, according to the above-described embodiment, it is possible to perform measurement at high speed without flowing an overcurrent to the heater that is generated when the heating temperature of the heater is switched.

また、上記の実施形態によれば、スイッチを自由に入れられることによって、機能の追加が容易に行えて、かつ、部品点数を少なくすることができ、計測精度を高めることが可能となる。   In addition, according to the above-described embodiment, it is possible to easily add a function and to reduce the number of parts and to increase the measurement accuracy by freely switching on the switch.

また、上記の実施形態によれば、1度のランプ電流の通電により、複数のヒータ温度時でのヒータ電圧を計測でき、熱伝導率の温度依存性から複数のガスの弁別に対応することが可能となる。   In addition, according to the above-described embodiment, the heater voltage at a plurality of heater temperatures can be measured by energizing the lamp current once, and it is possible to cope with the discrimination of a plurality of gases from the temperature dependence of the thermal conductivity. It becomes possible.

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment alone, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation is possible.

本発明の実施形態に係るヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of a heater control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of a heater control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of a heater control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of a heater control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of a heater control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of a heater control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of a heater control circuit according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るヒータ制御回路の動作についての説明図である。It is explanatory drawing about operation | movement of the heater control circuit which concerns on embodiment of this invention. 従来技術におけるヒータ制御回路のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of the heater control circuit in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

11 ヒータ
12 固定抵抗(R1)
13,83,84 コンパレータ
14 ランプ電流源
15 ランプ電圧発生回路
16,17 電圧電流変換回路
31 温度補償素子
32 増幅器
33 電圧電流変換回路(×1/10)
41,61,81,91,201 マイコン
62,82,202 固定抵抗(R2)
63,101,211 スイッチ(S1)
64,102,212 スイッチ(S2)
92 傾き調整回路
93 オフセット調整回路
94 基準電源
103 スイッチ(S3)
104 スイッチ(S4)
105 スイッチ(S5)
106 スイッチ(S6)
107 スイッチ(S7)
108 スイッチ(S8)
109 スイッチ(S9)
110 スイッチ(S10)
111 スイッチ(S11)
112 スイッチ(S12)
113 スイッチ(S13)
203 固定抵抗(Rn)
213 スイッチ(Sn)
300 演算増幅回路
310 差動増幅器
320 スイッチ
330 抵抗
340 演算増幅回路
11 Heater 12 Fixed resistance (R1)
13, 83, 84 Comparator 14 Lamp current source 15 Lamp voltage generation circuit 16, 17 Voltage current conversion circuit 31 Temperature compensation element 32 Amplifier 33 Voltage current conversion circuit (× 1/10)
41, 61, 81, 91, 201 Microcomputer 62, 82, 202 Fixed resistor (R2)
63, 101, 211 switch (S1)
64, 102, 212 switch (S2)
92 Inclination adjustment circuit 93 Offset adjustment circuit 94 Reference power supply 103 Switch (S3)
104 switch (S4)
105 switch (S5)
106 switch (S6)
107 switch (S7)
108 switch (S8)
109 switch (S9)
110 switch (S10)
111 switch (S11)
112 switch (S12)
113 switch (S13)
203 Fixed resistance (Rn)
213 Switch (Sn)
300 operational amplifier circuit 310 differential amplifier 320 switch 330 resistor 340 operational amplifier circuit

Claims (8)

通電により発熱した温度に基づいて抵抗値が変化する発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体が所定の温度において示す抵抗値と等価な値の抵抗体と、
前記抵抗体と直列に接続された温度補償用の発熱抵抗体である温度補償抵抗体と、
電圧を増幅する増幅手段と、
電圧発生手段による電圧を基準として2つの電流を発生させる電流発生手段を備えた通電手段と、
前記発熱抵抗体の両端に生じる電圧である発熱抵抗体電圧と前記抵抗体の両端に生じる電圧である抵抗体電圧とを比較する比較手段とを有し、
前記比較手段は、前記発熱抵抗体電圧と前記抵抗体電圧とが等しくなるタイミングを検出して検出信号を出力し、
前記通電手段は、前記電流発生手段により発生させた2つの電流を前記発熱抵抗体及び前記抵抗体に通電し、前記検出信号に基づいて通電をリセットし、
前記通電手段は、前記温度補償抵抗体が発熱しない大きさの微小ランプ電流を前記温度補償抵抗体及び前記抵抗体に通電し、
前記増幅手段は、前記発熱抵抗体へのランプ電流と前記微小ランプ電流との比率に基づいて、前記温度補償抵抗体及び前記抵抗体の両端に生じる電圧である温度補償抵抗体電圧を増幅することを特徴とするヒータ制御回路。
A heating resistor whose resistance value changes based on the temperature generated by energization,
A resistor having a value equivalent to the resistance value of the heating resistor at a predetermined temperature;
A temperature compensating resistor which is a heating resistor for temperature compensation connected in series with the resistor;
Amplifying means for amplifying the voltage;
An energizing means including a current generating means for generating two currents based on a voltage generated by the voltage generating means;
Comparing means for comparing a heating resistor voltage which is a voltage generated at both ends of the heating resistor and a resistor voltage which is a voltage generated at both ends of the resistor;
The comparison unit detects a timing at which the heating resistor voltage and the resistor voltage are equal, and outputs a detection signal;
The energization unit energizes the heating resistor and the resistor with two currents generated by the current generation unit, resets energization based on the detection signal ,
The energizing means energizes the temperature compensating resistor and the resistor with a minute lamp current having a size that does not generate heat.
The amplifying unit amplifies a temperature compensation resistor voltage, which is a voltage generated at both ends of the temperature compensation resistor and the resistor, based on a ratio of a lamp current to the heating resistor and the minute lamp current. A heater control circuit characterized by the above.
前記通電手段は、前記電流発生手段により発生させた大きさの等しい2つのランプ電流を前記発熱抵抗体及び前記抵抗体に通電することを特徴とする請求項1に記載のヒータ制御回路。   2. The heater control circuit according to claim 1, wherein the energizing unit energizes the heating resistor and the resistor with two lamp currents having the same magnitude generated by the current generating unit. 請求項1又は2に記載のヒータ制御回路と、
前記比較手段による前記検出信号の出力までの時間を計測する計時手段を備える制御手段とを有し、
前記比較手段は、前記制御手段へ前記検出信号を出力し、
前記制御手段は、前記比較手段からの検出信号を入力したときに前記計時手段による時間の計測を停止し、前記通電手段へリセット信号を出力し、
前記通電手段は、前記制御手段からのリセット信号に基づいて通電をリセットすることを特徴とする熱伝導率測定装置。
The heater control circuit according to claim 1 or 2 ,
Control means comprising time measuring means for measuring the time until the output of the detection signal by the comparison means,
The comparison means outputs the detection signal to the control means,
The control means stops time measurement by the time measuring means when a detection signal from the comparison means is input, and outputs a reset signal to the energization means,
The thermal conductivity measuring device, wherein the energization means resets energization based on a reset signal from the control means.
回路動作を自由に切り換え可能な切換手段を有し、
前記抵抗体は、複数が直列に接続され、かつ、1つに通電するか又は複数に通電するかを前記切換手段により切り換えでき、
前記比較手段は、1つの前記抵抗体及び複数の前記抵抗体に通電した場合に、前記発熱抵抗体電圧と前記抵抗体電圧とが等しくなるタイミングをそれぞれ検出して前記制御手段へ前記検出信号を出力し、
前記制御手段は、1つの前記抵抗体及び複数の前記抵抗体に通電した場合の前記比較手段からの検出信号に基づく計測結果をそれぞれ記憶し、前記計測結果から時間差を求めることを特徴とする請求項に記載の熱伝導率測定装置。
Having a switching means capable of freely switching the circuit operation;
A plurality of the resistors are connected in series, and can be switched by the switching means to energize one or to energize one,
The comparing means detects the timing at which the heating resistor voltage and the resistor voltage are equal when one resistor and a plurality of the resistors are energized, and sends the detection signal to the control means. Output,
The control means stores a measurement result based on a detection signal from the comparison means when one resistor and a plurality of the resistors are energized, and obtains a time difference from the measurement result. Item 4. The thermal conductivity measuring device according to Item 3 .
回路動作を自由に切り換え可能な切換手段を有し、
前記抵抗体は、複数が並列に接続され、かつ、いずれの前記抵抗体に通電するかを前記切換手段により切り換えでき、
前記比較手段は、いずれの前記抵抗体にも通電した場合に、前記発熱抵抗体電圧と前記抵抗体電圧とが等しくなるタイミングをそれぞれ検出して前記制御手段へ前記検出信号を出力し、
前記制御手段は、いずれの前記抵抗体にも通電した場合の前記比較手段からの検出信号に基づく計測結果をそれぞれ記憶し、前記計測結果から時間差を求めることを特徴とする請求項に記載の熱伝導率測定装置。
Having a switching means capable of freely switching the circuit operation;
The resistors are connected in parallel, and can be switched by the switching means to which of the resistors is energized,
The comparison means detects the timing at which the heating resistor voltage and the resistor voltage are equal when any of the resistors is energized, and outputs the detection signal to the control means,
Wherein said control means stores a detection signal to based measurement result from said comparison means when also energized in any of the resistors respectively, according to claim 3, characterized in that determining the time difference from the measurement result Thermal conductivity measuring device.
複数の前記切換手段により、前記比較手段や前記増幅手段を共通して使用できることを特徴とする請求項4又は5に記載の熱伝導率測定装置。 The thermal conductivity measuring apparatus according to claim 4 or 5 , wherein the comparing means and the amplifying means can be used in common by a plurality of the switching means. 前記電流発生手段によるランプ電流のオフセット調整を行うオフセット調整手段と、
前記電流発生手段によるランプ電流の傾き調整を行う傾き調整手段とを有することを特徴とする請求項に記載の熱伝導率測定装置。
Offset adjusting means for adjusting the offset of the lamp current by the current generating means;
The thermal conductivity measuring device according to claim 6 , further comprising an inclination adjusting unit that adjusts an inclination of a lamp current by the current generating unit.
前記制御手段は、計測された時間又は求められた時間差に基づいて雰囲気の熱伝導率を算出することを特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の熱伝導率測定装置。 The thermal conductivity measuring device according to any one of claims 3 to 7 , wherein the control means calculates the thermal conductivity of the atmosphere based on the measured time or the obtained time difference.
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