JPH02120620A - ヒータ温度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流速計に関し、特に、流速計に使用するヒータ
の温度を制御する回路に関するものである。

〔従来の技術〕

流速センサとしてのマイクロブリッジにおいては、チッ
プ基板上に作られた橋の中央にヒータを配置し、そのヒ
ータの両脇に上流側温度センサと下流側温度センサを配
置している。また、チップ基板上には基準温度センサを
配置している。流速計においては、上流側温度センサと
下流側温度センサに対してヒータの与える温度が被測定
流体の流速により異なることを利用して流速を測定する
。

上流側温度センサは流速が増加するとその温度が減少、
したがってその抵抗値が増加し、下流側温度センサは逆
に流速が増加するとその温度が増加、したがってその抵
抗値が減少する。

従来のヒータ温度制御回路を第２図に示す。同図におい
”ζ、Ｒ１およびＲ２は温度測定ブリッジを構成するブ
リッジ抵抗、Ｒ，は抵抗値ｒ□を有するヒータ、ＲＲは
基準温度センサとしての抵抗、Ｕは演算増幅器、Ｑはト
ランジスタ、Ｎ１はブリッジ抵抗Ｒ１とヒータＲ８の接
続点、Ｎ２はブリッジ抵抗Ｒ２と基準温度センサＲＲの
接続点である。第２図においては、正電位■。がトラン
ジスタＱを介してブリッジ抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に供
給され、負電位■−がヒータＲ，と基準温度センサＲ８
の接続点に供給されている。

次に動作について説明する。各抵抗Ｒ１，Ｒ２およびＲ
Ｒの抵抗値は一定に保たれている。従って、ヒータＲ１
１の抵抗値ｒＩ（が一定に保たれている限り、接続点Ｎ
１と接続点Ｎ２の電位は一定に保たれ、トランジスタＱ
には一定の電位が供給される。この場合、接点Ｎ１の電
位は接点Ｎ２の電位よりわずかに高く、トランジスタＱ
は一定バイアスの下にオンとなっている。ここで、ヒー
タＲ。

の温度が何らかの原因で上昇すると、ヒータＲＭの抵抗
値ｒＨは減少し、接続点Ｎ１の電位が接続点Ｎ２の電・
位より低くなり、トランジスタＱはオン抵抗が高くなる
ようにそのバイアスを制御される。これにより、ヒータ
ＲＨへの供給電流は減少し、その温度は低（なり、その
抵抗値ｒＨは高くなり、接続点Ｎ１の電位が上昇する。

このようにしてヒータＲＨへの供給電流はヒータＲＨの
温度が一定になるように制御される。

ヒータＲＨの温度が何らかの原因で下がると、トランジ
スタＱは北述し７た制御と逆の制御を受け、ヒータＲイ
への供給電流は前よりも大きな成る値に制御され、その
温度も前よりも大きな成る値に制御され、ヒータ温度は
一定に保たれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述の従来回路においては、ヒータＲＨ
は常に抵抗ＲＲより高温になるため、抵抗値の経年変化
がヒータＲイと抵抗ＲＲとでは異なり、ヒータＲ□の方
が早く劣化が進む。第３図に示ずヒータＲ，の温度特性
グラフにおいて初期特性を直′！ａ１　、劣化の進んだ
特性を直線２とすると、第２図の回路では抵抗値が一定
値になるよう制ｆ’ｆｌｌされるため、ヒータＲ，の温
度は初期にＴＡであったものが、経年変化によりＴＢに
なってしまう。

温度センサ感度はヒータＲＨの温度に比例しているため
、ピータＲ，の温度変化は温度センサ感度の変化をもた
らす。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、ヒータの温度制御においてヒー
タの特性変化の影響を受けない回路を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明は、流速計にお
けるヒータ温度制御回路において、上流側温度センサお
よび下流側温度センサでヒータの温度を測定するための
温度測定ブリッジの一辺を構成し、上流側温度センサと
下流側温度センサの温度の平均値が一定になるようにヒ
ータに供給する電力を制御する電力制御手段を設けるよ
うにしたものである。

〔作用〕

本発明によるヒータ温度制御回路においては、ヒータの
抵１に対温度の特性を使わないヒータ温度制御を行なう
。

〔実施例〕

本発明は、上流側温度センサの抵抗値と下流側温度セン
サの抵抗値との和が流速にかがわらずヒータの温度によ
り定まることを利用したものである。これは、ヒータの
温度により上流側温度センサの温度と下流側温度センサ
の温度との和が定まることによる。流速の増加により上
流側温度センサの温度は低下し、下流側温度センサの温
度は上昇するが、その温度の和はほぼ一定に保たれる。

上述した温度の和は見方を変えれば温度の平均値となる
。

第１図は、本発明によるヒータ温度制御回路の一実施例
を示す回路図である。同図において、Ｒｕは上流側温度
センサとしての抵抗、Ｒ８は下流側温度センサとしての
抵抗、Ｎ３は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒｕとの接続点、Ｕｌは演
算増幅器、ｃｌはコンデンサ、Ｒ３は抵抗、Ｑｌはトラ
ンジスタであり、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、基準温度センサ
ＲＲおよび温度センサＲｕとＲ８は温度測定ブリフジの
各辺を構成する。また、演算増幅器Ｕｌとトランジスタ
Ｑ１は電力制御手段を構成する。なお、第１図において
第２図と同一部分又は相当部分には同一符号が付しであ
る。

本実施例においては、上流側温度センサＲｕと下流側温
度センサＲ９とを直列に接続してその両端の電圧をとる
ことにより、温度センサＲＵとＲＤの抵抗値ｒＬＩとｒ
ｎの和を演算増幅器Ｕｌの一方の入力とする。また、基
準温度センサＲＲの電圧をとることにより、基準温度セ
ンサＲＲの抵抗値ｒ、ｌを演算増幅器Ｕ１の他方の入力
とする。すなわち、演算増幅器Ｕ１は抵抗値ｒｕおよび
ｒＤの和と抵抗値ｒＲとを比較し、その値の差に応じた
信号を出力する。

演算増幅器Ｕ１の出力信号はトランジスタＱ１で増幅さ
れ、ヒータＲＨを駆動する。これによりヒータＲ，の熱
は温度センサＲゎとＲｏに伝わり、ヒータＲ□の電流を
制御することにより、温度センサＲ１とＲｏの温度の加
算値、換言すれば温度の平均値を一定に保つ。ヒータＲ
，からの熱が温度センサＲ，，Ｒ，に伝わるまでの無駄
時間によりフィードバック回路が不安定になることを防
ぐため、位相補償用コンデンサＣ１を演算増幅器Ｕ１の
出力点と反転入力端子との間に入れる。抵抗Ｒ３は電流
制限用である。

第１図の回路で、センサ出力信号（流量信号）ａは温度
センサＲ，，Ｒ，の接続点から取り出す。

周囲温度は基準温度センサＲＲによって検出されるので
、周囲温度が変わっても、温度センサＲ８Ｒｎの周囲温
度からの温度上昇は常に一定に保たれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、上流側温度センサおよび
下流側温度センサでヒータの温度を測定するための温度
測定ブリッジの一辺を構成し、上流側温度センサと下流
側温度センサの温度の平均値が一定になるようにヒータ
に供給する電力を制御するようにしたことにより、従来
のようにヒータの抵抗対温度特性を使用する必要がなく
なったので、ヒータの特性変化の影響を受けないヒータ
温度制御ができる効果がある。

また、上流側温度センサと下流側温度センサの温度の平
均値が一定に保たれることにより、ゴミの付着等により
ヒータの放熱状態が変わっても、流量に対する感度特性
の変動を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるヒータ温度制御回路の一実施例を
示す回路図、第２図は従来のヒータ温度制御回路゛を示
す回路図、第３図は従来の回路における不具合を説明す
るためのグラフである。 Ｒ１，Ｒ２・・・ブリッジ抵抗、Ｒｕ・・・上流側温度
センサ、Ｒｏ・・・下流側温度センサ、ＲＲ・・・基準
温度センサ、Ｎ２．Ｎ３・・・接続点、Ｕｌ・・・演算
増幅器、Ｃ１・・・コンデンサ、Ｒ３・・・抵抗、Ｑｌ
・・・トランジスタ、ＲＨ・・・ヒータ。 第１図 υ１ ■− 第２図 ■◆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上流側温度センサと下流側温度センサの中間にヒータを
   配置し、前記上流側温度センサと下流側温度センサの前
   記ヒータによる温度が被測定流体の流速により異なるこ
   とを利用して流速を測定する流速計における前記ヒータ
   の温度を制御する回路において、前記上流側温度センサ
   および下流側温度センサは前記ヒータの温度を測定する
   ための温度測定ブリッジの一辺を構成し、前記上流側温
   度センサと下流側温度センサの温度の平均値が一定にな
   るように前記ヒータに供給する電力を制御する電力制御
   手段を備えたヒータ温度制御回路。