JPH0443919A - ヒータ温度制御回路 - Google Patents
ヒータ温度制御回路Info
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- JPH0443919A JPH0443919A JP2149905A JP14990590A JPH0443919A JP H0443919 A JPH0443919 A JP H0443919A JP 2149905 A JP2149905 A JP 2149905A JP 14990590 A JP14990590 A JP 14990590A JP H0443919 A JPH0443919 A JP H0443919A
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- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
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。
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〕
本発明はヒータ温度制御回路に関し、特に熱式流量計に
おける発熱用ヒータの温度制御回路に関するものである
。
おける発熱用ヒータの温度制御回路に関するものである
。
熱式流量計としては、例えばシリコンの基台上にジュー
ル熱により発熱するヒータ素子、いわゆる発熱抵抗と該
発熱抵抗の両側（上流、下流）に独立して配置された測
温抵抗からなるフローセンサ（マイクロフローセンサと
もいう）を用い、このフローセンサの発熱抵抗から測定
流体を介して熱の拡散度合を前記測温抵抗によって検出
することにより、流量を測定するものがある。
ル熱により発熱するヒータ素子、いわゆる発熱抵抗と該
発熱抵抗の両側（上流、下流）に独立して配置された測
温抵抗からなるフローセンサ（マイクロフローセンサと
もいう）を用い、このフローセンサの発熱抵抗から測定
流体を介して熱の拡散度合を前記測温抵抗によって検出
することにより、流量を測定するものがある。
ところで、かかる流量計において用いられている従来の
ヒータ温度制御回路は、たとえば第６図（ａｌ、 （ｂ
）及び（Ｃ）に示すものがある。第６図（ａ）はヒータ
素子１を電流源６よりの一定電流！で駆動するもので、
第６図（ｂ）は同じくヒータ素子１を電圧源７よりの一
定電圧Ｖで駆動するものであり、どちらも周囲温度の変
化によってヒータ素子１の発熱量が大きく変化している
。また、第６図（Ｃ）は、ブリフジ回路の各辺にヒータ
素子ｌ２周照温度測定用リファレンス抵抗素子２をそれ
ぞれ接続し、これらヒータ素子１．リファレンス抵抗素
子２の温度差を増幅器５で検出してその差をほぼ一定に
保つようにしたものである。
ヒータ温度制御回路は、たとえば第６図（ａｌ、 （ｂ
）及び（Ｃ）に示すものがある。第６図（ａ）はヒータ
素子１を電流源６よりの一定電流！で駆動するもので、
第６図（ｂ）は同じくヒータ素子１を電圧源７よりの一
定電圧Ｖで駆動するものであり、どちらも周囲温度の変
化によってヒータ素子１の発熱量が大きく変化している
。また、第６図（Ｃ）は、ブリフジ回路の各辺にヒータ
素子ｌ２周照温度測定用リファレンス抵抗素子２をそれ
ぞれ接続し、これらヒータ素子１．リファレンス抵抗素
子２の温度差を増幅器５で検出してその差をほぼ一定に
保つようにしたものである。
このような第６図（Ｃ）の従来回路では、ヒータ素子１
の発熱量の周囲温度による変化は、同図（ａ）及び（ｂ
）に示すものに比べてかなり小さくできるが、その発熱
量は各ヒータ素子１．リフアレンス抵抗素子２．抵抗３
及び４の抵抗比で決まるため、所定の値とするにはこれ
らの抵抗値を調整しなければならない。
の発熱量の周囲温度による変化は、同図（ａ）及び（ｂ
）に示すものに比べてかなり小さくできるが、その発熱
量は各ヒータ素子１．リフアレンス抵抗素子２．抵抗３
及び４の抵抗比で決まるため、所定の値とするにはこれ
らの抵抗値を調整しなければならない。
また、第６図（ａ）〜（Ｃ）の回路では、ヒータ素子１
の抵抗値が経年変化などによりドリフトした場合、その
発熱量も変化してしまう、そのため、このヒータ素子の
発熱量が重要となるような用途（例えばこの発熱を利用
したフローセンサなど）ではヒータ素子の高い安定性が
望まれている。
の抵抗値が経年変化などによりドリフトした場合、その
発熱量も変化してしまう、そのため、このヒータ素子の
発熱量が重要となるような用途（例えばこの発熱を利用
したフローセンサなど）ではヒータ素子の高い安定性が
望まれている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、発熱
用ヒータの抵抗値が変化してもその発熱量を一定にする
ことができるヒータ温度制御回路を提供することを目的
とする。
用ヒータの抵抗値が変化してもその発熱量を一定にする
ことができるヒータ温度制御回路を提供することを目的
とする。
上記の目的を達成するために、本発明のヒータ温度制御
回路は、ジュール熱により発熱するヒータ素子と、該ヒ
ータ素子に供給する電圧及び電流を測定する回路と、そ
の電圧及び電流の値から前記ヒータ素子に供給する電力
を求める演算部と、該演算部の出力に基づき電源より前
記ヒータ素子に供給する電力を制御する電源制御部を備
えたものである。
回路は、ジュール熱により発熱するヒータ素子と、該ヒ
ータ素子に供給する電圧及び電流を測定する回路と、そ
の電圧及び電流の値から前記ヒータ素子に供給する電力
を求める演算部と、該演算部の出力に基づき電源より前
記ヒータ素子に供給する電力を制御する電源制御部を備
えたものである。
本発明においては、発熱用ヒータの制御対象としてその
ヒータ素子の消費電力を用い、このヒータの抵抗値が変
化してもその消費電力を一定に制御することにより、そ
の発熱量を一定にすることができる。
ヒータ素子の消費電力を用い、このヒータの抵抗値が変
化してもその消費電力を一定に制御することにより、そ
の発熱量を一定にすることができる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明のヒータ温度制御回路の一実施例を示す
ブロック図である。第１図において、１はフローセンサ
を構成する従来例と同様の発熱用ヒータ素子（以下ヒー
タと略す）であり、１１はこのヒータｌの電圧を測定す
るために利得ＸＩを持つ演算増幅器、１２はヒータ１に
所定の電流を供給する電圧制御型電流源、１３は演算増
幅器１１の出力電圧値と電流ｓ１２の入力電圧との積を
演算してヒータｌに供給する電力を求める演算回路、１
４はこの演算回路１３の出力によりヒータ１に供給する
電力を制御するための電源制御部としての演算増幅器で
あり、この演算増幅器１４の一方の入力端子には駆動電
源１５（第３図参照）の電圧Ｖｐが印加されている。
ブロック図である。第１図において、１はフローセンサ
を構成する従来例と同様の発熱用ヒータ素子（以下ヒー
タと略す）であり、１１はこのヒータｌの電圧を測定す
るために利得ＸＩを持つ演算増幅器、１２はヒータ１に
所定の電流を供給する電圧制御型電流源、１３は演算増
幅器１１の出力電圧値と電流ｓ１２の入力電圧との積を
演算してヒータｌに供給する電力を求める演算回路、１
４はこの演算回路１３の出力によりヒータ１に供給する
電力を制御するための電源制御部としての演算増幅器で
あり、この演算増幅器１４の一方の入力端子には駆動電
源１５（第３図参照）の電圧Ｖｐが印加されている。
この実施例の構成によると、ヒータ１の電圧を測定する
演算増幅器１１の出力電圧値を■。、電流源１２の入力
電圧、相互コンダクタンスをそれぞれＶ＋１ｇｏとした
とき、ヒータ１には、電流源１２により、ｇ、・■、の
電流が流れる。このため、その電流を１．Ｎ 、演算回
路１３の出力電圧をｖ２とすれば、これは、 Ｖｚ ＝ （１／ ｇｅｍ ） ＶＩＮＸ Ｉ□ ・・
・（１１となり、ヒータｌの印加電力に比例した値とな
る。
演算増幅器１１の出力電圧値を■。、電流源１２の入力
電圧、相互コンダクタンスをそれぞれＶ＋１ｇｏとした
とき、ヒータ１には、電流源１２により、ｇ、・■、の
電流が流れる。このため、その電流を１．Ｎ 、演算回
路１３の出力電圧をｖ２とすれば、これは、 Ｖｚ ＝ （１／ ｇｅｍ ） ＶＩＮＸ Ｉ□ ・・
・（１１となり、ヒータｌの印加電力に比例した値とな
る。
よって、電源１５よりの電圧Ｖ、を所定の値にすること
により、ヒータｌの印加電力を制御することができる。
により、ヒータｌの印加電力を制御することができる。
第２図は本発明の他の実施例を示すプロ、り図であり、
第１図と同一または相当部分については同符号を用いて
その説明は省略する。
第１図と同一または相当部分については同符号を用いて
その説明は省略する。
第２図において第１図との異なる点は、ヒータｌの両端
の電圧の差を求める演算増幅器１６と電流制御型電圧源
１７を設け、これら出力の積を演算回路１３で求めて、
その出力によりヒータ１に供給する電力を制御するよう
にしたことである。
の電圧の差を求める演算増幅器１６と電流制御型電圧源
１７を設け、これら出力の積を演算回路１３で求めて、
その出力によりヒータ１に供給する電力を制御するよう
にしたことである。
この実施例によれば、電圧源１７により、ヒータ１に流
れる電流Ｈａ、、）に比例した電圧が得られ、この電圧
をｖ４とすると、これはＶ４ ＝ （１／ｇ、）Ｌ、
・・・１２）となる、そのため、この電圧Ｖ４と演
算増幅器１６の出力電圧Ｖｌｌｌ＋を演算回路１３に入
力することにより、その出力電圧Ｖ、は Ｖｓ ＝（１／ ｇｏ ） ＶＩＨＸ １１１１４
Ｈ＋ ・（３１となり、第１図と同様に動作する。
れる電流Ｈａ、、）に比例した電圧が得られ、この電圧
をｖ４とすると、これはＶ４ ＝ （１／ｇ、）Ｌ、
・・・１２）となる、そのため、この電圧Ｖ４と演
算増幅器１６の出力電圧Ｖｌｌｌ＋を演算回路１３に入
力することにより、その出力電圧Ｖ、は Ｖｓ ＝（１／ ｇｏ ） ＶＩＨＸ １１１１４
Ｈ＋ ・（３１となり、第１図と同様に動作する。
第３図は第２図の実施例の具体的な回路構成図である。
ここでは、ヒータ１の両端の電圧の差を検出するために
演算増幅器２０と４個の抵抗２１〜２４から°なる回路
を設け、このヒータｌに直列に接続された抵抗１８によ
り該ヒータ１に流れる電流を電圧に変換している。そし
て、演算回路１３としてＡＤ５３８を用い、これはアナ
ログ・マルチプライヤと呼ばれるＩＣで、その出力電圧
ｖ０は、各端子の入力電圧をそれぞれＶ、、ＶＹ、Ｖ。
演算増幅器２０と４個の抵抗２１〜２４から°なる回路
を設け、このヒータｌに直列に接続された抵抗１８によ
り該ヒータ１に流れる電流を電圧に変換している。そし
て、演算回路１３としてＡＤ５３８を用い、これはアナ
ログ・マルチプライヤと呼ばれるＩＣで、その出力電圧
ｖ０は、各端子の入力電圧をそれぞれＶ、、ＶＹ、Ｖ。
とすると、
ｖｏ ＝Ｖ、ｔ （Ｖ２／Ｖ）ｌ） ・−、、
（４１という形で表される。これにより、演算増幅器１
４の負（−）側端子電圧Ｖ−は、ヒータｌのヒータ電力
をＰＭ、抵抗１８の抵抗値をＲ８とすると、Ｖ−＝Ｖ□
・Ｉ＊Ｎ−Ｒ５＝ＰＭ ・Ｒ５・ ・（５） と表わされ、この演算増幅器１４によりＰＨ−Ｒｓ ＝
Ｖｒ となるように■、が変化する。これによって、ヒータ電
力ＰＨを電源１５の電圧■、により自由に設定でき、ま
たヒータ１の抵抗値には影響しないことがわかる。
（４１という形で表される。これにより、演算増幅器１
４の負（−）側端子電圧Ｖ−は、ヒータｌのヒータ電力
をＰＭ、抵抗１８の抵抗値をＲ８とすると、Ｖ−＝Ｖ□
・Ｉ＊Ｎ−Ｒ５＝ＰＭ ・Ｒ５・ ・（５） と表わされ、この演算増幅器１４によりＰＨ−Ｒｓ ＝
Ｖｒ となるように■、が変化する。これによって、ヒータ電
力ＰＨを電源１５の電圧■、により自由に設定でき、ま
たヒータ１の抵抗値には影響しないことがわかる。
第４図は第１図の実施例の具体的な回路構成図ある。こ
の例では、ヒータ１の電圧を測定するために演算増幅器
２５と抵抗２６〜２９からなる回路を設け、これら抵抗
２６〜２９の各々の抵抗値Ｒ３〜Ｒ４を、Ｒ＋ ＝Ｒｚ
＝Ｒ３＝Ｒａとしたとき、ヒータ１にはＶ ｒ ／
Ｒａの電流が流れ、この演算増幅器２５の出力電圧は、
２ＸＶＩＮとなる。
の例では、ヒータ１の電圧を測定するために演算増幅器
２５と抵抗２６〜２９からなる回路を設け、これら抵抗
２６〜２９の各々の抵抗値Ｒ３〜Ｒ４を、Ｒ＋ ＝Ｒｚ
＝Ｒ３＝Ｒａとしたとき、ヒータ１にはＶ ｒ ／
Ｒａの電流が流れ、この演算増幅器２５の出力電圧は、
２ＸＶＩＮとなる。
よって、演算回路１３として用いるマルチプライヤ（Ａ
Ｄ５３８）の出力電圧■。は、 Ｖｏ ＝Ｖ＋ Ｘ ２ ＸＶＩＨ＝Ｒ４×２ Ｘ ＩＩ
ＭＸＶＩＩＩＩ＝２・Ｒ４・Ｒ，・・・・・（６） となり、第３図の回路と同様に、 ２ ’ Ｒａ ’ ＰＨ＝ ＶＰ となるように電圧Ｖ、が制御されることになる。
Ｄ５３８）の出力電圧■。は、 Ｖｏ ＝Ｖ＋ Ｘ ２ ＸＶＩＨ＝Ｒ４×２ Ｘ ＩＩ
ＭＸＶＩＩＩＩ＝２・Ｒ４・Ｒ，・・・・・（６） となり、第３図の回路と同様に、 ２ ’ Ｒａ ’ ＰＨ＝ ＶＰ となるように電圧Ｖ、が制御されることになる。
なお、この実施例では２つの電圧の掛算用にＡＤ５３８
用いたが、これは２つの入力電圧の掛算が行なえるもの
であれば何でもよく、例えばギルバートのマルチプライ
ヤ回路を用いてもよい。
用いたが、これは２つの入力電圧の掛算が行なえるもの
であれば何でもよく、例えばギルバートのマルチプライ
ヤ回路を用いてもよい。
また、電源１５の電圧Ｖ、の値は第３図では固定となっ
ているが、たとえば第４図のように、参照電圧Ｖ ｒｅ
ｆに対し周囲温度測定用の温度センサ３０と抵抗３１と
の回路を設けて、その■、を周囲温度に応じて変化させ
るようにしてもよく、これにより、ヒータ電力に任意の
温度特性を持たせることができる。
ているが、たとえば第４図のように、参照電圧Ｖ ｒｅ
ｆに対し周囲温度測定用の温度センサ３０と抵抗３１と
の回路を設けて、その■、を周囲温度に応じて変化させ
るようにしてもよく、これにより、ヒータ電力に任意の
温度特性を持たせることができる。
また、上記実施例ではすべてアナログ信号により処理し
ているが、第５図に示すように、電流出力型Ｄ／Ａ変換
器４１．Ａ／Ｄ変換器４２及びマイクロプロセッサから
なるコントロール回路４３を設け、ヒータ電力の制御を
ディジタル的に行なうこともできる。
ているが、第５図に示すように、電流出力型Ｄ／Ａ変換
器４１．Ａ／Ｄ変換器４２及びマイクロプロセッサから
なるコントロール回路４３を設け、ヒータ電力の制御を
ディジタル的に行なうこともできる。
以上説明したように、本発明のヒータ温度制御回路によ
れば、発熱用ヒータの制御対象としてそのヒータの消費
電力を用いているため、ヒータの抵抗値が変化してもそ
の消費電力は一定であるから、その発熱量も一定となる
。つまりヒータの抵抗のドリフトに対してその発熱量を
一定にすることができる。
れば、発熱用ヒータの制御対象としてそのヒータの消費
電力を用いているため、ヒータの抵抗値が変化してもそ
の消費電力は一定であるから、その発熱量も一定となる
。つまりヒータの抵抗のドリフトに対してその発熱量を
一定にすることができる。
また、駆動電源の電圧Ｖ、を一定にすれば、周囲温度の
変化に対しても発熱量を一定にすることができる。さら
に、この電圧■、を周囲温度の関数とすることで、発熱
量の温度特性を任意に設定することができ、この発熱を
利用したセンサの温度特性の補償を行なうことも可能で
ある。
変化に対しても発熱量を一定にすることができる。さら
に、この電圧■、を周囲温度の関数とすることで、発熱
量の温度特性を任意に設定することができ、この発熱を
利用したセンサの温度特性の補償を行なうことも可能で
ある。
第１図は本発明のヒータ温度制御回路の一実施例を示す
ブロック図、第２図は本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図、第３図は第２図の実施例の具体的な回路構成図、
第４図は第１図の実施例相当の具体的な回路構成図、第
５図は本発明の別の実施例を示すブロック図、第６図（
ａ）、 （ｂ）及び（ｃ） ハそれぞれ従来例の回路図
である。 １・・・ヒータ素子、１１，１６，２０．２５・・・演
算増幅器、１２・・・電圧制御型電流源、１３・・・演
算回路、１４・・・電源制御用演算増幅器、１５・・・
駆動電源、１７・・・電流制御型電圧源。
ブロック図、第２図は本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図、第３図は第２図の実施例の具体的な回路構成図、
第４図は第１図の実施例相当の具体的な回路構成図、第
５図は本発明の別の実施例を示すブロック図、第６図（
ａ）、 （ｂ）及び（ｃ） ハそれぞれ従来例の回路図
である。 １・・・ヒータ素子、１１，１６，２０．２５・・・演
算増幅器、１２・・・電圧制御型電流源、１３・・・演
算回路、１４・・・電源制御用演算増幅器、１５・・・
駆動電源、１７・・・電流制御型電圧源。
Claims (2)
- （１）ジュール熱により発熱するヒータ素子と、該ヒー
タ素子に供給する電圧及び電流を測定する回路と、その
電圧及び電流の値から前記ヒータ素子に供給する電力を
求める演算部と、該演算部の出力に基づき電源より前記
ヒータ素子に供給する電力を制御する電源制御部を備え
たことを特徴とするヒータ温度制御回路。 - （２）請求項１において、電源の電圧を周囲温度に応じ
て可変するようにしたことを特徴とするヒタ温度制御回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2149905A JPH0718729B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | ヒータ温度制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2149905A JPH0718729B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | ヒータ温度制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443919A true JPH0443919A (ja) | 1992-02-13 |
| JPH0718729B2 JPH0718729B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=15485164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2149905A Expired - Fee Related JPH0718729B2 (ja) | 1990-06-11 | 1990-06-11 | ヒータ温度制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718729B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6323895A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-02-01 | フアルミタリア・カルロ・エルバ・エツセ・ピ−・ア− | 新規な６−もしくは７−メチレンアンドロスタ−１，４−ジエン−３，１７−ジオン誘導体およびその製造方法 |
| JPH0447225A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-17 | Tokyo Gas Co Ltd | 熱式流速センサ及びこのセンサを用いたフルイディック流量計 |
| JP2007163411A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 熱式流量センサ |
| CN112393777A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-23 | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 一种恒功率热式气体质量流量计 |
-
1990
- 1990-06-11 JP JP2149905A patent/JPH0718729B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6323895A (ja) * | 1986-07-14 | 1988-02-01 | フアルミタリア・カルロ・エルバ・エツセ・ピ−・ア− | 新規な６−もしくは７−メチレンアンドロスタ−１，４−ジエン−３，１７−ジオン誘導体およびその製造方法 |
| JP2643943B2 (ja) * | 1986-07-14 | 1997-08-25 | フアルミタリア・カルロ・エルバ・エツセ・ピ−・ア− | 新規な６−もしくは７−メチレンアンドロスタ−１，４−ジエン−３，１７−ジオン誘導体およびその製造方法 |
| JPH0447225A (ja) * | 1990-06-14 | 1992-02-17 | Tokyo Gas Co Ltd | 熱式流速センサ及びこのセンサを用いたフルイディック流量計 |
| JP2007163411A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 熱式流量センサ |
| CN112393777A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-02-23 | 重庆川仪自动化股份有限公司 | 一种恒功率热式气体质量流量计 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0718729B2 (ja) | 1995-03-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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