JPH06222841A - マスフローコントローラ - Google Patents
マスフローコントローラInfo
- Publication number
- JPH06222841A JPH06222841A JP5010828A JP1082893A JPH06222841A JP H06222841 A JPH06222841 A JP H06222841A JP 5010828 A JP5010828 A JP 5010828A JP 1082893 A JP1082893 A JP 1082893A JP H06222841 A JPH06222841 A JP H06222841A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bridge circuit
- amplifier
- output signal
- mass flow
- flow controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Measuring Volume Flow (AREA)
- Flow Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブリッジ回路の出力信号のＳ／Ｎ比を改善し
たもので、高精度に流量の制御を行うことができる。 【構成】 一対の抵抗と主ガス流路から測定ガスが分流
されるセンサ管の上流側と下流側に設けられた一対の加
熱コイルとによって構成されたブリッジ回路の出力信号
を増幅器で増幅し、主ガス流路に流れるガス流量を制御
するマスフローコントローラにおいて、ブリッジ回路に
加熱コイルの熱時定数に比較して狭いパルス幅でバイア
ス電圧を印加するファンクション・ジェネレータと、フ
ァンクション・ジェネレータの出力するパルス信号と同
期してオン／オフし、ブリッジ回路の出力信号を増幅器
に出力するスイッチ手段とを設け、バイアス電圧がブリ
ッジ回路にパルス印加された時のブリッジ回路の出力信
号をサンプルホールドして増幅器に得ることを特徴とし
ている。
たもので、高精度に流量の制御を行うことができる。 【構成】 一対の抵抗と主ガス流路から測定ガスが分流
されるセンサ管の上流側と下流側に設けられた一対の加
熱コイルとによって構成されたブリッジ回路の出力信号
を増幅器で増幅し、主ガス流路に流れるガス流量を制御
するマスフローコントローラにおいて、ブリッジ回路に
加熱コイルの熱時定数に比較して狭いパルス幅でバイア
ス電圧を印加するファンクション・ジェネレータと、フ
ァンクション・ジェネレータの出力するパルス信号と同
期してオン／オフし、ブリッジ回路の出力信号を増幅器
に出力するスイッチ手段とを設け、バイアス電圧がブリ
ッジ回路にパルス印加された時のブリッジ回路の出力信
号をサンプルホールドして増幅器に得ることを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス流量を制御するマ
スフローコントローラに関し、更に詳しくは、ブリッジ
回路の出力信号のＳ／Ｎ比の改善し、高精度に流量を制
御するマスフローコントローラに関する。
スフローコントローラに関し、更に詳しくは、ブリッジ
回路の出力信号のＳ／Ｎ比の改善し、高精度に流量を制
御するマスフローコントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】マスフローコントローラによる流量の測
定は、センサ管の上流側と下流側に設けられた一対の加
熱コイルの温度差を測定することによって行われてい
る。加熱コイルは、上流側で奪われる熱に比して、下流
で奪われる熱が小さいため図５に示すような温度差ΔＴ
が生じる。この温度差ΔＴと流体の流量には図６に示す
ような一定の関係がなり立っているので、流体の流量
は、加熱コイルの温度差を加熱コイルと一対の抵抗とに
よって構成したブリッジ回路の出力電圧として検出する
ことで測定できる。
定は、センサ管の上流側と下流側に設けられた一対の加
熱コイルの温度差を測定することによって行われてい
る。加熱コイルは、上流側で奪われる熱に比して、下流
で奪われる熱が小さいため図５に示すような温度差ΔＴ
が生じる。この温度差ΔＴと流体の流量には図６に示す
ような一定の関係がなり立っているので、流体の流量
は、加熱コイルの温度差を加熱コイルと一対の抵抗とに
よって構成したブリッジ回路の出力電圧として検出する
ことで測定できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のマス
フローコントローラは、ブリッジ回路の出力電圧が小さ
いため、高精度の増幅器が必要となる。高精度の増幅器
を用いずに流量を測定しようとすると、ブリッジ回路に
印加する電圧を大きくすれば良いが、加熱コイルに発生
するジュール熱が大きくなりすぎて流量との相関が崩
れ、測定精度が悪くなるという欠点がある。
フローコントローラは、ブリッジ回路の出力電圧が小さ
いため、高精度の増幅器が必要となる。高精度の増幅器
を用いずに流量を測定しようとすると、ブリッジ回路に
印加する電圧を大きくすれば良いが、加熱コイルに発生
するジュール熱が大きくなりすぎて流量との相関が崩
れ、測定精度が悪くなるという欠点がある。
【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、ブリッジ回路に印加するバイアス電圧を加熱コ
イルの熱時定数に比較して狭いパルス幅で印加するよう
にしたもので、ブリッジ回路の出力信号のＳ／Ｎ比を改
善し、高精度に流量を制御できるマスフローコントロー
ラを提供することを目的としている。
もので、ブリッジ回路に印加するバイアス電圧を加熱コ
イルの熱時定数に比較して狭いパルス幅で印加するよう
にしたもので、ブリッジ回路の出力信号のＳ／Ｎ比を改
善し、高精度に流量を制御できるマスフローコントロー
ラを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、一対の抵抗と主ガス流路から測定
ガスが分流されるセンサ管の上流側と下流側に設けられ
た一対の加熱コイルとによって構成されたブリッジ回路
の出力信号を増幅器で増幅し、主ガス流路に流れるガス
流量を制御するマスフローコントローラにおいて、前記
ブリッジ回路に前記加熱コイルの熱時定数に比較して狭
いパルス幅でバイアス電圧を印加するファンクション・
ジェネレータと、このファンクション・ジェネレータの
出力するパルス信号と同期してオン／オフし、前記ブリ
ッジ回路の出力信号を前記増幅器に出力するスイッチ手
段とを設け、前記バイアス電圧が前記ブリッジ回路にパ
ルス印加された時の前記ブリッジ回路の出力信号をサン
プルホールドして前記増幅器に得ることを特徴としてい
る。
るために、本発明は、一対の抵抗と主ガス流路から測定
ガスが分流されるセンサ管の上流側と下流側に設けられ
た一対の加熱コイルとによって構成されたブリッジ回路
の出力信号を増幅器で増幅し、主ガス流路に流れるガス
流量を制御するマスフローコントローラにおいて、前記
ブリッジ回路に前記加熱コイルの熱時定数に比較して狭
いパルス幅でバイアス電圧を印加するファンクション・
ジェネレータと、このファンクション・ジェネレータの
出力するパルス信号と同期してオン／オフし、前記ブリ
ッジ回路の出力信号を前記増幅器に出力するスイッチ手
段とを設け、前記バイアス電圧が前記ブリッジ回路にパ
ルス印加された時の前記ブリッジ回路の出力信号をサン
プルホールドして前記増幅器に得ることを特徴としてい
る。
【０００６】
【作用】ブリッジ回路に加熱コイルの熱時定数に比較し
て狭いパルス幅でバイアス電圧を印加し、このパルス信
号に基づいてブリッジ回路が出力する出力信号をパルス
信号と同期したスイッチによって増幅器に取り出す。
て狭いパルス幅でバイアス電圧を印加し、このパルス信
号に基づいてブリッジ回路が出力する出力信号をパルス
信号と同期したスイッチによって増幅器に取り出す。
【０００７】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明のマスフローコントローラ
の一実施例を示す構成ブロック図である。図中、１０は
ガスが流入されるガス流入口、１１は主ガス流路、１２
は主ガス流路１１に設けたセンサ管である。ガス流入口
１０から流入したガスは、主ガス流路１１内に設けられ
ているバイパス１３によってセンサ管１２側にも分流さ
れ、センサ管１２側に一定流量が流れるようになってい
る。１４はセンサ管１２の外周に巻かれた一対の加熱コ
イルで、一対の抵抗Ｒ1、Ｒ2とともにブリッジ回路を構
成している。
に説明する。図１は、本発明のマスフローコントローラ
の一実施例を示す構成ブロック図である。図中、１０は
ガスが流入されるガス流入口、１１は主ガス流路、１２
は主ガス流路１１に設けたセンサ管である。ガス流入口
１０から流入したガスは、主ガス流路１１内に設けられ
ているバイパス１３によってセンサ管１２側にも分流さ
れ、センサ管１２側に一定流量が流れるようになってい
る。１４はセンサ管１２の外周に巻かれた一対の加熱コ
イルで、一対の抵抗Ｒ1、Ｒ2とともにブリッジ回路を構
成している。
【０００８】ブリッジ回路は、ガスが流れていない時は
バランスされていて０Ｖの電圧を増幅器１５に出力して
いて、流れがある時には上流側が冷やされ流量に比例し
た電圧を増幅器１５に出力する。１６はブリッジ回路１
４にバイアス電圧を印加するファンクション・ジェネレ
ータで、制御回路１７によって制御され、加熱コイルの
熱時定数に比較して狭いパルス幅のバイアス電圧をブリ
ッジ回路に印加する。ＳＷ1はスイッチで、ファンクシ
ョン・ジェネレータ１６の出力するパルス信号と同期し
てオン／オフし、ブリッジ回路１４の出力信号を増幅器
１５に出力する。尚、１８は増幅器１５の入力側に設け
られたノイズ除去のコンデンサ、１９は増幅器１５の出
力電圧Ｖmに基づいて流量を制御するバルブである。
バランスされていて０Ｖの電圧を増幅器１５に出力して
いて、流れがある時には上流側が冷やされ流量に比例し
た電圧を増幅器１５に出力する。１６はブリッジ回路１
４にバイアス電圧を印加するファンクション・ジェネレ
ータで、制御回路１７によって制御され、加熱コイルの
熱時定数に比較して狭いパルス幅のバイアス電圧をブリ
ッジ回路に印加する。ＳＷ1はスイッチで、ファンクシ
ョン・ジェネレータ１６の出力するパルス信号と同期し
てオン／オフし、ブリッジ回路１４の出力信号を増幅器
１５に出力する。尚、１８は増幅器１５の入力側に設け
られたノイズ除去のコンデンサ、１９は増幅器１５の出
力電圧Ｖmに基づいて流量を制御するバルブである。
【０００９】図２は、本発明の動作を説明するための波
形図で、（Ａ）はファンクション・ジェネレータがブリ
ッジ回路に印加するバイアス電圧を示し、（Ｂ）はブリ
ッジ回路が出力する出力電圧Ｖmを示している。図中、
ＶSは加熱コイルに定常的に一定のジュール熱を与える
定常電圧で、加熱コイルを定常状態に維持する。ＶPは
周期的に印加されるパルス電圧で、加熱コイルがジュー
ル熱で温度上昇しすぎて、抵抗値が変化しない範囲のパ
ルス幅ｔ 1に制御される。
形図で、（Ａ）はファンクション・ジェネレータがブリ
ッジ回路に印加するバイアス電圧を示し、（Ｂ）はブリ
ッジ回路が出力する出力電圧Ｖmを示している。図中、
ＶSは加熱コイルに定常的に一定のジュール熱を与える
定常電圧で、加熱コイルを定常状態に維持する。ＶPは
周期的に印加されるパルス電圧で、加熱コイルがジュー
ル熱で温度上昇しすぎて、抵抗値が変化しない範囲のパ
ルス幅ｔ 1に制御される。
【００１０】スイッチＳＷ1は、パルスの立ち上がりと
立ち下がりとに同期して、オン／オフされるようになっ
ているため、増幅器１５には、ブリッジ回路にパルス電
圧が印加されている時のブリッジ回路の出力電圧Ｖmが
入力される。本発明は、このようにして大きなバイアス
電圧をブリッジ回路に印加することで、ブリッジ回路か
ら大きな出力電圧を得ているため、流量と出力電圧の相
関を保ったまま、精度良く流量の測定を行うことが可能
となる。尚、この場合、ブリッジ回路の感度は、ＶP／
ＶS倍改善される。
立ち下がりとに同期して、オン／オフされるようになっ
ているため、増幅器１５には、ブリッジ回路にパルス電
圧が印加されている時のブリッジ回路の出力電圧Ｖmが
入力される。本発明は、このようにして大きなバイアス
電圧をブリッジ回路に印加することで、ブリッジ回路か
ら大きな出力電圧を得ているため、流量と出力電圧の相
関を保ったまま、精度良く流量の測定を行うことが可能
となる。尚、この場合、ブリッジ回路の感度は、ＶP／
ＶS倍改善される。
【００１１】図３は、増幅器１５の零調整を同時に行う
場合のファンクション・ジェネレータのバイアス電圧の
波形図である。増幅器１５の零調整は、加熱コイル１４
の定常状態が崩れない範囲でバイアス電圧を時間ｔ2だ
けオフにすれば良い。この時、ブリッジ回路の出力電圧
は、Ｖm＝ＶP−Ｖ0となる。
場合のファンクション・ジェネレータのバイアス電圧の
波形図である。増幅器１５の零調整は、加熱コイル１４
の定常状態が崩れない範囲でバイアス電圧を時間ｔ2だ
けオフにすれば良い。この時、ブリッジ回路の出力電圧
は、Ｖm＝ＶP−Ｖ0となる。
【００１２】図４は、ファンクション・ジェネレータが
ブリッジ回路に正負対称のバイアス電圧を印加する場合
の波形図である。ＶS、Ｖ-Sは、加熱コイル１４を定常
状態に維持する電圧、ＶP、Ｖ-Pは、加熱コイル１４が
ジュール熱で温度上昇し、抵抗値が変化しない範囲のパ
ルス幅ｔ1よりなるパルス電圧である。このようなバイ
アス電圧をブリッジ回路に印加すると、ブリッジ回路の
出力電圧は、Ｖm＝ＶP−Ｖ-Pとなる。この場合は、増幅
器１５の零調整を行う必要もなく、また増幅器１５のダ
イナミックレンジを有効に利用できるという利点を有す
る。
ブリッジ回路に正負対称のバイアス電圧を印加する場合
の波形図である。ＶS、Ｖ-Sは、加熱コイル１４を定常
状態に維持する電圧、ＶP、Ｖ-Pは、加熱コイル１４が
ジュール熱で温度上昇し、抵抗値が変化しない範囲のパ
ルス幅ｔ1よりなるパルス電圧である。このようなバイ
アス電圧をブリッジ回路に印加すると、ブリッジ回路の
出力電圧は、Ｖm＝ＶP−Ｖ-Pとなる。この場合は、増幅
器１５の零調整を行う必要もなく、また増幅器１５のダ
イナミックレンジを有効に利用できるという利点を有す
る。
【００１３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明のマ
スフローコントローラは、ブリッジ回路に印加するバイ
アス電圧を加熱コイルの熱時定数に比較して狭いパルス
幅で印加するようにし、ブリッジ回路の出力信号のＳ／
Ｎ比を改善したもので、高精度に流量の制御を行うこと
ができる。
スフローコントローラは、ブリッジ回路に印加するバイ
アス電圧を加熱コイルの熱時定数に比較して狭いパルス
幅で印加するようにし、ブリッジ回路の出力信号のＳ／
Ｎ比を改善したもので、高精度に流量の制御を行うこと
ができる。
【図１】本発明のマスフローコントローラの一実施例を
示す構成ブロック図である。
示す構成ブロック図である。
【図２】本発明の動作を説明するための波形図で、
（Ａ）はファンクション・ジェネレータがブリッジ回路
に印加するバイアス電圧を示し、（Ｂ）はブリッジ回路
が出力する出力信号を示している。
（Ａ）はファンクション・ジェネレータがブリッジ回路
に印加するバイアス電圧を示し、（Ｂ）はブリッジ回路
が出力する出力信号を示している。
【図３】本発明の動作説明図で、増幅器の零調整を同時
に行う場合を示した波形図である。
に行う場合を示した波形図である。
【図４】本発明の動作説明図で、ブリッジ回路に正負対
称のバイアス電圧を印加する場合の波形図である。
称のバイアス電圧を印加する場合の波形図である。
【図５】加熱コイルの温度変化を説明する図である。
【図６】流量と温度差の関係を示した図である。
１６ ファンクション・ジェネレータ １７ 制御回路 ＳＷ1 スイッチ
Claims (1)
- 【請求項１】 一対の抵抗と主ガス流路から測定ガスが
分流されるセンサ管の上流側と下流側に設けられた一対
の加熱コイルとによって構成されたブリッジ回路の出力
信号を増幅器で増幅し、主ガス流路に流れるガス流量を
制御するマスフローコントローラにおいて、 前記ブリッジ回路に前記加熱コイルの熱時定数に比較し
て狭いパルス幅でバイアス電圧を印加するファンクショ
ン・ジェネレータと、 このファンクション・ジェネレータの出力するパルス信
号と同期してオン／オフし、前記ブリッジ回路の出力信
号を前記増幅器に出力するスイッチ手段とを設け、 前記バイアス電圧が前記ブリッジ回路にパルス印加され
た時の前記ブリッジ回路の出力信号をサンプルホールド
して前記増幅器に得ることを特徴としたマスフローコン
トローラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010828A JPH06222841A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | マスフローコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5010828A JPH06222841A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | マスフローコントローラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06222841A true JPH06222841A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=11761228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5010828A Pending JPH06222841A (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | マスフローコントローラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06222841A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015151638A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | 日立金属株式会社 | 熱式質量流量測定方法、当該方法を使用する熱式質量流量計、及び当該熱式質量流量計を使用する熱式質量流量制御装置 |
-
1993
- 1993-01-26 JP JP5010828A patent/JPH06222841A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015151638A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | 日立金属株式会社 | 熱式質量流量測定方法、当該方法を使用する熱式質量流量計、及び当該熱式質量流量計を使用する熱式質量流量制御装置 |
| CN106133484A (zh) * | 2014-03-31 | 2016-11-16 | 日立金属株式会社 | 热式质量流量测定方法、使用该方法的热式质量流量计以及使用该热式质量流量计的热式质量流量控制装置 |
| JPWO2015151638A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2017-04-13 | 日立金属株式会社 | 熱式質量流量測定方法、当該方法を使用する熱式質量流量計、及び当該熱式質量流量計を使用する熱式質量流量制御装置 |
| CN106133484B (zh) * | 2014-03-31 | 2019-10-15 | 日立金属株式会社 | 热式质量流量测定方法、流量计以及流量控制装置 |
| US10508943B2 (en) | 2014-03-31 | 2019-12-17 | Hitachi Metals, Ltd. | Thermal mass flow rate measurement method, thermal mass flow meter using said method, and thermal mass flow controller using said thermal mass flow meter |
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