JPH0718729B2 - 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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- JPH0718729B2 JPH0718729B2 JP2149905A JP14990590A JPH0718729B2 JP H0718729 B2 JPH0718729 B2 JP H0718729B2 JP 2149905 A JP2149905 A JP 2149905A JP 14990590 A JP14990590 A JP 14990590A JP H0718729 B2 JPH0718729 B2 JP H0718729B2
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- heater
- voltage
- circuit
- heater element
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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(a)，(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Ｉ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、ブリッジ回路の各辺にヒータ素子1,周囲温度測
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(a)，(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Ｉ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、ブリッジ回路の各辺にヒータ素子1,周囲温度測
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,リファレンス抵抗素子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。
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,リファレンス抵抗素子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。
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１の電圧を測定する
ために利得X1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
出力電圧値と電流源12の入力電圧との積を演算してヒー
タ１に供給する電力を求める演算回路、14はこの演算回
路13の出力によりヒータ１に供給する電圧を制御するた
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１の電圧を測定する
ために利得X1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
出力電圧値と電流源12の入力電圧との積を演算してヒー
タ１に供給する電力を求める演算回路、14はこの演算回
路13の出力によりヒータ１に供給する電圧を制御するた
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VRH、電流源12の入力電
圧，相互コンダクタンスをそれぞれV1，gmとしたとき、
ヒータ１には、電流源12により、gm・V1の電流が流れ
る。このため、その電流をIRH、演算回路13の出力電圧
をV2とすれば、これは、 V2＝（1/gm）VRH×IRH ・・・(1) となり、ヒータ１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VPを所定の値にすることにより、ヒ
ータ１の印加電力を制御することができる。
演算増幅器11の出力電圧値をVRH、電流源12の入力電
圧，相互コンダクタンスをそれぞれV1，gmとしたとき、
ヒータ１には、電流源12により、gm・V1の電流が流れ
る。このため、その電流をIRH、演算回路13の出力電圧
をV2とすれば、これは、 V2＝（1/gm）VRH×IRH ・・・(1) となり、ヒータ１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VPを所定の値にすることにより、ヒ
ータ１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ブロック図であり、
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１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（IRH）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/gm）IRH ・・・・(2) となる。そのため、この電圧V4と演算増幅器16の出力電
圧VRHを演算回路13に入力することにより、その出力電
圧V5は V5＝（1/gm）VRH×IRH ・・・(3) となり、第１図と同様に動作する。
る電流（IRH）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/gm）IRH ・・・・(2) となる。そのため、この電圧V4と演算増幅器16の出力電
圧VRHを演算回路13に入力することにより、その出力電
圧V5は V5＝（1/gm）VRH×IRH ・・・(3) 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１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VX，VY，VZとすると、 V0＝VY（VZ/VX） ・・・・(4) という形で表される。これにより、演算増幅器14の負
（−）側端子電圧V-はヒータ１のヒータ電力をPH、抵抗
18の抵抗値をRSとすると、 V-＝VRH・IRH・RS＝PH・RS ・・・・(5) と表わされ、この演算増幅器14により PH・RS＝VP となるようにV3が変化する。これによって、ヒータ電力
PHを電源15の電圧VP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。
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１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VX，VY，VZとすると、 V0＝VY（VZ/VX） ・・・・(4) という形で表される。これにより、演算増幅器14の負
（−）側端子電圧V-はヒータ１のヒータ電力をPH、抵抗
18の抵抗値をRSとすると、 V-＝VRH・IRH・RS＝PH・RS ・・・・(5) と表わされ、この演算増幅器14により PH・RS＝VP となるようにV3が変化する。これによって、ヒータ電力
PHを電源15の電圧VP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R1〜R4を、R1＝R2＝R3＝R4としたとき、
ヒータ１にはV1/R4の電流が流れ、この演算増幅器25の
出力電圧は、２×VRHとなる。よって、演算回路13とし
て用いるマルチプライヤ（AD538）の出力電圧V0は、 V0＝V1×２×VRH＝R4×２×IRH×VRH＝２・R4・RH ・・
・・・(6) となり、第３図の回路と同様に、 ２・R4・PH＝VP となるように電圧V1が制御されることになる。
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R1〜R4を、R1＝R2＝R3＝R4としたとき、
ヒータ１にはV1/R4の電流が流れ、この演算増幅器25の
出力電圧は、２×VRHとなる。よって、演算回路13とし
て用いるマルチプライヤ（AD538）の出力電圧V0は、 V0＝V1×２×VRH＝R4×２×IRH×VRH＝２・R4・RH ・・
・・・(6) となり、第３図の回路と同様に、 ２・R4・PH＝VP となるように電圧V1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を用
いたが、これは２つの入力電圧の掛算が行えるものであ
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。
いたが、これは２つの入力電圧の掛算が行えるものであ
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VP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Vref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VP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。
るが、たとえば第４図のように、参照電圧Vref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VP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4
1,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4
1,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。
〔発明の効果〕 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VP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VP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。
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VP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)は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)は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)
- 【請求項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。 - 【請求項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 JPH0443919A (ja) | 1992-02-13 |
| JPH0718729B2 true 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) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8617107D0 (en) * | 1986-07-14 | 1986-08-20 | Erba Farmitalia | 6-/7-methylenandrosta-1 4-diene-3 17-dione derivatives |
| 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 |
| JP4790405B2 (ja) * | 2005-12-16 | 2011-10-12 | 三菱電機株式会社 | 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443919A (ja) | 1992-02-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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