JPH0749977B2 - Flow velocity sensor-Drive system - Google Patents

Flow velocity sensor-Drive system

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JPH0749977B2
JPH0749977B2 JP61096076A JP9607686A JPH0749977B2 JP H0749977 B2 JPH0749977 B2 JP H0749977B2 JP 61096076 A JP61096076 A JP 61096076A JP 9607686 A JP9607686 A JP 9607686A JP H0749977 B2 JPH0749977 B2 JP H0749977B2
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Japan
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resistance
flow velocity
temperature
differential amplifier
bridge circuit
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勉 疋田
克俊 高尾
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Sharp Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は流速センサーを用いて流体の流速を低消費電力
で測定する流速センサー駆動方式に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flow velocity sensor driving method for measuring a flow velocity of a fluid with low power consumption by using a flow velocity sensor.

〈従来技術〉 発熱抵抗体を加熱し発熱抵抗体から流体に伝達される熱
量の変化を利用して流体の流れる速度を求める方式とし
ては、流体の温度と発熱体の温度差が一定となるよう測
温抵抗体と発熱抵抗体をブリッジ回路内に接続してブリ
ッジ回路からの出力を増幅し、フィードバックすること
により流体温度の影響を補償すると同時に流体の流速を
測定する方法が採られていた。
<Prior Art> As a method of heating the heating resistor and utilizing the change in the amount of heat transferred from the heating resistor to the fluid to determine the flow velocity of the fluid, the temperature difference between the fluid and the heating element should be constant. A method of measuring the flow velocity of the fluid at the same time as compensating the influence of the fluid temperature by connecting the resistance temperature detector and the heating resistor in the bridge circuit and amplifying and feeding back the output from the bridge circuit has been adopted.

しかしながら、この方法では常時ブリッジ回路及びフィ
ードバック回路等に通電しておく必要があり、携帯性を
要求される流速計としては、電池の消耗が大きく実用的
ではない。
However, in this method, it is necessary to constantly energize the bridge circuit, the feedback circuit, and the like, and this is not practical for a current meter that requires portability because the battery is exhausted.

〈発明の目的〉 本発明は上述の従来技術に改良を加え、低消費電力で流
体の流速を計測することを可能とする流速センサー駆動
方式を提供することを目的とする。
<Object of the Invention> It is an object of the present invention to provide a flow velocity sensor driving method that is capable of measuring the flow velocity of a fluid with low power consumption by improving the above-mentioned conventional technique.

〈実施例〉 第1図は本発明の1実施例を示す流速センサー駆動回路
の回路構成図である。
<Embodiment> FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a flow velocity sensor drive circuit showing an embodiment of the present invention.

図中1は乾電池、2はスイッチ素子、3〜7はそれぞれ
ブリッジ回路を構成する抵抗である。
In the figure, 1 is a dry battery, 2 is a switch element, and 3 to 7 are resistors that form a bridge circuit.

その内、3,4は固定抵抗、5は固定抵抗または半固定抵
抗のどちらでもよい。6,7は測温抵抗体でありその抵抗
値と温度係数が等しいものを用いる。
Among them, 3 and 4 may be fixed resistors and 5 may be fixed resistors or semi-fixed resistors. Reference numerals 6 and 7 are resistance temperature detectors, and those having the same resistance value and temperature coefficient are used.

8は差動増幅器、9は発熱用抵抗でジュール熱によって
発熱し、この温度は測温抵抗体7(測温抵抗値Rs)に伝
達されるようにRsに非常に近接して配置するものとす
る。
Reference numeral 8 is a differential amplifier, and 9 is a heating resistor, which generates heat by Joule heat. This temperature is to be arranged very close to Rs so that it is transmitted to the resistance temperature detector 7 (temperature measurement resistance value Rs). To do.

スイッチ素子2が開かれている場合即ち回路に電源が加
えられていないときにはR1=R2,Rf=Rsとなる条件で各
抵抗値を選定するものとする。
When the switch element 2 is open, that is, when the circuit is not powered, each resistance value is selected under the condition of R 1 = R 2 and Rf = Rs.

いま、スイッチ素子2が閉じたときは図中に示された差
動増幅器8の正入力端子と負入力端子に生ずる2つの電
圧v1,v2は次のような関係となる。
Now, when the switch element 2 is closed, the two voltages v 1 and v 2 generated at the positive input terminal and the negative input terminal of the differential amplifier 8 shown in the figure have the following relationship.

v1>v2 ……(1) 電源1の電圧をEとすると、v1,v2は次式で表わされ
る。
v 1 > v 2 (1) If the voltage of the power supply 1 is E, v 1 and v 2 are expressed by the following equation.

ここでR3の値によってv1−v2の値が変わるので、差動増
幅器8への差動入力電圧が変化する。
Since the value of v 1 −v 2 changes depending on the value of R 3 , the differential input voltage to the differential amplifier 8 changes.

今、無風状態で考えると、R3を大きくすれば差動入力電
圧は大きくなり従って差動増幅器8の出力電圧は増大
し、これにより発熱抵抗体9(RH)でのジュール熱が増
大する。結果的にはこの熱量が測温抵抗体(Rs)7を加
熱し、測温抵抗体7の抵抗値が増加し、v1−v2が減少す
る方向に動き、最終的には、v1−v20になり回路全体
が平衝状態となる。この状態のとき差動増幅器8の出力
電圧V0は一定値となっている。
Considering now in a windless state, if R 3 is increased, the differential input voltage is increased and accordingly the output voltage of the differential amplifier 8 is increased, which increases the Joule heat in the heating resistor 9 (R H ). . As a result, this amount of heat heats the resistance temperature detector (Rs) 7, the resistance value of the resistance temperature detector 7 increases, and v 1 −v 2 moves in the direction of decreasing, and finally v 1 -V 2 0 and the entire circuit is in equilibrium. In this state, the output voltage V 0 of the differential amplifier 8 has a constant value.

ここで差動増幅器8の増幅度をαとすれば、次式が成立
する。
Here, if the amplification degree of the differential amplifier 8 is α, the following equation holds.

V0=α(V1−V2) ……(4) 従って増幅度αが大きい程V1−V2はより零に近くなる。V 0 = α (V 1 −V 2 ) (4) Therefore, the larger the amplification factor α, the closer V 1 −V 2 becomes to zero.

R3を一定値に保ったまま動作させると無風状態では、R3
の値によって定まる電圧V0が出力に得られるのでこの時
の電圧V0を無風状態での基準出力とすることができる。
If R 3 is operated with a constant value, R 3
Since the voltage V 0 determined by the value of is obtained at the output, the voltage V 0 at this time can be used as the reference output in the windless state.

次に測温抵抗体Rf,Rsにある温度の流体が流れて風速が
生ずると、以下に説明するような動作が起こる。
Next, when a fluid of a certain temperature flows in the resistance temperature detectors Rf and Rs to generate a wind velocity, the operation described below occurs.

測温抵抗体6の抵抗値Rfは流体の温度に応じて変化する
が、その変化の割合は測温抵抗体7のRsと同じである。
(但し、これは、発熱抵抗9のRHからの加熱がない場合
を考えたときである。)従ってV2は変化するがV1も同様
に変化するのでV2−V1は変らない。このことから流体の
温度による依存性は無視して考えることができる。
The resistance value Rf of the resistance temperature detector 6 changes according to the temperature of the fluid, but the rate of change is the same as Rs of the resistance temperature detector 7.
(However, this is when considering the case where there is no heating from the heating resistor 9 from R H. ) Therefore, V 2 changes, but V 1 also changes, so V 2 −V 1 does not change. From this, the dependence of the fluid temperature on temperature can be ignored.

流体の流速に対してはこの値が大きい程測温抵抗体Rsか
ら奪われる熱量は大きくなり、その結果、該測温抵抗体
Rsの温度は下り、その温度係数によって当然抵抗値も下
る。
With respect to the flow velocity of the fluid, the larger this value is, the larger the amount of heat taken from the resistance temperature detector Rs becomes.
The temperature of Rs decreases, and the resistance value naturally decreases due to the temperature coefficient.

その結果V1も減少することになりV2−V1が増加する。回
路全体としてはV2−V1が零になるようにフィードバック
がかかっているため、出力電圧V0が増加することによっ
て発熱抵抗体RHの発熱が増加し、これにより測温抵抗体
Rsは加熱され、その抵抗値が増加してV2が上昇し、最終
的にV1−V2が平衝状態を満たすことになる。
As a result, V 1 also decreases and V 2 −V 1 increases. Since feedback is applied to the circuit as a whole so that V 2 −V 1 becomes zero, an increase in the output voltage V 0 causes an increase in heat generation of the heating resistor R H.
Rs is heated, its resistance value increases, V 2 rises, and finally V 1 −V 2 satisfies the equilibrium state.

即ち、流速があればその大きさに応じて差動増幅器8の
出力電圧V0が変化する。従って、V0の値から流体の流速
を測定することが可能となる。
That is, if there is a flow velocity, the output voltage V 0 of the differential amplifier 8 changes according to its magnitude. Therefore, it becomes possible to measure the flow velocity of the fluid from the value of V 0 .

以上が抵抗ブリッジと差動増幅器8によるフィードバッ
ク制御によって流体の流速を測定する原理である。
The above is the principle of measuring the flow velocity of the fluid by the feedback control by the resistance bridge and the differential amplifier 8.

次に上述したフィードバック制御回路を基本として消費
電力の低減化の方法について述べる。
Next, a method of reducing power consumption will be described based on the above-mentioned feedback control circuit.

これは、スイッチ素子2のオン(ON)−オフ(OFF)に
よって実現可能となる。即ち、流速を測定したい時のみ
スイッチ素子2を短時間(3〜5秒)閉じる。次に、該
スイッチ素子2を開く直前の出力電圧V0をサンプルホー
ルド等の手段で読みとれば、かなりの精度で流速測定が
可能である。本発明者の実験によれば、スイッチ素子2
の閉じている時間が3秒の場合で、流体の風速が20cm/
秒以上の場合、1%以下の誤差となっていることが確認
された。
This can be realized by turning on (ON) -off (OFF) the switch element 2. That is, the switch element 2 is closed for a short time (3 to 5 seconds) only when it is desired to measure the flow velocity. Next, if the output voltage V 0 immediately before opening the switch element 2 is read by means such as sample hold, the flow velocity can be measured with considerable accuracy. According to an experiment by the present inventor, the switching element 2
When the closed time is 3 seconds, the wind speed of the fluid is 20 cm /
It was confirmed that the error was 1% or less when the time was longer than 2 seconds.

通常フィードバック制御がかかってない系では、発熱抵
抗体9(RH)に一定の電圧を印加したとき該発熱抵抗体
9の温度上昇の過渡的な応答は第2図に示す如く指数関
数的な曲線を描き、一定値になるまでに相当な時間を要
する。本発明者の実験では10〜20秒も要することを確認
している。このように熱力学的な応答速度は遅いため、
これを早めるには過渡的に高い電圧を加え、初期発生ジ
ュール熱を大きく設定して早く温度を上げ、徐々に加え
る電圧を下げていく方法を採る必要がある。
In a system that is not normally subjected to feedback control, when a constant voltage is applied to the heating resistor 9 ( RH ), the transient response of the temperature rise of the heating resistor 9 is exponential as shown in FIG. It takes a considerable time to draw a curve and reach a certain value. Experiments conducted by the present inventor have confirmed that it takes 10 to 20 seconds. Since the thermodynamic response speed is slow,
To accelerate this, it is necessary to adopt a method in which a transiently high voltage is applied, the initially generated Joule heat is set large, the temperature is raised quickly, and the applied voltage is gradually lowered.

これを図示したものが第3図の電圧波形である。This is shown in the voltage waveform of FIG.

このような電圧波形は本実施例の駆動回路によって自動
的に得られる。
Such a voltage waveform is automatically obtained by the drive circuit of this embodiment.

即ち第1図において、スイッチ素子2が開いていて回路
全体に電源が加わっていないときから該スイッチ素子が
閉じられた後の過渡応答は次のように説明することがで
きる。
That is, in FIG. 1, the transient response after the switch element 2 is open and no power is applied to the entire circuit and after the switch element is closed can be explained as follows.

スイッチ素子2が閉じた瞬間から回路に電源が接続され
るため、スイッチ素子2が開いている状態では発熱抵抗
体9が発熱していないのでv2は低い電圧になってお
り、、v1−v2は大きな値となる。従って、差動増幅器8
の出力電圧V0はV0=α(v1−v2)より非常に大きな電圧
が発生することになる。この大きな値のV0によってRH
発熱するので、測温抵抗体Rsの温度は急速に上昇する。
従って、該抵抗Rsの抵抗値も急速に増加し、v2も同様の
速さで増加する。v1−v2はこのようにして急激に減少し
速やかに平衝状態に達する。即ち、フィードバック制御
をかけることにより短い時間内に平衝点に達する。従っ
て、スイッチ素子2を閉成している時間はこれに伴なっ
て短くてよい。
Since the power supply is connected to the circuit from the moment when the switch element 2 is closed, the heating resistor 9 does not generate heat when the switch element 2 is open, so that v 2 is a low voltage, and v 1 − v 2 has a large value. Therefore, the differential amplifier 8
The output voltage V 0 of V is much larger than V 0 = α (v 1 −v 2 ). Since R H generates heat due to this large value of V 0 , the temperature of the resistance temperature detector Rs rises rapidly.
Therefore, the resistance value of the resistor Rs also increases rapidly, and v 2 also increases at the same speed. In this way, v 1 −v 2 rapidly decreases and reaches the equilibrium state quickly. That is, by applying the feedback control, the equilibrium point is reached within a short time. Therefore, the time during which the switch element 2 is closed may be shortened accordingly.

これによって電源に用いる電池の寿命は長くなり、低消
費電力で流速を計測することができることになる。
As a result, the battery used for the power supply has a long life, and the flow velocity can be measured with low power consumption.

〈発明の効果〉 以上詳述した如く、本発明は流体の流速を短い時間内で
測定可能としたことによって極めて少ない消費電力とな
った。従って、携帯性を要求される乾電池駆動等の用途
に最適である。
<Effects of the Invention> As described in detail above, the present invention consumes extremely little power because the flow velocity of the fluid can be measured within a short time. Therefore, it is most suitable for applications such as dry cell driving which requires portability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の1実施例を示す流速センサー駆動回路
のブロック構成図である。 第2図は発熱抵抗体に一定電圧を印加したときのジュー
ル熱による温度上昇の様子を表わす説明図である。 第3図は発熱抵抗体に印加する電圧波形を示す波形図で
ある。 1…乾電池、2…スイッチ素子、3,4,5…固定抵抗、6,7
…測温抵抗体、8…差動増幅器、9…発熱抵抗体
FIG. 1 is a block configuration diagram of a flow velocity sensor drive circuit showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing how the temperature rises due to Joule heat when a constant voltage is applied to the heating resistor. FIG. 3 is a waveform diagram showing a voltage waveform applied to the heating resistor. 1 ... Dry battery, 2 ... Switch element, 3,4,5 ... Fixed resistance, 6,7
... Resistance temperature detector, 8 ... Differential amplifier, 9 ... Heating resistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の測温抵抗体と、該第1の測温抵抗体
に接続された第1の抵抗と、前記第1の測温抵抗体と同
じ温度係数をもつ第2の測温抵抗体と、該第2の測温抵
抗体に接続された第2の抵抗とで構成される抵抗ブリッ
ジ回路と、該抵抗ブリッジ回路からの出力を増幅する差
動増幅器と、該差動増幅器の出力電圧によって前記抵抗
ブリッジ回路の第2の測温抵抗体を加熱する発熱抵抗体
と、前記ブリッジ回路及び前記差動増幅器の電源をオン
オフするスイッチング手段とからなることを特徴とする
流速センサー駆動方式。
1. A first resistance temperature detector, a first resistance connected to the first resistance temperature detector, and a second resistance having the same temperature coefficient as that of the first resistance temperature detector. A resistance bridge circuit including a temperature resistance element and a second resistance connected to the second resistance temperature element, a differential amplifier for amplifying an output from the resistance bridge circuit, and the differential amplifier Flow rate sensor drive, comprising a heating resistor for heating the second temperature measuring resistor of the resistance bridge circuit by the output voltage of the switch and a switching means for turning on / off the power source of the bridge circuit and the differential amplifier. method.
JP61096076A 1986-04-23 1986-04-23 Flow velocity sensor-Drive system Expired - Lifetime JPH0749977B2 (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56164495A (en) * 1980-05-20 1981-12-17 Ricoh Kk Signal detecting circuit
JPS60230019A (en) * 1984-04-28 1985-11-15 Toyota Motor Corp Gas flow rate detector

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