JPH1038653A - Flow velocity detector - Google Patents
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- JPH1038653A JPH1038653A JP8196084A JP19608496A JPH1038653A JP H1038653 A JPH1038653 A JP H1038653A JP 8196084 A JP8196084 A JP 8196084A JP 19608496 A JP19608496 A JP 19608496A JP H1038653 A JPH1038653 A JP H1038653A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータエレメント
と、そのヒータエレメント上を移動する流体により引き
起こされる熱移動により抵抗値を変化させる測温抵抗エ
レメントとで構成される流速センサを使って流体の流速
を検出する流速検出装置に関し、特に、流速の測定中
に、流速センサやその駆動回路が故障しているのか否か
ということを検出できるようにする流速検出装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the use of a flow rate sensor comprising a heater element and a temperature-measuring resistance element for changing a resistance value by heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. The present invention relates to a flow velocity detecting device for detecting a flow velocity, and more particularly to a flow velocity detecting device which can detect whether or not a flow velocity sensor and its driving circuit are out of order during measurement of a flow velocity.
【0002】流体の流速を測定する流速センサに対して
は、燃焼制御系等に使用される場合、非常に高い信頼性
が要求されることになる。これから、流速の測定中に、
流速センサが故障しているのか否かを検出できるように
する構成の構築が叫ばれている。[0002] A flow rate sensor for measuring the flow rate of a fluid requires extremely high reliability when used in a combustion control system or the like. From now on, while measuring the flow velocity,
The construction of a configuration capable of detecting whether or not the flow velocity sensor has failed is called for.
【0003】[0003]
【従来の技術】本出願人は、特願平3-106528 号公報
で、ヒータエレメントと、そのヒータエレメント上を移
動する流体により引き起こされる熱移動により抵抗値を
変化させる測温抵抗エレメントとで構成される流速セン
サとして、高精度かつ高速応答を実現する微細加工ダイ
アフラム構成の流速センサを開示した。2. Description of the Related Art The present applicant discloses in Japanese Patent Application No. 3-106528 a heater element and a temperature-measuring resistance element whose resistance value is changed by heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. As a flow rate sensor to be performed, a flow rate sensor having a micro-machined diaphragm that realizes high-accuracy and high-speed response has been disclosed.
【0004】図15(a)に、この微細加工ダイアフラ
ム構成の流速センサの一例の斜視図、図15(b)に、
その断面図を図示する。この図において、1は例えば単
結晶シリコンからなる約1.7ミリ角、厚さ約0.7ミリの
半導体基板であり、この半導体基板1の中央部には、異
方性エッチングにより空隙部2が形成されており、この
空隙部2の上部は、半導体基板1から空間的に隔離さ
れ、結果的に半導体基板1から熱的に絶縁されたダイア
フラム部3が形成されている。そして、このダイアフラ
ム部3の表面には、薄膜のヒータエレメント4と、それ
を挟む一対の薄膜の測温抵抗エレメント5,6とが形成さ
れ、更に、空隙部2の形成されていない半導体基板1の
表面には、薄膜の周囲温度測温抵抗エレメント7が形成
されている。FIG. 15A is a perspective view of an example of a flow rate sensor having the microfabricated diaphragm, and FIG.
FIG. In this drawing, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate made of, for example, single-crystal silicon and having a thickness of about 1.7 mm square and a thickness of about 0.7 mm. Is formed, and the upper portion of the gap 2 is spatially isolated from the semiconductor substrate 1, and as a result, a diaphragm 3 thermally insulated from the semiconductor substrate 1 is formed. A thin-film heater element 4 and a pair of thin-film temperature measuring resistance elements 5 and 6 sandwiching the heater element 4 are formed on the surface of the diaphragm portion 3. Is formed with a thin-film ambient temperature measuring resistance element 7 on the surface thereof.
【0005】このダイアフラム部3は、窒化シリコンや
酸化シリコンやポリイミド等のような絶縁性材料を使
い、例えば厚さ1ミクロン程度に形成されており、端部
からの熱伝導による損失は極めて小さく熱絶縁が実現さ
れている。ヒータエレメント4、測温抵抗エレメント
5,6、周囲温度測温抵抗エレメント7は、白金、ニッケ
ル、鉄・ニッケル合金、サーミスタ材料などの薄膜で作
られており、測温抵抗エレメント5,6及び周囲温度測温
抵抗エレメント7は、温度変化に応じて抵抗値が変化す
る特性を持つ。The diaphragm 3 is made of an insulating material such as silicon nitride, silicon oxide, polyimide or the like and is formed to a thickness of, for example, about 1 μm. The loss due to heat conduction from the end is extremely small. Insulation has been achieved. The heater element 4, the resistance temperature measurement elements 5, 6 and the ambient temperature resistance resistance element 7 are made of a thin film of platinum, nickel, iron / nickel alloy, thermistor material, etc. The temperature-measuring resistance element 7 has a characteristic that a resistance value changes according to a temperature change.
【0006】図16に、この微細加工ダイアフラム構成
の流速センサの温度分布を示す。ヒータエレメント4の
加熱処理を司る制御回路は、ヒータエレメント4を、周
囲温度測温抵抗エレメント7で検出される周囲温度より
もある一定の温度差thを持つ温度になるようにと加熱
する。このとき、流体が流れなければ、測温抵抗エレメ
ント5,6 の温度t1,t2は、この図に示すようにほぼ等し
くなる。FIG. 16 shows a temperature distribution of the flow rate sensor having the microfabricated diaphragm. The control circuit that controls the heating process of the heater element 4 heats the heater element 4 so that the temperature of the heater element 4 becomes a temperature having a certain temperature difference th from the ambient temperature detected by the ambient temperature measuring resistance element 7. At this time, if the fluid does not flow, the temperatures t1, t2 of the temperature measuring resistance elements 5, 6 become substantially equal as shown in this figure.
【0007】そして、例えば、測温抵抗エレメント5か
ら測温抵抗エレメント6の配設方向に流体が移動する
と、上流側の測温抵抗エレメント5は、冷却されてΔt1
だけ温度が下がり、下流側の測温抵抗エレメント6は、
熱移動により加熱されてΔt2だけ温度が上昇する。この
結果、測温抵抗エレメント5と測温抵抗エレメント6と
の間に温度差が生じ、これを受けて、測温抵抗エレメン
ト5,6を組み込んだホイーストンブリッジ回路等は、そ
の温度差により生ずる抵抗変化を電圧に変換することで
流体の流速に応じた電圧を出力する。For example, when the fluid moves from the temperature measuring resistance element 5 to the direction in which the temperature measuring resistance element 6 is disposed, the temperature measuring resistance element 5 on the upstream side is cooled to Δt1
Only the temperature drops, and the temperature measuring resistance element 6 on the downstream side
Heated by the heat transfer, the temperature rises by Δt2. As a result, a temperature difference occurs between the temperature measuring resistance element 5 and the temperature measuring resistance element 6, and in response thereto, a Wheatstone bridge circuit or the like incorporating the temperature measuring resistance elements 5, 6 is generated due to the temperature difference. By converting the resistance change into a voltage, a voltage corresponding to the flow velocity of the fluid is output.
【0008】このように構成される微細加工ダイアフラ
ム構成の流速センサは、熱絶縁された非常に薄いダイア
フラム部3を使って流速を検出することから、高感度
で、応答速度が速く、かつ低消費電力で流速を測定でき
るという特徴がある。[0008] The flow rate sensor having the micro-fabricated diaphragm configured as described above detects the flow rate using the very thin diaphragm section 3 which is thermally insulated, and therefore has high sensitivity, high response speed, and low power consumption. It has the characteristic that the flow velocity can be measured with electric power.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、このよ
うな微細加工ダイアフラム構成の流速センサを用いる場
合、その故障を検出する機能を持っていなかった。In the prior art, when such a flow rate sensor having a microfabricated diaphragm is used, it does not have a function of detecting a failure.
【0010】しかしながら、微細加工ダイアフラム構成
の流速センサの持つダイアフラム部3は、厚さが非常に
薄いため、ダスト等の付着により熱的性質が変わること
で、出力特性が当初のものとは異なるものとなってしま
ったり、誤った取り扱いや過大な風速への暴露によって
破損することが起こる。また、ヒータエレメント4や測
温抵抗エレメント5,6 や周囲温度測温抵抗エレメント7
は、微細パターンの薄膜でできており、過大電流や過大
電圧が印加された場合に焼損してしまう恐れがある。ま
た、電気的配線のために、電極部が露出した構造になっ
ているので、導電性異物の付着・堆積によって電極間が
短絡することで、ヒータエレメント4や測温抵抗エレメ
ント5,6 や周囲温度測温抵抗エレメント7が機能しなく
なる恐れがある。However, since the diaphragm portion 3 of the flow sensor having the microfabricated diaphragm has a very small thickness, the thermal characteristics change due to the adhesion of dust and the like, and the output characteristics are different from those at the beginning. Or damage due to improper handling or exposure to excessive wind speeds. Further, the heater element 4, the temperature measuring resistance elements 5, 6 and the ambient temperature
Is made of a thin film having a fine pattern, and may be burned out when an excessive current or an excessive voltage is applied. In addition, since the electrode portion is exposed for electrical wiring, a short circuit occurs between the electrodes due to the adhesion and deposition of conductive foreign matter, and the heater element 4, the temperature measuring resistance elements 5, 6 and the There is a risk that the temperature measurement resistance element 7 will not function.
【0011】これから、微細加工ダイアフラム構成の流
速センサを実用化していくには、それが正常であるのか
否かということを検出できるようにする構成を構築して
いく必要がある。[0011] From now on, in order to put a flow sensor having a microfabricated diaphragm configuration into practical use, it is necessary to construct a configuration capable of detecting whether the flow sensor is normal or not.
【0012】特に、高い安全性が要求される工業用燃焼
制御用途に用いる場合には、誤った検出信号による誤っ
た燃焼制御を防止するために、この流速センサの診断機
能を具備していくことが不可欠となる。しかるに、従来
技術では、このような技術的手段を持っていないことか
ら、流速センサの正常/異常の診断ができず、これがた
めに燃焼制御全体の信頼性を低下させてしまうという欠
点があった。In particular, when used in industrial combustion control applications requiring high safety, the flow rate sensor must be provided with a diagnosis function to prevent erroneous combustion control due to erroneous detection signals. Becomes indispensable. However, in the prior art, since there is no such technical means, the normal / abnormal diagnosis of the flow rate sensor cannot be performed, and this has a disadvantage that the reliability of the entire combustion control is reduced. .
【0013】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、ヒータエレメントと、そのヒータエレメント
上を移動する流体により引き起こされる熱移動により抵
抗値を変化させる測温抵抗エレメントとで構成される流
速センサを使って流体の流速を検出する構成を採るとき
にあって、流速の測定中に、流速センサやその駆動回路
が故障しているのか否かということを検出できるように
する新たな流速検出装置の提供を目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and includes a heater element and a temperature measuring resistance element that changes a resistance value by heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. When adopting a configuration that detects the flow velocity of a fluid using a flow velocity sensor, a new flow velocity that can detect whether the flow velocity sensor or its drive circuit has failed during measurement of the flow velocity It is intended to provide a detection device.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の流速検出装置では、ヒータエレメントを回
路要素として有して、ヒータエレメントを加熱するヒー
タ加熱回路と、温度に応じて抵抗値を変化させる測温抵
抗エレメントを回路要素として有して、ヒータエレメン
ト上を移動する流体により引き起こされる熱移動を検出
するセンサ検出回路とを備える構成を採るときにあっ
て、ヒータ加熱回路に供給される駆動信号の供給・遮断
を制御するスイッチ手段と、このスイッチ手段を制御す
ることで、ヒータ加熱回路に供給される駆動信号を遮断
する制御手段と、この制御手段の制御動作に応答して出
力されるセンサ検出回路の出力値から、装置の正常異常
を判定する判定手段とを備える構成を採る。In order to achieve this object, a flow rate detecting device according to the present invention has a heater element as a circuit element, a heater heating circuit for heating the heater element, and a resistance element corresponding to the temperature. A temperature detecting resistance element for changing the value as a circuit element, and a sensor detecting circuit for detecting heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. Switch means for controlling the supply / interruption of the drive signal to be supplied, control means for interrupting the drive signal supplied to the heater heating circuit by controlling the switch means, and response to the control operation of the control means. A configuration is provided that includes a determination unit that determines whether the device is normal or abnormal based on the output value of the sensor detection circuit that is output.
【0015】このように構成される本発明の流速検出装
置では、制御手段は、通常動作時には、スイッチ手段を
制御してヒータ加熱回路に駆動信号を供給することでヒ
ータエレメントを加熱し、これを受けて、センサ検出回
路は、流体の流速に応じた出力信号を出力する。[0015] In the flow velocity detecting device of the present invention configured as described above, during normal operation, the control means controls the switch means to supply a drive signal to the heater heating circuit to heat the heater element. In response, the sensor detection circuit outputs an output signal corresponding to the flow rate of the fluid.
【0016】そして、制御手段は、検査動作時には、ス
イッチ手段を制御してヒータ加熱回路への駆動信号の供
給を遮断することでヒータエレメントの加熱を停止し、
これを受けて、センサ検出回路は、流体が流れていない
ときに出力する出力信号を出力する。In the inspection operation, the control means stops the heating of the heater element by controlling the switch means to cut off the supply of the drive signal to the heater heating circuit,
In response, the sensor detection circuit outputs an output signal that is output when no fluid is flowing.
【0017】この制御手段の制御動作を受けて、判定手
段は、検査動作時に出力されるセンサ検出回路の出力値
が、流体の流れていないときの値を示しているのか否か
をチェックすることで、装置が正常であるのか否かを判
定する。In response to the control operation of the control means, the determination means checks whether or not the output value of the sensor detection circuit output at the time of the inspection operation indicates a value when no fluid is flowing. Then, it is determined whether or not the device is normal.
【0018】このようにして、本発明の流速検出装置に
よれば、流速の測定中に、流速測定に用いるヒータエレ
メントや測温抵抗エレメントに故障が発生しているのか
否かを検出できるようになるとともに、ヒータ加熱回路
やセンサ検出回路に故障が発生しているのか否かを検出
できるようになるので、燃焼制御系のような高い信頼性
の要求される所にも適用できるようになる。As described above, according to the flow rate detecting device of the present invention, it is possible to detect whether a failure has occurred in the heater element or the temperature measuring resistance element used for the flow rate measurement during the measurement of the flow rate. In addition, since it is possible to detect whether or not a failure has occurred in the heater heating circuit or the sensor detection circuit, it can be applied to a place requiring high reliability such as a combustion control system.
【0019】この構成を採るときにあって、制御手段
は、電源が供給されるときに、それをトリガとして、シ
ーケンス動作に従ってスイッチ手段を遮断モードに制御
してから、通常動作時の状態である供給モードに設定す
るように処理することがあり、このときには、流速検出
装置の出力信号を受け取る装置側に判定手段を備える構
成を採ることが好ましい。In this configuration, when power is supplied, the control means controls the switch means to the cut-off mode in accordance with a sequence operation by using the power as a trigger, and is in a state of normal operation. In some cases, processing is performed to set the supply mode. In this case, it is preferable to employ a configuration in which a determination unit is provided on a device that receives an output signal of the flow velocity detection device.
【0020】この構成を採ると、流速検出装置と、流速
検出装置の出力信号を受け取る装置との間に、スイッチ
手段を制御するための制御線を設ける必要がないという
利点があるとともに、既に取り付けられている流速検出
装置に代えて、本発明の流速検出装置をそのまま取り付
けられるという利点がある。This configuration has the advantage that it is not necessary to provide a control line for controlling the switch means between the flow velocity detecting device and the device for receiving the output signal of the flow velocity detecting device. There is an advantage that the flow velocity detecting device of the present invention can be directly attached in place of the flow velocity detecting device provided.
【0021】また、本発明の流速検出装置では、ヒータ
エレメントを回路要素として有して、ヒータエレメント
を加熱するヒータ加熱回路と、温度に応じて抵抗値を変
化させる測温抵抗エレメントを回路要素として有して、
ヒータエレメント上を移動する流体により引き起こされ
る熱移動を検出するセンサ検出回路とを備える構成を採
るときにあって、ヒータ加熱回路に設けられ、導通・非
導通動作して、ヒータ加熱回路の回路形態を変更する1
つ又は複数のスイッチ手段と、このスイッチ手段を制御
することで、ヒータエレメントの発熱温度を変更する制
御手段と、この制御手段の制御動作に応答して出力され
るセンサ検出回路の出力値から、装置の正常異常を判定
する判定手段とを備える構成を採る。Further, in the flow velocity detecting device of the present invention, a heater element is provided as a circuit element, and a heater heating circuit for heating the heater element and a temperature measuring resistance element for changing a resistance value according to the temperature are provided as circuit elements. Have
And a sensor detection circuit for detecting heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. The circuit configuration of the heater heating circuit is provided in the heater heating circuit and conducts and non-conducts. 1 to change
One or more switch means, a control means for changing the heat generation temperature of the heater element by controlling the switch means, and an output value of a sensor detection circuit output in response to a control operation of the control means, And a determining means for determining whether the device is normal or abnormal.
【0022】このように構成される本発明の流速検出装
置では、制御手段は、通常動作時には、スイッチ手段を
制御してヒータ加熱回路の回路形態を正規のものにする
ことでヒータエレメントを正規の温度に加熱し、これを
受けて、センサ検出回路は、流体の流速に応じた出力信
号を出力する。In the flow velocity detecting device of the present invention configured as described above, during normal operation, the control means controls the switch means to make the circuit configuration of the heater heating circuit normal, thereby allowing the heater element to operate normally. Upon heating to the temperature, the sensor detection circuit outputs an output signal corresponding to the flow velocity of the fluid.
【0023】そして、制御手段は、検査動作時には、ス
イッチ手段を制御してヒータ加熱回路の回路形態を正規
のものから変更することでヒータエレメントを正規のも
のとは異なる温度に加熱し、これを受けて、センサ検出
回路は、正規温度で出力していた出力値と正規温度と変
更温度とから特定される出力値を持つ出力信号を出力す
る。During the inspection operation, the control means controls the switch means to change the circuit configuration of the heater heating circuit from the normal one, thereby heating the heater element to a temperature different from the normal one. In response, the sensor detection circuit outputs an output signal having an output value specified at the normal temperature and an output value specified from the normal temperature and the changed temperature.
【0024】この制御手段の制御動作を受けて、判定手
段は、検査動作前に出力されていたセンサ検出回路の出
力値と、検査動作時に出力されるセンサ検出回路の出力
値とから、装置が正常であるのか否かを判定する。In response to the control operation of the control means, the judging means determines whether or not the apparatus is based on the output value of the sensor detection circuit output before the inspection operation and the output value of the sensor detection circuit output during the inspection operation. It is determined whether or not it is normal.
【0025】このようにして、本発明の流速検出装置に
よれば、流速の測定中に、流速測定に用いるヒータエレ
メントや測温抵抗エレメントに故障が発生しているのか
否かを検出できるようになるとともに、ヒータ加熱回路
やセンサ検出回路に故障が発生しているのか否かを検出
できるようになるので、燃焼制御系のような高い信頼性
の要求される所にも適用できるようになる。As described above, according to the flow velocity detecting device of the present invention, it is possible to detect whether or not a failure has occurred in the heater element or the temperature measuring resistance element used for the flow velocity measurement during the measurement of the flow velocity. In addition, since it is possible to detect whether or not a failure has occurred in the heater heating circuit or the sensor detection circuit, it can be applied to a place requiring high reliability such as a combustion control system.
【0026】この構成を採るときにあって、制御手段
は、電源が供給されるときに、それをトリガとして、シ
ーケンス動作に従ってスイッチ手段を通常動作時とは異
なるモードに制御してから、通常動作時のモードに設定
するように処理することがあり、このときには、流速検
出装置の出力信号を受け取る装置側に判定手段を備える
構成を採ることが好ましい。When adopting this configuration, when the power is supplied, the control means controls the switch means to a mode different from that of the normal operation in accordance with the sequence operation by using the trigger as a trigger, and then performs the normal operation. In some cases, the mode may be set to the time mode. At this time, it is preferable to adopt a configuration in which the device that receives the output signal of the flow velocity detecting device includes a determination unit.
【0027】この構成を採ると、流速検出装置と、流速
検出装置の出力信号を受け取る装置との間に、スイッチ
手段を制御するための制御線を設ける必要がないという
利点があるとともに、既に取り付けられている流速検出
装置に代えて、本発明の流速検出装置をそのまま取り付
けられるという利点がある。This configuration has the advantage that it is not necessary to provide a control line for controlling the switch means between the flow velocity detecting device and the device for receiving the output signal of the flow velocity detecting device. There is an advantage that the flow velocity detecting device of the present invention can be directly attached in place of the flow velocity detecting device provided.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。図1に、本発明を具備する流速検出
装置10の装置構成を図示する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments. FIG. 1 illustrates a device configuration of a flow velocity detecting device 10 having the present invention.
【0029】この図に示すように、本発明の流速検出装
置10は、図15に示した微細加工ダイアフラム構成で
構成されるヒータエレメント4/測温抵抗エレメント
5,6/周囲温度測温抵抗エレメント7を持つ流速センサ
20と、ヒータエレメント4及び周囲温度測温抵抗エレ
メント7を回路要素として有して、ヒータエレメント4
の加熱処理を制御する発熱制御回路30と、図2に示す
回路で構成されて、測温抵抗エレメント5,6の抵抗値に
応じた電圧を発生する温度差増幅回路40と、例えばマ
イクロプロセッサで構成されて、ヒータエレメント4/
測温抵抗エレメント5,6/周囲温度測温抵抗エレメント
7の故障等を検出するセンサチェック機構50とを備え
る。As shown in this figure, the flow velocity detecting device 10 of the present invention has a heater element 4 / temperature measuring resistance element 5,6 / ambient temperature temperature measuring resistance element which is constituted by the micro-machined diaphragm structure shown in FIG. And a heater element 4 and an ambient temperature resistance element 7 as circuit elements.
A heat generation control circuit 30 for controlling the heating process of FIG. 1, a temperature difference amplifying circuit 40 constituted by the circuit shown in FIG. 2 and generating a voltage corresponding to the resistance value of the resistance temperature measuring elements 5 and 6, for example, a microprocessor The heater element 4 /
A sensor check mechanism 50 for detecting a failure or the like of the temperature measuring resistance elements 5, 6 / ambient temperature temperature measuring resistance element 7 is provided.
【0030】ここで、図2中に示す記号41は差動アン
プであり、この温度差増幅回路40の差動アンプ41
は、ヒータエレメント4が加熱されていないときには0
Vの電圧を出力するように調整されている。Here, a symbol 41 shown in FIG. 2 is a differential amplifier.
Is 0 when the heater element 4 is not heated.
It is adjusted to output a voltage of V.
【0031】図3に、発熱制御回路30の一実施例を図
示する。この実施例の発熱制御回路30は、ヒータエレ
メント4と固定抵抗R1の直列接続と、周囲温度測温抵
抗エレメント7と固定抵抗R2の直列接続とを並列に接
続することで構成されるホイーストンブリッジ回路と、
ホイーストンブリッジ回路の持つ2つの直列接続の中間
点の電位差を増幅するオペアンプU1と、オペアンプU
1の出力に応じてホイーストンブリッジ回路に供給する
電流量を制御するトランジスタQ1と、トランジスタQ
1のバイアス用電圧を発生する固定抵抗R3,4と、固定
抵抗R3と並列に設けられて、トランジスタQ1のエミ
ッタとベースとを短絡するスイッチ300とを備える。FIG. 3 shows an embodiment of the heat generation control circuit 30. The heat generation control circuit 30 of this embodiment is configured by connecting a series connection of a heater element 4 and a fixed resistor R1 and a series connection of an ambient temperature resistance measuring element 7 and a fixed resistor R2 in parallel. Circuit and
An operational amplifier U1 for amplifying a potential difference between two series-connected intermediate points of the Wheatstone bridge circuit, and an operational amplifier U
A transistor Q1 for controlling the amount of current supplied to the Wheatstone bridge circuit in accordance with the output of
There are provided fixed resistors R3, 4 for generating one bias voltage, and a switch 300 provided in parallel with the fixed resistor R3 to short-circuit the emitter and base of the transistor Q1.
【0032】この構成に従って、図3に示す発熱制御回
路30は、スイッチ300が開動作するときには、トラ
ンジスタQ1を介して、ホイーストンブリッジ回路に電
流が供給され、半導体基板1から熱的に絶縁されている
ヒータエレメント4は、温度上昇することでその抵抗値
RHを増加させる。これに対して、ヒータエレメント4
から熱的に絶縁されている半導体基板1は温度上昇せ
ず、これから、半導体基板1に接している周囲温度測温
抵抗エレメント7は、その抵抗値RRを変化させない。
従って、この発熱制御回路30は、「RH×R2=RR
×R1」になるところで安定する。According to this configuration, when the switch 300 opens, the heat control circuit 30 shown in FIG. 3 supplies a current to the Wheatstone bridge circuit via the transistor Q 1 and is thermally insulated from the semiconductor substrate 1. The heater element 4 increases the resistance value RH by increasing the temperature. On the other hand, the heater element 4
The semiconductor substrate 1 that is thermally insulated from the semiconductor substrate 1 does not rise in temperature, and the resistance value RR of the ambient temperature measuring resistance element 7 that is in contact with the semiconductor substrate 1 does not change.
Therefore, the heat generation control circuit 30 calculates “RH × R2 = RR
× R1 ”.
【0033】このようにして、発熱制御回路30は、ヒ
ータエレメント4の抵抗値RHと、周囲温度測温抵抗エ
レメント7の抵抗値RRとの比“RH/RR”が一定、
すなわち周囲温度に対するヒータエレメント4の温度上
昇が一定となるようにと、ヒータエレメント4の加熱を
制御する。As described above, the heat generation control circuit 30 determines that the ratio “RH / RR” of the resistance value RH of the heater element 4 and the resistance value RR of the ambient temperature measuring resistance element 7 is constant.
That is, the heating of the heater element 4 is controlled so that the temperature rise of the heater element 4 with respect to the ambient temperature becomes constant.
【0034】一方、メインスイッチ300が閉動作する
ときには、トランジスタQ1のエミッタとベースとが短
絡するので、トランジスタQ1がOFFし、これによ
り、ヒータエレメント4は加熱されないことになる。On the other hand, when the main switch 300 is closed, the emitter and the base of the transistor Q1 are short-circuited, so that the transistor Q1 is turned off, so that the heater element 4 is not heated.
【0035】図4に、発熱制御回路30が図3の構成を
採る場合に、センサチェック機構50の実行する処理フ
ローの一実施例を図示する。次に、この処理フローに従
って、本発明の実行する流速センサ20のチェック処理
について説明する。FIG. 4 shows an embodiment of a processing flow executed by the sensor check mechanism 50 when the heat generation control circuit 30 adopts the configuration shown in FIG. Next, according to this processing flow, the check processing of the flow velocity sensor 20 executed by the present invention will be described.
【0036】センサチェック機構50は、流速センサ2
0の検査要求があると、図4の処理フローに示すよう
に、先ず最初に、ステップ1で、スイッチ300をON
することでトランジスタQ1をOFFさせて、ヒータエ
レメント4の加熱を停止させる。The sensor check mechanism 50 includes a flow sensor 2
When there is an inspection request of 0, first, as shown in the processing flow of FIG.
Then, the transistor Q1 is turned off, and the heating of the heater element 4 is stopped.
【0037】続いて、ステップ2で、規定時間が経過す
るのを待つことで、それまで加熱されていたヒータエレ
メント4が冷却するのを待つ。ヒータエレメント4は、
厚さ1ミクロン程度のダイアフラム部3に形成されてい
ることから、この冷却時間は数ms程度と極めて短い。Subsequently, in step 2, by waiting for the specified time to elapse, it waits for the heater element 4 that has been heated to cool down. The heater element 4
The cooling time is extremely short, on the order of several ms, since it is formed on the diaphragm 3 having a thickness of about 1 micron.
【0038】ステップ2での処理に従って、ヒータエレ
メント4が非加熱状態の周囲温度まで冷却すると、続い
て、ステップ3で、温度差増幅回路40の出力値を読み
取り、続くステップ4で、スイッチ300をOFFする
ことで検査要求前の状態に戻す。After the heater element 4 cools down to the non-heated ambient temperature in accordance with the processing in step 2, the output value of the temperature difference amplifier circuit 40 is read in step 3, and the switch 300 is turned on in step 4 By turning OFF, it returns to the state before the inspection request.
【0039】ヒータエレメント4が加熱されていないと
きには、流体の流れの有無にかかわらず、2つの測温抵
抗エレメント5,6 に温度差が生じないことから、温度差
増幅回路40の出力値は本来の0Vを示すことになる。When the heater element 4 is not heated, there is no temperature difference between the two resistance temperature measuring elements 5 and 6 regardless of the flow of the fluid. Of 0V.
【0040】これから、続くステップ5で、ステップ3
で読み取った温度差増幅回路40の出力値がほぼ0Vを
示すのか否かを判断して、0Vを示さないことを判断す
るときには、ステップ6に進んで、外部に対してセンサ
異常を出力し、0Vを示すことを判断するときには、ス
テップ7に進んで、外部に対してセンサ正常を出力す
る。From now on, in the following step 5, step 3
It is determined whether the output value of the temperature difference amplifying circuit 40 read in step 2 indicates substantially 0 V, and when it is determined that the output value does not indicate 0 V, the process proceeds to step 6 and a sensor abnormality is output to the outside. When it is determined to indicate 0 V, the process proceeds to step 7 and outputs a normal sensor value to the outside.
【0041】このようにして、センサチェック機構50
は、ヒータエレメント4の加熱を一時的に停止させる構
成を採って、そのときの温度差増幅回路40の出力値か
ら、ヒータエレメント4の断線や、発熱制御回路30の
動作不良や、温度差増幅回路40の動作不良を検出する
のである。Thus, the sensor check mechanism 50
Adopts a configuration in which the heating of the heater element 4 is temporarily stopped, and based on the output value of the temperature difference amplifying circuit 40 at that time, the disconnection of the heater element 4, the malfunction of the heat generation control circuit 30, the temperature difference amplification The operation failure of the circuit 40 is detected.
【0042】上述したように、流速センサ20のダイア
フラム部3は熱的に絶縁された構造になっており、非常
に高感度であるために、ほんのわずかの気体の揺らぎで
も出力が変動してしまう。これから、ゼロ点出力の確認
が難しいという欠点があるが、センサチェック機構50
の処理に従って、この出力ドリフトについてもチェック
できるようになる。As described above, the diaphragm portion 3 of the flow rate sensor 20 has a thermally insulated structure and has a very high sensitivity, so that the output fluctuates even with a slight fluctuation of gas. . Although there is a disadvantage that it is difficult to confirm the zero point output, the sensor check mechanism 50
According to the processing described above, the output drift can be checked.
【0043】図5に、発熱制御回路30の他の実施例を
図示する。この実施例の発熱制御回路30は、図3の実
施例の持つ周囲温度測温抵抗エレメント7と固定抵抗R
2の直列接続に代えて、周囲温度測温抵抗エレメント7
と固定抵抗R2と固定抵抗R2’と固定抵抗R2''の直
列接続を備えるとともに、固定抵抗R2と固定抵抗R
2’の接続点の電位をオペアンプU1に入力するメイン
スイッチ301と、周囲温度測温抵抗エレメント7と固
定抵抗R2''の接続点の電位をオペアンプU1に入力す
るスイッチ302と、固定抵抗R2’と固定抵抗R2''
の接続点の電位をオペアンプU1に入力するスイッチ3
03とを備えることを特徴とする。ここで、メインスイ
ッチ301は、通常動作時には閉動作するように構成さ
れている。FIG. 5 shows another embodiment of the heat generation control circuit 30. The heat generation control circuit 30 of this embodiment includes an ambient temperature measurement resistance element 7 and a fixed resistance R
2 instead of the series connection of
And a fixed resistor R2, a fixed resistor R2 ', and a fixed resistor R2''connected in series.
A main switch 301 for inputting a potential at a connection point 2 'to the operational amplifier U1, a switch 302 for inputting a potential at a connection point between the ambient temperature resistance measuring element 7 and the fixed resistor R2''to the operational amplifier U1, and a fixed resistor R2' And fixed resistor R2 ''
Switch 3 for inputting the potential of the connection point to the operational amplifier U1
03 is provided. Here, the main switch 301 is configured to close during normal operation.
【0044】この構成に従って、図5に示す発熱制御回
路30は、スイッチ300が開動作するときにあって、
メインスイッチ301のみが閉動作するときには、「R
H×R2=(RR+R2’+R2'') ×R1」になると
ころで安定し、スイッチ302のみが閉動作するときに
は、「RH×(R2+R2’+R2'')=RR×R1」
になるところで安定し、スイッチ303のみが閉動作す
るときには、「RH×(R2+R2')=(RR+R
2'')×R1」になるところで安定する。According to this configuration, the heat generation control circuit 30 shown in FIG.
When only the main switch 301 performs the closing operation, “R
H × R2 = (RR + R2 ′ + R2 ″) × R1 ”, and when only the switch 302 is closed,“ RH × (R2 + R2 ′ + R2 ″) = RR × R1 ”
, And when only the switch 303 is closed, “RH × (R2 + R2 ′) = (RR + R
2 ″) × R1 ”.
【0045】すなわち、メインスイッチ301のみが閉
動作するときには、RHは最も高い抵抗値を示すところ
で安定し、従って、ヒータエレメント4は最も高い温度
に加熱され、スイッチ302のみが閉動作するときに
は、RHは最も低い抵抗値を示すところで安定し、従っ
て、ヒータエレメント4は最も低い温度に加熱され、ス
イッチ303のみが閉動作するときには、RHは中間の
抵抗値を示すところで安定し、従って、ヒータエレメン
ト4は中間の温度に加熱される。That is, when only the main switch 301 performs the closing operation, RH is stabilized at the highest resistance value. Therefore, the heater element 4 is heated to the highest temperature. When only the switch 302 performs the closing operation, RH is maintained. Is stable at the lowest resistance value, so that the heater element 4 is heated to the lowest temperature, and when only the switch 303 is closed, RH is stable at the middle resistance value, and thus the heater element 4 is stable. Is heated to an intermediate temperature.
【0046】流速センサ20が正常に動作しているとき
には、ヒータエレメント4の加熱温度と、温度差増幅回
路40の出力値との間には比例関係が成立し、これか
ら、同一の流速であるならば、温度差増幅回路40は、
メインスイッチ301のみが閉動作するときに最も大き
な電圧を出力し、スイッチ302のみが閉動作するとき
に最も小さな電圧を出力し、スイッチ303のみが閉動
作するときに中間の電圧を出力することになる。When the flow velocity sensor 20 is operating normally, a proportional relationship is established between the heating temperature of the heater element 4 and the output value of the temperature difference amplifying circuit 40. For example, the temperature difference amplification circuit 40
It outputs the largest voltage when only the main switch 301 is closed, outputs the smallest voltage when only the switch 302 is closed, and outputs an intermediate voltage when only the switch 303 is closed. Become.
【0047】図6に、発熱制御回路30が図5の構成を
採る場合に、センサチェック機構50の実行する処理フ
ローの一実施例を図示する。次に、この処理フローに従
って、本発明の実行する流速センサ20のチェック処理
について説明する。FIG. 6 shows an embodiment of a processing flow executed by the sensor check mechanism 50 when the heat generation control circuit 30 adopts the configuration shown in FIG. Next, according to this processing flow, the check processing of the flow velocity sensor 20 executed by the present invention will be described.
【0048】センサチェック機構50は、通常に動作し
ているときにあって、流速に変化が発生していないとき
に流速センサ20の検査要求があると、図6の処理フロ
ーに示すように、先ず最初に、ステップ1で、温度差増
幅回路40の出力値を読み取る。上述したように、通常
動作時には、メインスイッチ301のみがONしてお
り、このときの出力値は流速に応じた正規の値を示して
いる。When there is a request for inspection of the flow rate sensor 20 when the flow rate does not change during normal operation, as shown in the processing flow of FIG. First, in step 1, the output value of the temperature difference amplifier circuit 40 is read. As described above, during the normal operation, only the main switch 301 is ON, and the output value at this time indicates a regular value corresponding to the flow velocity.
【0049】続いて、ステップ2で、変数iに“1”を
セットし、続くステップ3で、変数iの指すスイッチの
みをONする。変数iの値“1”はスイッチ300を指
すことが定義されており、これから、このステップ3で
は、先ず最初に、スイッチ300のみをONするように
制御する。すなわち、ヒータエレメント4の加熱を停止
させるように制御する。Subsequently, at step 2, "1" is set to the variable i, and at step 3, only the switch indicated by the variable i is turned on. It is defined that the value "1" of the variable i indicates the switch 300. Therefore, in step 3, control is first performed so that only the switch 300 is turned on. That is, control is performed so that heating of the heater element 4 is stopped.
【0050】続いて、ステップ4で、規定時間が経過す
るのを待つことで、ヒータエレメント4の温度が安定す
るのを待って、続くステップ5で、温度差増幅回路40
の出力値を読み取る。正常状態であれば、上述したよう
に、この出力値は0Vを示すことになる。Subsequently, in step 4, waiting for the specified time to elapse, the temperature of the heater element 4 is stabilized, and then in step 5, the temperature difference amplifying circuit 40
Read the output value of. In a normal state, as described above, this output value indicates 0V.
【0051】続いて、ステップ6で、変数iの値を1つ
インクリメントし、続くステップ7で、変数iの値が
“4”に到達したのか否かを判断して、到達していない
ことを判断するときには、ステップ3に戻っていくこと
で、ステップ3ないしステップ6の処理を繰り返してい
く。Subsequently, in step 6, the value of the variable i is incremented by one. In the following step 7, it is determined whether or not the value of the variable i has reached "4". When the determination is made, the process from step 3 to step 6 is repeated by returning to step 3.
【0052】この繰り返し処理に従って、スイッチ30
0のみをONしたことに続けて、変数iの値“2”の指
すスイッチ302のみをONすることで、ヒータエレメ
ント4を最も低い温度に加熱して、そのときの温度差増
幅回路40の出力値を読み取り、それに続けて、変数i
の値“3”の指すスイッチ303のみをONすること
で、ヒータエレメント4を中間の温度に加熱して、その
ときの温度差増幅回路40の出力値を読み取っていく。According to this repetitive processing, the switch 30
By turning ON only the switch 302 indicated by the value “2” of the variable i after turning ON only 0, the heater element 4 is heated to the lowest temperature, and the output of the temperature difference amplifier circuit 40 at that time is heated. Read the value, followed by the variable i
By turning on only the switch 303 indicated by the value “3”, the heater element 4 is heated to an intermediate temperature, and the output value of the temperature difference amplifier circuit 40 at that time is read.
【0053】そして、ステップ7で、変数iの値が
“4”に到達したことを判断すると、ステップ8に進ん
で、メインスイッチ301のみをONすることで、通常
の動作時の状態に戻す。When it is determined in step 7 that the value of the variable i has reached "4", the process proceeds to step 8, in which only the main switch 301 is turned on to return to the state during normal operation.
【0054】続いて、ステップ9で、ステップ1で読み
取った出力値が0Vを示しているのか否かということ
と、ステップ5で読み取った出力値がヒータエレメント
4の加熱温度に応じた比例関係を示しているのか否かと
いうことを評価することで、流速センサ20や発熱制御
回路30や温度差増幅回路40が正常であるのか否かを
検出し、続くステップ10で、外部にその検出結果を出
力する。Subsequently, in step 9, it is determined whether or not the output value read in step 1 indicates 0 V, and the output value read in step 5 is proportional to the heating temperature of the heater element 4. The flow rate sensor 20, the heat generation control circuit 30, and the temperature difference amplifying circuit 40 are detected as to whether the flow rate sensor 20 is normal or not. Output.
【0055】このようにして、センサチェック機構50
は、図7に示すように、ヒータエレメント4の加熱を一
時的に停止させるとともに、ヒータエレメント4の加熱
を一時的に正規のものから変更する構成を採って、その
ときの温度差増幅回路40の出力値から、ヒータエレメ
ント4の断線等や、発熱制御回路30の動作不良や、温
度差増幅回路40の動作不良を検出するのである。In this manner, the sensor check mechanism 50
As shown in FIG. 7, the temperature difference amplifying circuit 40 employs a configuration in which the heating of the heater element 4 is temporarily stopped and the heating of the heater element 4 is temporarily changed from a normal one. From the output value of the heater element 4, a malfunction of the heat control circuit 30 and a malfunction of the temperature difference amplifying circuit 40 are detected.
【0056】このセンサチェック機構50のチェック処
理は、原則として、流体の流速が一定のときに行う必要
がある。この流速一定状態は、例えば、温度差増幅回路
40の出力値の動きを監視したり、外部に設けられる流
体の流量調整弁の動きを監視することで検出できるもの
である。The check processing of the sensor check mechanism 50 must be performed when the flow velocity of the fluid is constant in principle. This constant flow velocity state can be detected, for example, by monitoring the movement of the output value of the temperature difference amplifying circuit 40 or monitoring the movement of a fluid flow control valve provided outside.
【0057】なお、ヒータエレメント4と測温抵抗エレ
メント5,6が、厚さ1ミクロン程度のダイアフラム部3
に形成されていることで極めて速い応答性を示すことか
ら、このチェック処理は極めて短い時間で実行すること
が可能である。これから、流速が一定でないときに実行
しても、かなり高い精度でもって、流速センサ20や発
熱制御回路30や温度差増幅回路40のチェックを実行
できることになる。It should be noted that the heater element 4 and the temperature-measuring resistance elements 5 and 6 are made of a diaphragm 3 having a thickness of about 1 micron.
Since the response time is extremely fast, the check processing can be executed in an extremely short time. As a result, even when the flow rate is not constant, the flow rate sensor 20, the heat generation control circuit 30, and the temperature difference amplification circuit 40 can be checked with considerably high accuracy.
【0058】図8に、発熱制御回路30の他の実施例を
図示する。この実施例の発熱制御回路30は、図5の実
施例では、固定抵抗R2と固定抵抗R2’と固定抵抗R
2''を直列に接続する構成を採ることで、ヒータエレメ
ント4の加熱温度を変更する構成を採るのに対して、そ
れらを並列に接続するとともに、固定抵抗R2と固定抵
抗R2’の並列接続を実現するスイッチ304と、固定
抵抗R2と固定抵抗R2’と固定抵抗R2''の並列接続
を実現するスイッチ305とを備える構成を採っている
点にその違いがある。FIG. 8 shows another embodiment of the heat generation control circuit 30. In the embodiment of FIG. 5, the heat generation control circuit 30 of this embodiment includes a fixed resistor R2, a fixed resistor R2 ′, and a fixed resistor R2.
By adopting a configuration in which 2 '' is connected in series, a configuration in which the heating temperature of the heater element 4 is changed is adopted, while connecting them in parallel and connecting a fixed resistor R2 and a fixed resistor R2 'in parallel. And a switch 305 that realizes a parallel connection of the fixed resistor R2, the fixed resistor R2 ′, and the fixed resistor R2 ″.
【0059】この構成に従い、スイッチ304をONす
ることで、固定抵抗R2に代えて、その抵抗値よりも小
さな値を示す固定抵抗R2と固定抵抗R2’の合成抵抗
R2cを有効なものとする。これにより、「RH×R2
c=RR×R1」の関係式に従って、RHを通常動作時
よりも高い抵抗値を示すところで安定させることで、ヒ
ータエレメント4を通常動作時よりも高い温度に加熱す
る。By turning on the switch 304 in accordance with this configuration, the combined resistance R2c of the fixed resistance R2 and the fixed resistance R2 'having a smaller value than the fixed resistance R2 is made effective instead of the fixed resistance R2. As a result, “RH × R2
According to the relational expression of c = RR × R1, the heater element 4 is heated to a temperature higher than that in the normal operation by stabilizing the RH at the point where the resistance shows a higher resistance value than in the normal operation.
【0060】そして、スイッチ304及びスイッチ30
5をONすることで、固定抵抗R2に代えて、上述の合
成抵抗R2cよりも小さな値を示す固定抵抗R2と固定
抵抗R2’と固定抵抗R2''の合成抵抗R2dを有効な
ものとする。これにより、「RH×R2d=RR×R
1」の関係式に従って、RHを更に高い抵抗値を示すと
ころで安定させることで、ヒータエレメント4を更に高
い温度に加熱するのである。The switches 304 and 30
By turning on 5, the combined resistor R2d of the fixed resistor R2, the fixed resistor R2 ′, and the fixed resistor R2 ″ having a value smaller than the combined resistor R2c is effective instead of the fixed resistor R2. Thereby, “RH × R2d = RR × R
In accordance with the relational expression of "1", the heater element 4 is heated to a higher temperature by stabilizing the RH at a point where the RH shows a higher resistance value.
【0061】この図8の実施例に従う場合、図5の実施
例で必要としていたメインスイッチ301に相当するも
のを必要としないという利点があるが、スイッチ304
/スイッチ305がホイーストンブリッジ回路に入り込
むことになるので、そのON抵抗の影響を受けるという
欠点がある。According to the embodiment of FIG. 8, there is an advantage that a switch equivalent to the main switch 301 required in the embodiment of FIG. 5 is not required.
Since the / switch 305 enters the Wheatstone bridge circuit, there is a disadvantage that it is affected by its ON resistance.
【0062】図5や図8に示した発熱制御回路30で
は、周囲温度測温抵抗エレメント7を使って、ヒータエ
レメント4の加熱温度を周囲温度よりも規定温度高い温
度値に制御するという構成を採っているが、本発明はこ
のような構成を前提とするものではなくて、周囲温度測
温抵抗エレメント7を使わない場合にもそのまま適用で
きるものである。The heat generation control circuit 30 shown in FIGS. 5 and 8 uses the ambient temperature resistance element 7 to control the heating temperature of the heater element 4 to a value higher than the ambient temperature by a specified temperature. Although the present invention is adopted, the present invention does not assume such a configuration, and can be applied as it is even when the ambient temperature measuring resistance element 7 is not used.
【0063】すなわち、例えば、図9に示すように、−
入力端子と出力端子とを短絡するオペアンプU1の出力
電圧を使って、ヒータエレメント4を定電圧で加熱する
構成を採るときには、そのオペアンプU1の+入力端子
への入力電圧をスイッチを使って変更することにより、
ヒータエレメント4への印加電圧を変更することで本発
明を実現できることになる。なお、図中に示すスイッチ
306が、ヒータエレメント4の加熱を停止させるスイ
ッチとして機能する。That is, for example, as shown in FIG.
When employing a configuration in which the heater element 4 is heated at a constant voltage by using the output voltage of the operational amplifier U1 that short-circuits the input terminal and the output terminal, the input voltage to the + input terminal of the operational amplifier U1 is changed using a switch. By doing
The present invention can be realized by changing the voltage applied to the heater element 4. The switch 306 shown in the figure functions as a switch for stopping the heating of the heater element 4.
【0064】また、例えば、図10に示すように、−入
力端子と出力端子とを短絡するオペアンプU1と、その
オペアンプU1の出力電圧により制御されるトランジス
タQ1とを使って、ヒータエレメント4を定電流で加熱
する構成を採るときには、そのオペアンプU1の+入力
端子への入力電圧をスイッチを使って変更することによ
り、ヒータエレメント4への印加電流を変更することで
本発明を実現できることになる。なお、図中に示すスイ
ッチ307が、ヒータエレメント4の加熱を停止させる
スイッチとして機能する。For example, as shown in FIG. 10, the heater element 4 is fixed by using an operational amplifier U1 for short-circuiting the input terminal and the output terminal and a transistor Q1 controlled by the output voltage of the operational amplifier U1. When employing a configuration in which heating is performed with a current, the present invention can be realized by changing the applied current to the heater element 4 by changing the input voltage to the + input terminal of the operational amplifier U1 using a switch. The switch 307 shown in the figure functions as a switch for stopping the heating of the heater element 4.
【0065】図11に、本発明を具備する流速検出装置
10の他の装置構成を図示する。この装置構成では、セ
ンサチェック機構50を流速検出装置10の内部に展開
するのではなくて、流速検出装置10を接続する燃焼制
御装置等のような本体装置100に展開するとともに、
この構成を実現するために、流速検出装置10の内部
に、ハードウェア回路やマイクロプロセッサ等により構
成されるタイマ機構60を備える構成を採っている。FIG. 11 shows another device configuration of the flow velocity detecting device 10 provided with the present invention. In this device configuration, the sensor check mechanism 50 is not developed inside the flow velocity detecting device 10 but is developed into a main body device 100 such as a combustion control device to which the flow velocity detecting device 10 is connected.
In order to realize this configuration, a configuration in which a timer mechanism 60 including a hardware circuit, a microprocessor, and the like is provided inside the flow velocity detecting device 10 is adopted.
【0066】この装置構成に従う場合、流速検出装置1
0と本体装置100との間の信号線は、本発明を具備し
ない流速検出装置と同様に、電源ラインと、グランドラ
インと、温度差増幅回路40の出力信号ラインとなるこ
とに特徴がある。これから、既に取り付けられている流
速検出装置の代わりに、本発明の流速検出装置10をそ
のまま取り付けることができるようになる。According to this device configuration, the flow velocity detecting device 1
The signal lines between 0 and the main unit 100 are characterized in that they are a power supply line, a ground line, and an output signal line of the temperature difference amplifying circuit 40, as in the case of the flow velocity detector not having the present invention. From this, the flow velocity detecting device 10 of the present invention can be directly attached instead of the already mounted flow velocity detecting apparatus.
【0067】図12に、タイマ機構60の実行する処理
フローの一実施例、図13に、この構成に従う場合にセ
ンサチェック機構50の実行する処理フローの一実施例
を図示する。ここで、この処理フローでは、発熱制御回
路30が図5の構成を採っていることを想定している。FIG. 12 shows an embodiment of a processing flow executed by the timer mechanism 60, and FIG. 13 shows an embodiment of a processing flow executed by the sensor check mechanism 50 when this configuration is followed. Here, in this processing flow, it is assumed that the heat generation control circuit 30 has the configuration shown in FIG.
【0068】次に、これらの処理フローに従って、本発
明の実行する流速センサ20のチェック処理について説
明する。タイマ機構60は、本体装置100から電源供
給が開始されると、図12の処理フローに示すように、
先ず最初に、ステップ1で、スイッチ300のみを規定
時間ONし、続いて、ステップ2で、スイッチ302の
みを規定時間ONし、続いて、ステップ3で、スイッチ
303のみを規定時間ONし、続いて、メインスイッチ
301のみをONにして処理を終了する。Next, the check processing of the flow velocity sensor 20 executed by the present invention will be described according to these processing flows. When the power supply is started from the main device 100, the timer mechanism 60, as shown in the processing flow of FIG.
First, in Step 1, only the switch 300 is turned on for a specified time, then, in Step 2, only the switch 302 is turned on for a specified time, and then, in Step 3, only the switch 303 is turned on for a specified time. Then, only the main switch 301 is turned on, and the process is terminated.
【0069】このタイマ機構60の処理に従って、図1
4に示すように、電源投入開始から規定時間の間は、ヒ
ータエレメント4が加熱されないことで、温度差増幅回
路40から0Vの電圧が出力され、それに続けて、規定
時間の間は、ヒータエレメント4が最も低い温度で加熱
されることで、温度差増幅回路40から小さな電圧が出
力され、それに続けて、規定時間の間は、ヒータエレメ
ント4が中間の温度で加熱されることで、温度差増幅回
路40から中間の電圧が出力され、それに続けて、ヒー
タエレメント4が最も高い正規の温度で加熱されるよう
に設定されることで、温度差増幅回路40から正規の大
きな電圧が出力されることになる。According to the processing of the timer mechanism 60, FIG.
As shown in FIG. 4, since the heater element 4 is not heated during the specified time from the start of power-on, a voltage of 0 V is output from the temperature difference amplifying circuit 40. When the heater element 4 is heated at the lowest temperature, a small voltage is output from the temperature difference amplifier circuit 40. Subsequently, the heater element 4 is heated at an intermediate temperature for a specified time, so that the temperature difference is increased. An intermediate voltage is output from the amplifier circuit 40, and subsequently, the heater element 4 is set to be heated at the highest normal temperature, so that a normal large voltage is output from the temperature difference amplifier circuit 40. Will be.
【0070】このタイマ機構60の処理を受けて、セン
サチェック機構50は、本体装置100が流速検出装置
10に対する電源供給を開始すると、図13の処理フロ
ーに示すように、先ず最初に、ステップ1で、電源投入
から規定時間が経過するのを待って、その経過を確認す
ると、ステップ2に進んで、温度差増幅回路40の出力
値を読み取ることで、図14に示すA領域(スイッチ3
00のみがONしている領域)の出力値を読み取る。In response to the processing of the timer mechanism 60, when the main body device 100 starts supplying power to the flow velocity detecting device 10, the sensor checking mechanism 50 firstly performs step 1 as shown in the processing flow of FIG. When the specified time elapses after the power is turned on and the elapse of the specified time is confirmed, the process proceeds to step 2 where the output value of the temperature difference amplifier circuit 40 is read and the area A shown in FIG.
(The area where only 00 is ON) is read.
【0071】続いて、ステップ3で、規定時間が経過す
るのを待って、その経過を確認すると、ステップ4に進
んで、温度差増幅回路40の出力値を読み取ることで、
図14に示すB領域(スイッチ302のみがONしてい
る領域)の出力値を読み取る。Subsequently, in step 3, after waiting for the specified time to elapse, and confirming the elapse, the process proceeds to step 4, in which the output value of the temperature difference amplifying circuit 40 is read.
The output value of the area B (the area where only the switch 302 is ON) shown in FIG. 14 is read.
【0072】続いて、ステップ5で、規定時間が経過す
るのを待って、その経過を確認すると、ステップ6に進
んで、温度差増幅回路40の出力値を読み取ることで、
図14に示すC領域(スイッチ303のみがONしてい
る領域)の出力値を読み取る。Subsequently, in step 5, after waiting for the specified time to elapse, and confirming the elapse, the process proceeds to step 6, where the output value of the temperature difference amplifying circuit 40 is read.
The output value of the area C (the area where only the switch 303 is ON) shown in FIG. 14 is read.
【0073】続いて、ステップ7で、規定時間が経過す
るのを待って、その経過を確認すると、ステップ8に進
んで、温度差増幅回路40の出力値を読み取ることで、
図14に示すD領域(メインスイッチ301のみがON
している領域)の出力値を読み取る。Subsequently, in step 7, after waiting for the specified time to elapse, and confirming the elapse, the process proceeds to step 8, in which the output value of the temperature difference amplifying circuit 40 is read, and
Region D shown in FIG. 14 (only main switch 301 is ON)
Read the output value of the
【0074】続いて、ステップ9で、ステップ2で読み
取った出力値が0Vを示しているのか否かということ
と、ステップ4/ステップ6/ステップ8で読み取った
出力値がヒータエレメント4の加熱温度に応じた比例関
係を示しているのか否かということを評価することで、
流速センサ20や発熱制御回路30や温度差増幅回路4
0が正常であるのか否かを検出し、続くステップ10
で、その検出結果を出力する。Subsequently, in step 9, it is determined whether or not the output value read in step 2 indicates 0 V, and the output value read in step 4 / step 6 / step 8 is the heating temperature of the heater element 4. By evaluating whether it shows a proportional relationship according to,
Flow velocity sensor 20, heat generation control circuit 30, temperature difference amplification circuit 4
0 is normal or not, and the following step 10
Output the detection result.
【0075】このようにして、図11に示した装置構成
に従う場合には、流速検出装置10は、本体装置100
からの制御信号を受け取ることなく、電源投入時に、ヒ
ータエレメント4の加熱温度を時間とともに変化させて
いくことで、流速センサ20や発熱制御回路30や温度
差増幅回路40のチェックに必要となる温度差増幅回路
40の出力値を時系列的に出力する構成を採って、本体
装置100に展開されるセンサチェック機構50が、そ
の時系列データを使ってチェック処理を実行すること
で、流速検出装置10と本体装置100との間に新たな
信号線を要求することなくチェック処理を実現する構成
を採っている。As described above, in the case of following the apparatus configuration shown in FIG.
By changing the heating temperature of the heater element 4 with time when the power is turned on without receiving a control signal from the controller, the temperature required for checking the flow velocity sensor 20, the heat generation control circuit 30, and the temperature difference amplification circuit 40 is obtained. By adopting a configuration in which the output value of the difference amplifying circuit 40 is output in time series, the sensor check mechanism 50 deployed in the main body device 100 executes a check process using the time series data, so that the flow rate detection device 10 A configuration is adopted in which the check processing is realized without requesting a new signal line between the device and the main unit 100.
【0076】なお、このチェック処理も、原則として、
流体の流速が一定のときに行う必要があるが、ヒータエ
レメント4と測温抵抗エレメント5,6が、厚さ1ミクロ
ン程度のダイアフラム部3に形成されていることで極め
て速い応答性を示すことから、極めて短い時間で実行す
ることが可能である。これから、流速が一定でないとき
に実行しても、かなり高い精度でもって、流速センサ2
0や発熱制御回路30や温度差増幅回路40のチェック
を実行できることになる。Note that this check processing is also performed in principle.
This must be performed when the flow velocity of the fluid is constant, but the heater element 4 and the temperature measuring resistance elements 5, 6 are formed on the diaphragm portion 3 having a thickness of about 1 micron, so that an extremely fast response is exhibited. Therefore, it can be executed in a very short time. From now on, even if it is executed when the flow velocity is not constant, the flow velocity sensor
The check of 0, the heat generation control circuit 30 and the temperature difference amplification circuit 40 can be executed.
【0077】図示実施例に従って本発明を説明したが、
本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施
例では、ヒータエレメント4と測温抵抗エレメント5,6
が、半導体基板1上に形成される薄肉状のダイアフラム
部3に形成される流速センサ20を想定したが、本発明
はこの構成の流速センサ20にその適用が限られるもの
ではない。The present invention has been described with reference to the illustrated embodiments.
The present invention is not limited to this. For example, in the embodiment, the heater element 4 and the temperature-measuring resistance elements 5, 6
Although the flow rate sensor 20 formed on the thin diaphragm portion 3 formed on the semiconductor substrate 1 is assumed, the application of the present invention is not limited to the flow rate sensor 20 having this configuration.
【0078】[0078]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒータエレメントと、そのヒータエレメント上を移動す
る流体により引き起こされる熱移動により抵抗値を変化
させる測温抵抗エレメントとで構成される流速センサを
使って流体の流速を検出する構成を採るときにあって、
流速の測定中に、その流速センサが故障しているのか否
かということを検出できるようになるとともに、その流
速センサの駆動回路が故障しているのか否かということ
を検出できるようになる。As described above, according to the present invention,
When adopting a configuration in which a flow rate of a fluid is detected using a flow rate sensor composed of a heater element and a temperature measuring resistance element that changes a resistance value by heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. ,
During the measurement of the flow velocity, it becomes possible to detect whether or not the flow velocity sensor is out of order, and it is also possible to detect whether or not the drive circuit of the flow velocity sensor is out of order.
【0079】これから、燃焼制御系等のような劣悪な環
境で使用されるのにもかかわらず、高い信頼性が要求さ
れるようなシステムに対しても、この流速センサを使っ
て流体の流速を高精度かつ高速応答で測定できるように
なる。The flow velocity sensor can be used to control the flow velocity of a fluid even in a system that requires high reliability despite being used in a poor environment such as a combustion control system. Measurement can be performed with high accuracy and high speed response.
【図1】本発明の装置構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an apparatus of the present invention.
【図2】温度差増幅回路の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a temperature difference amplifier circuit.
【図3】発熱制御回路の一実施例である。FIG. 3 is an embodiment of a heat generation control circuit.
【図4】センサチェック機構の実行する処理フローの一
実施例である。FIG. 4 is an embodiment of a processing flow executed by a sensor check mechanism.
【図5】発熱制御回路の他の実施例である。FIG. 5 is another embodiment of the heat generation control circuit.
【図6】センサチェック機構の実行する処理フローの一
実施例である。FIG. 6 is an embodiment of a processing flow executed by a sensor check mechanism.
【図7】実施例の動作説明図である。FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
【図8】発熱制御回路の他の実施例である。FIG. 8 is another embodiment of the heat generation control circuit.
【図9】発熱制御回路の他の実施例である。FIG. 9 is another embodiment of the heat generation control circuit.
【図10】発熱制御回路の他の実施例である。FIG. 10 is another embodiment of the heat generation control circuit.
【図11】本発明の他の装置構成図である。FIG. 11 is a diagram showing another device configuration of the present invention.
【図12】タイマ機構の実行する処理フローの一実施例
である。FIG. 12 is an example of a processing flow executed by a timer mechanism.
【図13】センサチェック機構の実行する処理フローの
一実施例である。FIG. 13 is an embodiment of a processing flow executed by a sensor check mechanism.
【図14】実施例の動作説明図である。FIG. 14 is an operation explanatory diagram of the embodiment.
【図15】微細加工ダイアフラム構成の流速センサの説
明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a flow rate sensor having a microfabricated diaphragm.
【図16】微細加工ダイアフラム構成の流速センサの説
明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of a flow rate sensor having a microfabricated diaphragm.
4 ヒータエレメント 5 測温抵抗エレメント 6 測温抵抗エレメント 7 周囲温度測温抵抗エレメント 10 流速検出装置 20 流速センサ 30 発熱制御回路 40 温度差増幅回路 50 センサチェック機構 Reference Signs List 4 heater element 5 RTD element 6 RTD element 7 Ambient temperature RTD element 10 Flow velocity detector 20 Flow velocity sensor 30 Heat generation control circuit 40 Temperature difference amplification circuit 50 Sensor check mechanism
Claims (3)
て、該ヒータエレメントを加熱するヒータ加熱回路と、
温度に応じて抵抗値を変化させる測温抵抗エレメントを
回路要素として有して、該ヒータエレメント上を移動す
る流体により引き起こされる熱移動を検出するセンサ検
出回路とを備える流速検出装置において、 上記ヒータ加熱回路に供給される駆動信号の供給・遮断
を制御するスイッチ手段と、 上記スイッチ手段を制御することで、上記ヒータ加熱回
路に供給される駆動信号を遮断する制御手段と、 上記制御手段の制御動作に応答して出力される上記セン
サ検出回路の出力値から、装置の正常異常を判定する判
定手段とを備えることを、 特徴とする流速検出装置。1. A heater heating circuit having a heater element as a circuit element and heating the heater element;
A flow rate detection device comprising: a temperature measurement resistance element that changes a resistance value according to a temperature as a circuit element; and a sensor detection circuit that detects heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. Switch means for controlling supply / interruption of a drive signal supplied to the heating circuit; control means for interrupting the drive signal supplied to the heater heating circuit by controlling the switch means; and control of the control means A flow rate detection device comprising: a determination unit configured to determine whether the device is normal or abnormal from an output value of the sensor detection circuit output in response to an operation.
て、該ヒータエレメントを加熱するヒータ加熱回路と、
温度に応じて抵抗値を変化させる測温抵抗エレメントを
回路要素として有して、該ヒータエレメント上を移動す
る流体により引き起こされる熱移動を検出するセンサ検
出回路とを備える流速検出装置において、 上記ヒータ加熱回路に設けられ、導通・非導通動作し
て、該ヒータ加熱回路の回路形態を変更する1つ又は複
数のスイッチ手段と、 上記スイッチ手段を制御することで、ヒータエレメント
の発熱温度を変更する制御手段と、 上記制御手段の制御動作に応答して出力される上記セン
サ検出回路の出力値から、装置の正常異常を判定する判
定手段とを備えることを、 特徴とする流速検出装置。2. A heater heating circuit having a heater element as a circuit element and heating the heater element;
A flow rate detection device comprising: a temperature measurement resistance element that changes a resistance value according to a temperature as a circuit element; and a sensor detection circuit that detects heat transfer caused by a fluid moving on the heater element. One or a plurality of switch means provided in the heating circuit to change the circuit configuration of the heater heating circuit by conducting / non-conducting operation; and controlling the switch means to change the heat generation temperature of the heater element. A flow velocity detection device comprising: a control unit; and a determination unit that determines whether the device is normal or abnormal based on an output value of the sensor detection circuit output in response to a control operation of the control unit.
いて、 制御手段は、電源が供給されるときに、それをトリガと
して、シーケンス動作に従ってスイッチ手段を制御して
から、該スイッチ手段を通常動作時の状態に設定するよ
う処理することを、 特徴とする流速検出装置。3. The flow velocity detecting device according to claim 1, wherein when the power is supplied, the control means controls the switch means in accordance with a sequence operation by using the power supply as a trigger, and then controls the switch means normally. A flow velocity detecting device, characterized in that processing is performed to set the state at the time of operation.
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