JPH11118567A - Flow sensor - Google Patents

Flow sensor

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JPH11118567A
JPH11118567A JP9277836A JP27783697A JPH11118567A JP H11118567 A JPH11118567 A JP H11118567A JP 9277836 A JP9277836 A JP 9277836A JP 27783697 A JP27783697 A JP 27783697A JP H11118567 A JPH11118567 A JP H11118567A
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JP
Japan
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temperature sensor
temperature
flow
wire
heater wire
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Pending
Application number
JP9277836A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nakamura
健一 中村
Norihiro Konda
徳大 根田
Fumihiko Sato
文彦 佐藤
Toshihiko Nimura
俊彦 丹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Omron Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high sensitivity flow sensor in which occurrence of detection error due to temperature environment is prevented. SOLUTION: Series circuits are formed by resistors R11, R12, R13 and R14 composed, respectively, of four temperature sensor wires and exhibit reverse phase resistance variation due to temperature distribution created by movement of fluid. More specifically, a first temperature sensor wire 18 (R11) arranged on the right side of a heater wire is connected in series with a fourth temperature sensor wire 28 (R14) arranged on the left side of the heater wire and applied with a constant voltage V0. Similarly, a second temperature sensor wire 30 (R12) arranged on the right side of the heater wire is connected in series with a third temperature sensor wire 20 (R13) arranged on the left side of the heater wire and applied with a constant voltage V0. Differential voltage between the voltages V1, V2 at the joints of both series circuits is amplified by a differential amplifier 26.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トーマスガスメー
タの原理を利用したフローセンサに係り、特に、検出感
度を向上させ、温度変化による検出感度の低下を防止し
たフローセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow sensor utilizing the principle of a Thomas gas meter, and more particularly, to a flow sensor which has improved detection sensitivity and prevents a decrease in detection sensitivity due to a temperature change.

【0002】[0002]

【従来の技術】気体や液体などの流体の流量や流速を測
定する為に、ヒータ線を利用した熱式のフローセンサが
利用される。かかるフローセンサは、例えば細管の外側
にヒータ線とその両側の温度センサ線を設けた管タイプ
のフローセンサや、半導体基板表面のダイヤフラム上に
ヒータ線とその両側の温度センサ線とを設けたマイクロ
フローセンサなどが知られている。
2. Description of the Related Art A thermal type flow sensor using a heater wire is used to measure the flow rate and flow rate of a fluid such as gas or liquid. Such a flow sensor is, for example, a tube-type flow sensor in which a heater wire and temperature sensor wires on both sides thereof are provided outside a thin tube, or a micro-flow sensor in which a heater wire and temperature sensor wires on both sides thereof are provided on a diaphragm on the surface of a semiconductor substrate. Flow sensors and the like are known.

【0003】かかるフローセンサは、トーマスガスメー
タの原理に基づくものであり、その原理は、ヒータ線か
ら発生する熱による温度分布が流速に応じて変化し、そ
の変化した温度分布を両側に設けた温度センサ線により
検出することにある。
Such a flow sensor is based on the principle of a Thomas gas meter. The principle is that the temperature distribution due to the heat generated from the heater wire changes according to the flow velocity, and the temperature distribution having the changed temperature distribution is provided on both sides. It is to detect by a sensor line.

【0004】図1は、従来のマイクロフローセンサの平
面図である。この例では、半導体基板10に、裏面側か
ら貫通孔12が形成され、表面側に貫通孔12を塞ぐダ
イヤフラム膜14が形成される。そして、ダイヤフラム
膜14上に、ヒータ線16、その両側に温度センサ線1
8、20が設けられる。温度センサ線18,20は、両
端の電極の間に形成されたU字形状の抵抗線で構成され
る。また、ヒータ線16は、両端の電極間に形成された
1対のU字形状の抵抗線で構成される。
FIG. 1 is a plan view of a conventional micro flow sensor. In this example, a through hole 12 is formed in the semiconductor substrate 10 from the back side, and a diaphragm film 14 that closes the through hole 12 is formed on the front side. The heater wire 16 is provided on the diaphragm film 14 and the temperature sensor wires 1 are provided on both sides thereof.
8, 20 are provided. The temperature sensor wires 18 and 20 are formed of U-shaped resistance wires formed between the electrodes at both ends. Further, the heater wire 16 is constituted by a pair of U-shaped resistance wires formed between the electrodes at both ends.

【0005】図中、矢印22の方向に流体が移動する場
合は、その流体の移動により、ヒータ線16により生成
された温度分布が温度センサ線18側に高い温度、温度
センサ線20側に低い温度という分布になる。その温度
差により両温度センサ線18,20の抵抗値に差が生成
される。かかる抵抗値の差に従って、流体の流量や流速
が検出される。
In the drawing, when the fluid moves in the direction of arrow 22, the movement of the fluid causes the temperature distribution generated by the heater wire 16 to be higher at the temperature sensor line 18 and lower at the temperature sensor line 20. The distribution is called temperature. A difference is generated between the resistance values of the two temperature sensor lines 18 and 20 due to the temperature difference. The flow rate and flow velocity of the fluid are detected according to the difference between the resistance values.

【0006】図2は、上記のフローセンサの検出回路を
示す図である。温度センサ線18(R1)と外付けの抵
抗r1を直列接続し、更に温度センサ線20(R2)と
外付けの抵抗r2を直列接続し、両直列接続回路に図示
される通り定電圧V0が印加される。そして、両接続点
の電圧V1,V2の差が、差動増幅器26により検出さ
れる。上記の通り、温度センサ線18側の温度が高くな
り、温度センサ線20側の温度が低くなることで、抵抗
R1は高くなり、抵抗R2は低くなる。その結果、電圧
V1は低くなり、電圧V2は高くなる。この電圧差が、
差動増幅器26により検出される。
FIG. 2 is a diagram showing a detection circuit of the above flow sensor. A temperature sensor line 18 (R1) is connected in series with an external resistor r1, and a temperature sensor line 20 (R2) is connected in series with an external resistor r2. Applied. Then, the difference between the voltages V1 and V2 at both connection points is detected by the differential amplifier 26. As described above, when the temperature on the temperature sensor line 18 side increases and the temperature on the temperature sensor line 20 side decreases, the resistance R1 increases and the resistance R2 decreases. As a result, the voltage V1 decreases and the voltage V2 increases. This voltage difference is
It is detected by the differential amplifier 26.

【0007】上記の検出回路は、ホイートストーンブリ
ッジ回路を構成する。このホイートストーンブリッジ回
路は、流速がゼロの時の4つの抵抗R1,R2,r1,
r2を全て等しく設定することにより、抵抗値の変動に
よる電圧V1,V2の差の変動を最大限にできることが
知られている。
The above detection circuit forms a Wheatstone bridge circuit. This Wheatstone bridge circuit has four resistors R1, R2, r1, when the flow velocity is zero.
It is known that by setting all r2 equal, the variation of the difference between the voltages V1 and V2 due to the variation of the resistance value can be maximized.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図2に示された検出回
路の場合、流速の変化に伴い温度センサ線の抵抗R1,
R2のみが変化するだけである。外付けの抵抗r1,r
2は一定の抵抗であるので、電圧V1,V2の変化の程
度が余り大きくならない。かかる点は、特に流速が低い
領域でのフローセンサの感度が低いことを意味する。
In the case of the detection circuit shown in FIG. 2, the resistance R1,
Only R2 changes. External resistors r1, r
Since 2 is a constant resistance, the degree of change of the voltages V1 and V2 does not become too large. This means that the sensitivity of the flow sensor is low especially in a region where the flow velocity is low.

【0009】また、流速がゼロの時に4つの抵抗R1,
R2,r1,r2を等しくするように設定して、抵抗値
の変化に対する電圧差の変化率を最大に設定しても、温
度センサ線18,20が設けられたセンサが置かれる温
度と、検出回路の抵抗r1,r2が置かれる温度とが異
なる場合は、流速ゼロ時の抵抗R1,R2と抵抗r1,
r2との抵抗値が異なり、抵抗値の変化に対する電圧差
の変化率も変化する。かかる電圧差の変化率の変化は、
検出される流量または流速が抵抗の置かれた温度に依存
して誤差を持つことを意味する。
When the flow velocity is zero, four resistors R1,
Even if R2, r1, and r2 are set to be equal to each other and the rate of change of the voltage difference with respect to the change in the resistance value is set to the maximum, the temperature at which the sensors provided with the temperature sensor lines 18 and 20 are placed and the detection If the temperature at which the resistors r1 and r2 of the circuit are placed is different, the resistors R1 and R2 and the resistors r1 and
The resistance value differs from r2, and the rate of change of the voltage difference with respect to the change in the resistance value also changes. The change in the rate of change of the voltage difference is
This means that the detected flow rate or flow rate has an error depending on the temperature at which the resistor is placed.

【0010】そこで、本発明の目的は、高感度のフロー
センサを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-sensitivity flow sensor.

【0011】更に、本発明の別の目的は、温度に依存し
て発生する検出値の誤差をなくしたフローセンサを提供
することにある。
Still another object of the present invention is to provide a flow sensor which eliminates an error in a detection value generated depending on temperature.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明は、検出回路のホイートストーンブリッジ回
路の4つの抵抗を、ヒータ線の両側に設けた4つの温度
センサ線で構成する。そして、ヒータ線の一方側に設け
た温度センサ線と他方側に設けた温度センサ線との直列
回路と、ヒータ線の他方側に設けた温度センサ線と一方
側に設けた温度センサ線との直列回路とに定電圧を印加
して、両直列回路の接続点の電圧差を検出する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, four resistors of a Wheatstone bridge circuit of a detection circuit are constituted by four temperature sensor wires provided on both sides of a heater wire. I do. Then, a series circuit of a temperature sensor wire provided on one side of the heater wire and a temperature sensor wire provided on the other side, and a temperature sensor wire provided on the other side of the heater wire and a temperature sensor wire provided on one side are provided. A constant voltage is applied to the series circuit and a voltage difference between the connection points of the two series circuits is detected.

【0013】かかる構成にすることで、第1に、温度分
布により生じる温度センサ線の抵抗値の低下と上昇とに
より、接続点の電圧の変化が増幅される。しかも両方の
接続点でその変化の方向が逆方向であることから、接続
点の電圧差も増幅される。従って、僅かな流量や流速の
変化を検出することができる高感度のフローセンサを提
供することができる。
With this configuration, first, a change in the voltage at the connection point is amplified by a decrease and an increase in the resistance value of the temperature sensor line caused by the temperature distribution. Moreover, since the direction of the change is opposite at both connection points, the voltage difference between the connection points is also amplified. Therefore, it is possible to provide a high-sensitivity flow sensor capable of detecting a slight change in the flow rate or the flow velocity.

【0014】更に、4つの温度センサ線を同じ材料で構
成し同じ温度環境下に置くことで、検出回路の4つの抵
抗を流速ゼロの時に等しい状態で維持することができ
る。従って、センサが置かれた環境の温度に依存しない
で、常に一定の検出感度を維持することができ、検出誤
差をなくすことができる。
Further, by forming the four temperature sensor wires from the same material and placing them in the same temperature environment, the four resistances of the detection circuit can be maintained at the same state when the flow velocity is zero. Therefore, a constant detection sensitivity can be maintained without depending on the temperature of the environment where the sensor is placed, and a detection error can be eliminated.

【0015】上記の目的を達成する為に、本発明は、ヒ
ータ線の両側に温度センサ線を設け、流体の流量または
流速に応じて変化する温度センサ線の抵抗値にしたがっ
て該流量または流速を検出するフローセンサにおいて、
前記ヒータ線の一方側に設けられた第1及び第2の温度
センサ線と、前記ヒータ線の他方側に設けられた第3及
び第4の温度センサ線とを有し、前記第1の温度センサ
線と第4の温度センサ線の第1の直列回路と、前記第2
の温度センサ線と第3の温度センサ線の第2の直列回路
とに所定の定電圧が印加され、前記第1及び第4の温度
センサ線の接続点の第1の電位と前記第2及び第3の温
度センサ線の接続点の第2の電位との電位差に従って前
記流量または流速を検出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a temperature sensor wire is provided on both sides of a heater wire, and the flow rate or the flow rate is changed according to the resistance value of the temperature sensor wire which changes according to the flow rate or the flow rate of the fluid. In the flow sensor to detect,
A first temperature sensor line provided on one side of the heater wire, and a third and fourth temperature sensor line provided on the other side of the heater wire; A first series circuit of a sensor line and a fourth temperature sensor line;
A predetermined constant voltage is applied to the first temperature sensor line and the second series circuit of the third temperature sensor line, and a first potential at a connection point between the first and fourth temperature sensor lines and the second and The flow rate or the flow velocity is detected according to a potential difference from a second potential at a connection point of the third temperature sensor line.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲
はその実施の形態に限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiment.

【0017】図3は、実施の形態例のマイクロフローセ
ンサの平面図である。また、図4は、その検出回路図で
ある。図3に示される通り、本実施の形態例では、ヒー
タ線16の一方側に第1及び第2の温度センサ線18
(R11),30(R12)が並列に設けられ、また、
ヒータ線16の他方側に第3及び第4の温度センサ線2
0(R13),28(R14)が並列に設けられる。
FIG. 3 is a plan view of the micro flow sensor according to the embodiment. FIG. 4 is a diagram of the detection circuit. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the first and second temperature sensor wires 18 are connected to one side of the heater wire 16.
(R11) and 30 (R12) are provided in parallel,
The third and fourth temperature sensor wires 2 are connected to the other side of the heater wire 16.
0 (R13) and 28 (R14) are provided in parallel.

【0018】図3の例では、例えば白金層で形成された
ヒータ線16は、W字形状に形成される。また、その両
側の4本の温度センサ線18,30,20,28も、例
えば白金層で形成される。これらの線は、半導体基板1
0の裏面側から形成された貫通孔12の表面を塞ぐダイ
ヤフラム膜の上に形成される。
In the example shown in FIG. 3, the heater wire 16 formed of, for example, a platinum layer is formed in a W shape. Further, the four temperature sensor wires 18, 30, 20, 28 on both sides thereof are also formed of, for example, a platinum layer. These lines are connected to the semiconductor substrate 1
0 is formed on the diaphragm film that closes the surface of the through-hole 12 formed from the back side of the “0”.

【0019】図4の検出回路に示される通り、上記の4
本の温度センサ線から構成される抵抗R11,R12,
R13,R14は、流体の移動によって生成される温度
分布の変化による抵抗値の変化が、お互いに逆相になる
抵抗同士で直列回路が構成される。即ち、ヒータ線16
の右側に配置された第1の温度センサ線18(R11)
と、ヒータ線16の左側に配置された第4の温度センサ
線28(R14)とが直列に接続され、定電圧V0が印
加される。同様に、ヒータ線16の右側に配置された第
2の温度センサ線30(R12)と、ヒータ線16の左
側に配置された第3の温度センサ線20(R13)とが
直列に接続され、定電圧V0が印加される。そして、両
直列回路の接続点の電圧V1,V2の差電圧が、差動増
幅器26により増幅される。
As shown in the detection circuit of FIG.
Resistors R11, R12,
As for R13 and R14, a series circuit is formed by resistors in which changes in resistance value due to a change in temperature distribution generated by movement of the fluid are in opposite phases. That is, the heater wire 16
Temperature sensor line 18 (R11) arranged on the right side of
And the fourth temperature sensor line 28 (R14) disposed on the left side of the heater line 16 are connected in series, and a constant voltage V0 is applied. Similarly, a second temperature sensor line 30 (R12) disposed on the right side of the heater line 16 and a third temperature sensor line 20 (R13) disposed on the left side of the heater line 16 are connected in series, A constant voltage V0 is applied. Then, the difference voltage between the voltages V1 and V2 at the connection point of the two series circuits is amplified by the differential amplifier 26.

【0020】今仮に、図3の矢印22の方向に流体が移
動したとする。その結果、ヒータ線16により発生した
温度分布に変化が生じ、ヒータ線16より下流側(右
側)の温度が高くなり、上流側(左側)の温度が低くな
る。その結果、第1、第2の温度センサ線18(R1
1)、30(R12)の抵抗が高くなり、第3、第4の
温度センサ線20(R13)、28(R14)の抵抗が
低くなる。
Assume now that the fluid has moved in the direction of arrow 22 in FIG. As a result, the temperature distribution generated by the heater wire 16 changes, so that the temperature downstream (right side) of the heater wire 16 becomes higher and the temperature upstream (left side) becomes lower. As a result, the first and second temperature sensor wires 18 (R1
1), the resistance of 30 (R12) increases, and the resistance of the third and fourth temperature sensor lines 20 (R13), 28 (R14) decreases.

【0021】図4の検出回路から明らかな通り、抵抗R
11と抵抗R14からなる直流回路では、抵抗R11の
上昇と抵抗R14の減少により、電圧V1は大幅に低下
する。同様に、抵抗R12と抵抗R13からなる直流回
路では、抵抗R12の上昇と抵抗R13の減少により、
電圧V2は大幅に上昇する。その結果、両電圧の差ΔV
=V2−V1も大きく変化する。即ち、両直流回路で、
上下の抵抗の変化で接続点の電圧V1,V2の変化が増
幅される。図2に示した上側の抵抗R1,R2のみが変
化する場合に比較して、僅かな流量や流速の変化を大き
な電圧差ΔVとして検出することができる。従って、感
度の高いフローセンサが実現できる。
As is apparent from the detection circuit shown in FIG.
In the DC circuit composed of the resistor 11 and the resistor R14, the voltage V1 drops significantly due to the rise of the resistor R11 and the decrease of the resistor R14. Similarly, in the DC circuit composed of the resistors R12 and R13, the rise of the resistor R12 and the decrease of the resistor R13 cause
Voltage V2 rises significantly. As a result, the difference ΔV
= V2-V1 also changes greatly. That is, in both DC circuits,
The change in the voltages V1 and V2 at the connection point is amplified by the change in the upper and lower resistances. Compared to the case where only the upper resistors R1 and R2 shown in FIG. 2 change, a slight change in the flow rate or the flow velocity can be detected as a large voltage difference ΔV. Therefore, a flow sensor with high sensitivity can be realized.

【0022】図5は、上記の従来例と本発明の流速に対
する電圧差の関係を示すグラフ図である。破線が従来例
の特性を示し、実線が本発明の特性を示す。一般に、流
速が低い領域では、流速の上昇に比例して電圧差ΔVが
上昇する。しかし、一定の流速を超えるとヒータ線の両
側の温度差が少なくなりやがて殆ど同じ温度になる。従
って、電圧差ΔVは下降する。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the flow rate and the voltage difference in the conventional example and the present invention. The broken line shows the characteristics of the conventional example, and the solid line shows the characteristics of the present invention. Generally, in a region where the flow velocity is low, the voltage difference ΔV increases in proportion to the increase in the flow velocity. However, when the flow rate exceeds a certain flow rate, the temperature difference between the two sides of the heater wire decreases, and the temperature eventually becomes almost the same. Therefore, the voltage difference ΔV decreases.

【0023】上記した通り、本発明のフローセンサで
は、検出回路の4つの抵抗値が増幅しある方向に変化す
るので、従来例に比較して約2倍の検出感度を有する。
即ち、一定の流速の変化に対する電圧差ΔVの変化量が
約2倍になる。
As described above, in the flow sensor of the present invention, since the four resistance values of the detection circuit are amplified and change in a certain direction, the detection sensitivity is about twice that of the conventional example.
That is, the amount of change in the voltage difference ΔV with respect to a constant change in the flow velocity becomes about twice.

【0024】更に、本実施の形態例では、検出回路の4
つの抵抗を構成する温度センサ線18,28,20,3
0が全て同じ半導体基板上に設けられ、しかも同じ材料
で構成される。従って、流速ゼロの時の4つの温度セン
サ線の抵抗値は、最初に等しく設定された状態を維持す
る。環境温度に変化が生じても、4つの温度センサ線の
抵抗値は等しく変化する。従って、互いに等しい抵抗値
の状態は維持される。また、流速ゼロの状態では、直列
回路の抵抗R11,R14及び抵抗R12,R13がそ
れぞれヒータ線16に対して対称な位置に設けられるの
で、電圧差ΔV=V1−V2は正確にゼロになる。従っ
て、高感度を実現することができる。
Further, in the present embodiment, the detection circuit 4
Sensor wires 18, 28, 20, 3 forming two resistors
0 are all provided on the same semiconductor substrate and are made of the same material. Accordingly, the resistance values of the four temperature sensor lines at the time of the zero flow velocity are initially set to be equal. Even if the environmental temperature changes, the resistance values of the four temperature sensor lines change equally. Therefore, the state of the same resistance value is maintained. Further, in the state where the flow velocity is zero, since the resistors R11 and R14 and the resistors R12 and R13 of the series circuit are respectively provided at positions symmetrical with respect to the heater wire 16, the voltage difference ΔV = V1−V2 is exactly zero. Therefore, high sensitivity can be realized.

【0025】図4に示された検出回路の一方の直列回路
を参照すると、接続点の電圧V1は、 V1=V0*R14/(R11+R14) で求められる。そこで、今仮にR11に対してR14が
大きい値の場合は、R14の変化はV1の変化にそれほ
どの影響を与えず、更に、R11の変化もR14が大き
い値であるためそれほどの影響を与えない。一方、R1
4に対してR11が大きい値の場合は、主にR11の変
化が影響を与え、R14の変化の影響は少ない。従っ
て、R11=R14の状態に近い程、両抵抗R11,R
14の変化がV0の変化に大きな影響を与えることが理
解できる。即ち、ホイートストーンブリッジ回路では、
4つの抵抗値が等しい場合が、差電圧の変化に関して最
も感度が高いのである。
Referring to one of the series circuits of the detection circuit shown in FIG. 4, the voltage V1 at the connection point is obtained by the following equation: V1 = V0 * R14 / (R11 + R14). Therefore, if R14 is a large value with respect to R11, the change in R14 does not significantly affect the change in V1, and the change in R11 does not significantly affect the change in R11 because R14 is a large value. . On the other hand, R1
When the value of R11 is larger than 4, the change of R11 mainly affects the change, and the change of R14 has a small effect. Therefore, the closer the state of R11 = R14 is, the more the resistances R11, R
It can be seen that the change in V.14 greatly affects the change in V0. That is, in the Wheatstone bridge circuit,
The case where the four resistance values are equal has the highest sensitivity with respect to the change in the difference voltage.

【0026】図5のグラフ図に示される通り、従来例の
検出回路では、温度センサ線で構成される抵抗R1,R
2と、外付け抵抗r1,r2との環境温度が異なり、ま
た温度変化に対する抵抗値の変化率も異なっている。従
って、図5中の破線に示される通り、環境温度に依存し
てその特性曲線がずれてしまう。その結果、同じ流速に
対して異なる電圧差ΔVが検出されることになり、検出
誤差を伴う。
As shown in the graph of FIG. 5, in the conventional detection circuit, resistors R1 and R
2 and the external resistors r1 and r2 are different in environmental temperature, and the rate of change of the resistance value with respect to temperature change is also different. Therefore, as shown by the broken line in FIG. 5, the characteristic curve shifts depending on the environmental temperature. As a result, different voltage differences ΔV are detected for the same flow velocity, which involves a detection error.

【0027】それに対して、本実施の形態例では、4つ
の抵抗R11〜R14が常に流速ゼロで等しい関係を維
持するので、常に最高の感度の特性曲線(実線)を有す
る。その結果、環境温度に依存した検出誤差をなくすこ
とができる。
On the other hand, in the present embodiment, since the four resistors R11 to R14 always maintain the same relationship at zero flow velocity, they always have the characteristic curve (solid line) with the highest sensitivity. As a result, a detection error depending on the environmental temperature can be eliminated.

【0028】図6は、他の実施の形態例のマイクロフロ
ーセンサの部分拡大平面図である。この例では、ヒータ
線16の両側それぞれの1対の温度センサ線18,30
及び20,28が、できるだけ同じ温度環境下に位置す
るように、並列にZ字状に配置される。即ち、温度セン
サ線18は、ヒータ線16に並列する部分として、ヒー
タ線16に最も近い線18aと、やや遠い線18b、1
8cの3本の並列部から構成される。それに対して、温
度センサ線30は、ヒータ線にやや近い線30a、30
bと、最も遠い線30cの3本の並列部から構成され
る。従って、両温度センサ線18,30の重心位置は、
殆ど一致する。従って、ヒータ線16に電流を流して両
側に均等な温度分布を生成した場合、両温度センサ線1
8,30の抵抗値はほぼ等しく保たれる。温度センサ線
20,28の場合も、温度センサ線18,30とヒータ
線16に対して対称形であり、同様に抵抗値はほぼ等し
く保たれる。従って、流速ゼロの状態では、4つの抵抗
はほぼ等しく保たれる。
FIG. 6 is a partially enlarged plan view of a micro flow sensor according to another embodiment. In this example, a pair of temperature sensor wires 18 and 30 on both sides of the heater wire 16 are provided.
And 20, 28 are arranged in a Z-shape in parallel so that they are located in the same temperature environment as much as possible. That is, the temperature sensor line 18 includes a line 18 a closest to the heater line 16, a line 18 b slightly distant from the heater line 16,
8c. On the other hand, the temperature sensor wires 30 are slightly closer to the heater wires 30a, 30a.
b and three parallel portions of the farthest line 30c. Therefore, the position of the center of gravity of both temperature sensor wires 18 and 30 is
Almost agree. Therefore, when a current is applied to the heater wire 16 to generate a uniform temperature distribution on both sides, the temperature sensor wires 1
The resistance values of 8, 30 are kept almost equal. The temperature sensor wires 20 and 28 are also symmetrical with respect to the temperature sensor wires 18 and 30 and the heater wire 16 and similarly have substantially the same resistance. Therefore, at zero flow velocity, the four resistances are kept approximately equal.

【0029】図7は、本発明を管タイプのフローセンサ
に適用した場合の概略構成図である。細管40の断面積
が固定されているので、流速が検出されれば流速×断面
積から流量も同時に検出される。管タイプの場合は、細
管40の外側に、ヒータ線42が巻き付けられる。更
に、ヒータ線42の両側には、対称に、温度センサ線4
4(R11)、46(R12)と温度センサ線48(R
13)、50(R14)とが巻き付けられる。温度セン
サ線44(R11)、46(R12)は、平行して数回
巻かれ、同じ温度状態に維持される。また、同様に、温
度センサ線48(R13)、50(R14)も平行して
数回巻かれ、同じ温度状態に維持される。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram when the present invention is applied to a tube type flow sensor. Since the cross-sectional area of the thin tube 40 is fixed, if the flow velocity is detected, the flow rate is simultaneously detected from the flow velocity × cross-sectional area. In the case of the tube type, the heater wire 42 is wound around the outside of the thin tube 40. Further, the temperature sensor wires 4 are symmetrically provided on both sides of the heater wire 42.
4 (R11) and 46 (R12) and the temperature sensor line 48 (R
13), 50 (R14). The temperature sensor wires 44 (R11) and 46 (R12) are wound several times in parallel and maintained at the same temperature. Similarly, the temperature sensor wires 48 (R13) and 50 (R14) are wound several times in parallel and maintained at the same temperature.

【0030】この管タイプのフローセンサにおける検出
回路は、図4と同じ様に抵抗R11〜R14が接続され
る回路である。従って、マイクロフローセンサの場合と
同様に、管タイプの場合も高感度で検出誤差のないフロ
ーセンサとなる。
The detection circuit in this tube type flow sensor is a circuit to which resistors R11 to R14 are connected as in FIG. Therefore, as in the case of the micro flow sensor, the tube type is a flow sensor having high sensitivity and no detection error.

【0031】尚、図6に示された温度センサ線のパター
ンで、細管40の周りに巻き付けられると、上記した両
側の温度センサ線の重心が一致し、より高感度のフロー
センサが実現できる。
When wound around the thin tube 40 in the pattern of the temperature sensor lines shown in FIG. 6, the center of gravity of the temperature sensor lines on both sides coincides with each other, and a flow sensor with higher sensitivity can be realized.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ヒ
ータ線の両側にそれぞれ一対の温度センサ線を設け、抵
抗の変化が逆相関係にある二つの抵抗を直列に接続し
て、両直列回路の接続点の電圧の差を検出する構成とし
たため、流量や流速の僅かな変化に対して、電圧が抵抗
の変化により増幅されて変化するので、検出感度の高い
フローセンサを提供することができる。
As described above, according to the present invention, a pair of temperature sensor wires are provided on both sides of a heater wire, and two resistors whose resistance changes are in anti-phase relationship are connected in series. Since the voltage difference at the connection point of the series circuit is detected, the voltage is amplified by a change in resistance and changes due to a slight change in flow rate or flow velocity. Can be.

【0033】更に、4つの抵抗が同じ温度環境下に置か
れるので、同じ材料で構成することで、流速ゼロ時の4
つの抵抗関係を維持することができる。従って、環境温
度に応じた検出誤差をなくすことができる。流速ゼロ時
の4つの抵抗を等しく設定すれば、環境温度に依存せ
ず、常に最高の感度で動作するフローセンサとすること
ができる。
Further, since the four resistors are placed under the same temperature environment, by using the same material, the resistance at the time of zero flow rate can be obtained.
Two resistance relationships can be maintained. Therefore, a detection error corresponding to the environmental temperature can be eliminated. If the four resistances at the time of zero flow velocity are set to be equal, a flow sensor that always operates at the highest sensitivity without depending on the environmental temperature can be obtained.

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

【図1】従来のマイクロフローセンサの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a conventional micro flow sensor.

【図2】従来のフローセンサの検出回路を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a detection circuit of a conventional flow sensor.

【図3】実施の形態例のマイクロフローセンサの平面図
である。
FIG. 3 is a plan view of the micro flow sensor according to the embodiment.

【図4】実施の形態例の検出回路図である。FIG. 4 is a detection circuit diagram of the embodiment.

【図5】従来例と本発明の流速に対する電圧差の関係を
示すグラフ図である。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a flow rate and a voltage difference between the conventional example and the present invention.

【図6】他の実施の形態例のマイクロフローセンサの部
分拡大平面図である。
FIG. 6 is a partially enlarged plan view of a micro flow sensor according to another embodiment.

【図7】管タイプのフローセンサに適用した場合の概略
構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram when applied to a pipe-type flow sensor.

【符号の説明】 16 ヒータ線 18,20 温度センサ線 28,30 温度センサ線 V0 定電圧 26 差動増幅器[Description of Signs] 16 Heater wire 18, 20 Temperature sensor wire 28, 30 Temperature sensor wire V0 Constant voltage 26 Differential amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 文彦 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 丹村 俊彦 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Fumihiko Sato 10th Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto Inside (72) Inventor Toshihiko Tanmura 10th Hanazono-Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto Inside the corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ヒータ線の両側に温度センサ線を設け、流
体の流量または流速に応じて変化する温度センサ線の抵
抗値にしたがって該流量または流速を検出するフローセ
ンサにおいて、 前記ヒータ線の一方側に設けられた第1及び第2の温度
センサ線と、 前記ヒータ線の他方側に設けられた第3及び第4の温度
センサ線とを有し、 前記第1の温度センサ線と第4の温度センサ線の第1の
直列回路と、前記第2の温度センサ線と第3の温度セン
サ線の第2の直列回路とに所定の定電圧が印加され、前
記第1及び第4の温度センサ線の接続点の第1の電位と
前記第2及び第3の温度センサ線の接続点の第2の電位
との電位差に従って前記流量または流速を検出すること
を特徴とするフローセンサ。
1. A flow sensor for providing a temperature sensor wire on both sides of a heater wire and detecting the flow rate or flow rate in accordance with the resistance value of the temperature sensor wire that changes according to the flow rate or flow rate of the fluid, wherein one of the heater wires First and second temperature sensor lines provided on the other side, and third and fourth temperature sensor lines provided on the other side of the heater wire, wherein the first temperature sensor line and the fourth temperature sensor line are provided. A predetermined constant voltage is applied to a first series circuit of the temperature sensor lines and a second series circuit of the second temperature sensor line and the third temperature sensor line. A flow sensor for detecting the flow rate or the flow velocity according to a potential difference between a first potential at a connection point of a sensor line and a second potential at a connection point of the second and third temperature sensor lines.
【請求項2】請求項1において、 第1〜第4の温度センサ線が、同一の温度係数を有する
材料で構成されてなることを特徴とするフローセンサ。
2. The flow sensor according to claim 1, wherein the first to fourth temperature sensor lines are made of materials having the same temperature coefficient.
【請求項3】請求項1において、 前記第1及び第2の温度センサ線は、互いに並列に配置
され、更に前記ヒータ線に平行な第1〜第N(Nは3以
上の奇数)並列部を有することを特徴とするフローセン
サ。
3. The first to Nth (N is an odd number of 3 or more) parallel portions of the first and second temperature sensor lines, wherein the first and second temperature sensor lines are arranged in parallel with each other. A flow sensor comprising:
【請求項4】請求項1において、 更に、一定の断面積を有する管を有し、前記ヒータ線及
び前記第1〜第4の温度センサ線が前記管に巻き付けら
れていることを特徴とするフローセンサ。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a tube having a constant cross-sectional area, wherein said heater wire and said first to fourth temperature sensor wires are wound around said tube. Flow sensor.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007322207A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Yokogawa Electric Corp Magnetic oxygen measuring method and magnetic oxygen meter
US7544940B2 (en) 2004-05-24 2009-06-09 Nec Electronics Corporation Semiconductor device including vanadium oxide sensor element with restricted current density
CN102410971A (en) * 2011-12-07 2012-04-11 保定天威集团有限公司 Method and special device for detecting flowing of fluid medium based on heat conductivity principle
JP2015049219A (en) * 2013-09-04 2015-03-16 富士電機株式会社 Magnetic oxygen analyzer

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