JPS60247171A - 半導体流速検出器 - Google Patents
半導体流速検出器Info
- Publication number
- JPS60247171A JPS60247171A JP59103030A JP10303084A JPS60247171A JP S60247171 A JPS60247171 A JP S60247171A JP 59103030 A JP59103030 A JP 59103030A JP 10303084 A JP10303084 A JP 10303084A JP S60247171 A JPS60247171 A JP S60247171A
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- JP
- Japan
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- temp
- detection element
- flow velocity
- flow speed
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は流体の流速と方向を検出する半導体流速検出器
に関する。
に関する。
流れの計測は、産業活動や日常生活に於いて重要なもの
であり広範囲な領域で使われている。
であり広範囲な領域で使われている。
流速測定用としては、熱線式、超音波式等があ ゛るが
、これらは装置が大型、複雑であるとか、量産性に乏し
く高価である等という問題を抱えている。又、流速と流
れ方向を同時に測定できるものは、気象観測に用いられ
ている機械式の他は殆ど無いというのが現状である。こ
の様な状況のもと、小型で値段が安く、簡便に流体の流
速と流れ方向が測れる検出器の開発か望まれている。
、これらは装置が大型、複雑であるとか、量産性に乏し
く高価である等という問題を抱えている。又、流速と流
れ方向を同時に測定できるものは、気象観測に用いられ
ている機械式の他は殆ど無いというのが現状である。こ
の様な状況のもと、小型で値段が安く、簡便に流体の流
速と流れ方向が測れる検出器の開発か望まれている。
本発明は、小型で低価格、かつ簡便に流体の流速と流れ
方向が測定できる半導体流速検出器を提供することを目
的とする。
方向が測定できる半導体流速検出器を提供することを目
的とする。
本発明は、箪導体基板上の中央に発熱用素子か形成され
、この発熱用素子を中心とした円周上に対称に４個の温
度測定用素子が形成されている半導体流速検出素子を用
い、この素子の温度が流体の温度よりも一定温度高く保
持される様に前記発熱用素子を発熱させ、流体の流速や
流れ方向に対応して変化する発熱用素子と温度測定用素
子に流れる電流あるいは画素子が関係する電位を出力と
して検知することにより、流体の流速と流れ方向の測定
を１行なうものである。
、この発熱用素子を中心とした円周上に対称に４個の温
度測定用素子が形成されている半導体流速検出素子を用
い、この素子の温度が流体の温度よりも一定温度高く保
持される様に前記発熱用素子を発熱させ、流体の流速や
流れ方向に対応して変化する発熱用素子と温度測定用素
子に流れる電流あるいは画素子が関係する電位を出力と
して検知することにより、流体の流速と流れ方向の測定
を１行なうものである。
本発明によれば、小型かつ安価な装置で、流体の流ジｊ
と流れ方向を同時に測定することができる。
と流れ方向を同時に測定することができる。
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は一実施例の半導体流速検出器の構成要素である
半導体流速方向検出素子４であり、半導体基板１の中央
に発熱用素子として発熱用トランジスタ２が形成され、
他に発熱用トランジスタ２を中心とした円周上に温度測
定用素子として温度測定用トランジスタ３ａ、３ｂ、３
ｃ。
半導体流速方向検出素子４であり、半導体基板１の中央
に発熱用素子として発熱用トランジスタ２が形成され、
他に発熱用トランジスタ２を中心とした円周上に温度測
定用素子として温度測定用トランジスタ３ａ、３ｂ、３
ｃ。
３ｄが各々９０°ずれた対称の位置に形成されている。
この半導体流速方向検出素子４は、第２図に示される様
なパンケージ５にマウントサれて、第３図に示す半導体
流速方向検出器駆動回路に接続されて半導体流速方向検
出器を構成している。半導体流速方向検出器駆動回路で
は、トランジスタのペース・エミンタ電圧が温度ニ比例
することを利用して４個の温度測定用トランジスタ３ａ
〜３ｄによる平均温度を半導体流速方向検出素子４の温
度として検出し、流体の温度を流体の温度測定用トラン
ジスタ６から検出している。オペアンプ７は検出した半
導体流速方向検出素子４と流体の温度を比較し、半導体
流速方向検出素子４が流体よりも一定温度高い状態に保
たれる様に、発熱用トランジスタ２に流れる電流を変化
させ、発熱を制御するものである。出力としては、発熱
用トランジスタ２のコレクタ電位ｖｃと発熱用トランジ
スタ２を挾んで向い合う温度測定用トランジスタ３ａと
３Ｃのコレクタの電位差■、と、同じ＜３ｂと３ｄのコ
レクタの電位差のＶ、の３出力を検出している。
なパンケージ５にマウントサれて、第３図に示す半導体
流速方向検出器駆動回路に接続されて半導体流速方向検
出器を構成している。半導体流速方向検出器駆動回路で
は、トランジスタのペース・エミンタ電圧が温度ニ比例
することを利用して４個の温度測定用トランジスタ３ａ
〜３ｄによる平均温度を半導体流速方向検出素子４の温
度として検出し、流体の温度を流体の温度測定用トラン
ジスタ６から検出している。オペアンプ７は検出した半
導体流速方向検出素子４と流体の温度を比較し、半導体
流速方向検出素子４が流体よりも一定温度高い状態に保
たれる様に、発熱用トランジスタ２に流れる電流を変化
させ、発熱を制御するものである。出力としては、発熱
用トランジスタ２のコレクタ電位ｖｃと発熱用トランジ
スタ２を挾んで向い合う温度測定用トランジスタ３ａと
３Ｃのコレクタの電位差■、と、同じ＜３ｂと３ｄのコ
レクタの電位差のＶ、の３出力を検出している。
第４図は流速−出力特性であり、出力は流速Ｖｆに対し
てリニアな変化を示している。流速に比例して検出素子
４から奪われる熱量は増え、一方検出素子４を流体に対
して常に一定温度高く保つためには奪われる熱量に比例
して発熱量を増やすべく、発熱用トランジスタ２の通電
量が制御される。この結果、コレクタ電位Ｖ。の変化が
流速Ｖｆに比例するという出力特性が得られることにな
る。この特性は流れ方向が変わっても変化はなく、この
特性から流速をめることができる。
てリニアな変化を示している。流速に比例して検出素子
４から奪われる熱量は増え、一方検出素子４を流体に対
して常に一定温度高く保つためには奪われる熱量に比例
して発熱量を増やすべく、発熱用トランジスタ２の通電
量が制御される。この結果、コレクタ電位Ｖ。の変化が
流速Ｖｆに比例するという出力特性が得られることにな
る。この特性は流れ方向が変わっても変化はなく、この
特性から流速をめることができる。
第５図は、出力ｖ１とＶ！の流れ方向に対する依存性を
示したものである。角度θは、温度測定用トランジスタ
３ａと３０を結ぶ直線に対する流体の流れ方向の傾きを
表わしている。名答、■、＝ＡＢθ、ｖｔ＝ＡＩＩｍθ
（Ａは定数）求めることができる。即ち、第６図に示す
様に３出力を演算回路を通すと、流速Ｖｆと角度θがめ
られる。
示したものである。角度θは、温度測定用トランジスタ
３ａと３０を結ぶ直線に対する流体の流れ方向の傾きを
表わしている。名答、■、＝ＡＢθ、ｖｔ＝ＡＩＩｍθ
（Ａは定数）求めることができる。即ち、第６図に示す
様に３出力を演算回路を通すと、流速Ｖｆと角度θがめ
られる。
第１図は本発明の一実施例である半導体流速検出器の構
成要素である半導体流速検出素子を示す図、第２図はこ
の素子をパンケージにマウントした状態を示す図、第３
図は同実施例である半導体流速方向検出器の回路構成図
、第４図は出力Δ■ｃの流速−出力特性図、第５図は出
力■１とＶ、の流れ方向依存特性図、第６図は信号処理
法を示す図である。 １・・・半導体基板、２・・・発熱用トランジスタ、３
ａ 、３ｂ 、３ｃ 、３ｄ・・・温度測定用トランジ
スタ、４・・・半導体流速検出素子、５・・・パンケー
ジ、６・・・流体の温度測定用トランジスタ、１・・・
オペアンプ。 第５図 第６図 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 特願昭５９．−１０３０３０号 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 αｍ 株式会社 東 芝 ４、代理人
成要素である半導体流速検出素子を示す図、第２図はこ
の素子をパンケージにマウントした状態を示す図、第３
図は同実施例である半導体流速方向検出器の回路構成図
、第４図は出力Δ■ｃの流速−出力特性図、第５図は出
力■１とＶ、の流れ方向依存特性図、第６図は信号処理
法を示す図である。 １・・・半導体基板、２・・・発熱用トランジスタ、３
ａ 、３ｂ 、３ｃ 、３ｄ・・・温度測定用トランジ
スタ、４・・・半導体流速検出素子、５・・・パンケー
ジ、６・・・流体の温度測定用トランジスタ、１・・・
オペアンプ。 第５図 第６図 特許庁長官 若杉和夫 殿 １、事件の表示 特願昭５９．−１０３０３０号 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 αｍ 株式会社 東 芝 ４、代理人
Claims (2)
- （１） 同一半導体基板上の中央に発熱用素子が形成さ
れ、この発熱用素子を中心とした基板の円周上に４個の
温度測定用素子が各々９０゜ずれて対称な位置に形成さ
れている半導体流速検出素子と、この半導体流速検出素
子を流体の温度よりも一定温度高い状態に保持する様に
前記発熱用素子を発熱させる動作を行なう駆動回路とか
ら構成したことを特徴とする半導体流速検出器。 - （２）半導体流速検出素子に形成されている発熱用素子
がトランジスタであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の半導体流速検出器。 （３１半導体流速検出素子に形成されてし）る温度測定
用素子がトランジスタであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の半導体流速検出器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103030A JPS60247171A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
| US06/733,796 US4637253A (en) | 1984-05-22 | 1985-05-14 | Semiconductor flow detector for detecting the flow rate and flowing direction of fluid |
| DE19853518409 DE3518409A1 (de) | 1984-05-22 | 1985-05-22 | Halbleiter-stroemungsmesser zur bestimmung von stroemungsmenge und -richtung eines stroemungsmittels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103030A JPS60247171A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247171A true JPS60247171A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0334827B2 JPH0334827B2 (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=14343250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103030A Granted JPS60247171A (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 半導体流速検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247171A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319153A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Sony Corp | 半導体集積回路及びその制御方法 |
| RU177768U1 (ru) * | 2017-07-31 | 2018-03-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Датчик бокового потока и направления движения флюида в скважине |
| RU178345U1 (ru) * | 2017-07-31 | 2018-03-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Устройство определения бокового потока и направления движения флюида в скважине |
| JP2020016465A (ja) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | ミネベアミツミ株式会社 | 流体センサ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6225940B2 (ja) * | 2014-06-03 | 2017-11-08 | 株式会社デンソー | 風向計、風向風量計および移動方向測定計 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343574A (en) * | 1976-10-01 | 1978-04-19 | Rion Co | Thermal flow meter |
| JPS55103466A (en) * | 1979-02-01 | 1980-08-07 | Nippon Denso Co Ltd | Semiconductor device for flow speed electric conversion |
| JPS56143915A (en) * | 1980-04-11 | 1981-11-10 | Nippon Soken Inc | Measuring device for gas flow rate |
-
1984
- 1984-05-22 JP JP59103030A patent/JPS60247171A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343574A (en) * | 1976-10-01 | 1978-04-19 | Rion Co | Thermal flow meter |
| JPS55103466A (en) * | 1979-02-01 | 1980-08-07 | Nippon Denso Co Ltd | Semiconductor device for flow speed electric conversion |
| JPS56143915A (en) * | 1980-04-11 | 1981-11-10 | Nippon Soken Inc | Measuring device for gas flow rate |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319153A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Sony Corp | 半導体集積回路及びその制御方法 |
| RU177768U1 (ru) * | 2017-07-31 | 2018-03-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Датчик бокового потока и направления движения флюида в скважине |
| RU178345U1 (ru) * | 2017-07-31 | 2018-03-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" | Устройство определения бокового потока и направления движения флюида в скважине |
| JP2020016465A (ja) * | 2018-07-23 | 2020-01-30 | ミネベアミツミ株式会社 | 流体センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0334827B2 (ja) | 1991-05-24 |
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